压力管道的破坏类别与防护措施探讨

摘要：随着压力管道使用领域和数量的不断增多，相应的破坏问题与防护措施研究显得十分迫切。文章从压力管道的破坏类别入手，着重探讨了相关的防护措施。

关键词：压力管道；破坏类别；防护措施；管道运输；运输介质 文献标识码：A

中图分类号：TQ015 文章编号：1009-2374（2015）12-0065-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.12.032

1 概述

随着人民生活水平的提高，压力管道的应用范围越来越广泛，由原来的石油、化工、冶金等工业领域扩展到供电、城建、燃气、热力等民用领域。压力管道承载与输送的是气体或液体介质，是引发毒气泄漏、火灾、爆炸等安全事故的源头。同时，随着我国城镇化建设的深入，对于保障人民生命和国家财产安全，压力管道的安全性问题越发突显出来。如何强化压力管道的防护工作，已经成为一个重要的课题。本文从压力管道的破坏类别入手，着重探讨相关的防护措施。

2 压力管道的破坏类别

压力管道所处的环境都比较恶劣，高温高压、低温真空、地下承压泡水；压力管道运输的介质都比较特殊，油品、天然气、热水热气、冷却液、毒气、化工原料等；压力管道的材质、施工、安装都比较复杂。正是因为压力管道存在复杂的多样性，所以其破坏类型也表现为多样性，主要有韧性破坏、腐蚀破坏、脆性破坏、疲劳破坏、蠕变破坏、冲刷磨损减薄破坏。

2.1 韧性破坏

当压力管道长期处于超压运行状态，管道的直径会出现局部膨胀的情况，其周长的伸长率可达10%～20%，势必会造成管壁的减薄，这种变化称作塑性变形，在塑性变形达到一定程度的时候，突破管道材料的应力极限，管道在应力方向上就会出现断裂。

2.2 腐蚀破坏

腐蚀破坏是最常见的破坏类型，表现的形式也比较多，主要有全面腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、氢腐蚀和磨损腐蚀等。

2.2.1 全面腐蚀，又称作均匀腐蚀，是最常见的腐蚀形式，在管道的内外都可能发生，在管道外壁，多因为保护层损坏遭受潮湿环境中的氧分子的锈蚀；在管道内壁，多因为输送介质与管道发生化学、物理反应。

2.2.2 点腐蚀，多发生在焊缝热影响区，此处材质的分子结构因为在焊接时受到焊药、热处理效应的影响，对输送介质的抗腐蚀能力相对较弱。点蚀的表现特点是在管道内壁出现局部腐蚀点，然后在材质相近的地方逐渐扩大腐蚀范围，是最具破坏性和隐蔽性的腐蚀形式之一。

2.2.3 缝隙腐蚀，在每节管道的连接处、法兰垫片处、焊接缺陷处，不可避免地会存在缝隙，当介质为电解质溶液，且存在酸碱性杂物的时候，在这些缝隙处，均会出现缝隙腐蚀。

2.2.4 晶间腐蚀，该腐蚀发生在不锈钢管道焊缝处，壁厚减薄不明显，由于不锈钢特殊的金属光泽，该腐蚀具有较强的隐蔽性，只观察管壁很难被识破，只有采用力学性能测验和金相试验才能发现。

2.2.5 应力腐蚀，多发于管内压力温度比较大，输送介质具有腐蚀性的管道中，例如蒸汽管线，含氯化物的奥氏体不锈钢管道。在应力与腐蚀性介质的共同作用之下，管道内壁会出现严重的点状或条状腐蚀形式，需要运用射线、超声波等检测手段才能确定。

2.2.6 氢腐蚀，在高温高压作用之下，外界环境中的氢原子深入到管道钢材内部，使其机械性能变劣，导致钢材的强度与韧性出现明显下降的后果。当管道的材质为低合金钢和高强度不锈钢的时候，最容易发生氢腐蚀。这类腐蚀的主要检测手段为超声波检测，另外需要配合金相与含碳量分析。

2.2.7 磨损腐蚀，其发生的原因有两种：一是气体、液体介质中的微小固体颗粒对管道内壁的摩擦；二是液、固体介质与管道内壁发生相对运动产生的摩擦。当摩擦作用破坏掉内壁保护膜之后，该腐蚀速度会加快。通过检测管壁厚度，即可知道磨损腐蚀的程度。

2.3 脆性破坏

脆性破坏的表现特点是断裂速度极快，往往发生在瞬间，几乎没有塑性变形过渡，管道直接碎裂成为碎片。这种情况多发于低温高压状态，虽然管道材质的应力依然很强，但是由于管道材质存在缺陷，焊接处热应力未消退，于是这些缺陷处的韧性降低，对压力的敏感度降低，很容易发生管道脆性破坏。

2.4 疲劳破坏

金属材料发生疲劳的原因是反复增加和降低载荷的结果。疲劳破坏的特点是在反复载荷以后没有明显的塑性变形，裂纹的发展较为缓慢。产生疲劳破坏的主要原因是：泵站、动力设备等机械安装不平衡，产生的过震效应通过管道得到放大；管道在内外坏境的影响下，热胀冷缩作用使其反复变形。

2.5 蠕变破坏

蠕变是一种缓慢变化的过程，随着使用时间的增加，管道在高温高压的作用之下，出现管壁变薄、管径增粗的变化，最后发生管壁破裂。蠕变破坏不易被发现，检测困难，待破坏发生之后，管道塑性变形明显，金相组织变化明显，所以蠕变破坏的危害性与破坏力都比较大。蠕变破坏的预防需要从管道的选材、加工、热处理、铺设安装等全方位加以控制。

2.6 冲刷磨损减薄破坏

冲刷磨损减薄破坏的特点是：材料的塑性变形较大，断面不整齐呈犬牙状，碎片少。及时更换管壁过薄的管道和防止长期超压输送是避免此类破坏事故的

方法。

3 压力管道的防护措施

压力管道的防护措施完全表现在检验检测方面，离开它就无法有效保证压力管道的运行安全，也就谈不上防护了。压力管道的检验分为役前检验、在线检验和全面检验。

3.1 役前检验

役前检验是压力管道在制造安装之后，正式使用之前，由专业检验机构进行的应用资格的审查与检验。役前检验不属于压力管道使用单位的职责，故不在此

讨论。

3.2 在线检验

在线检验指的是在压力管道正常使用的状态中，使用单位对管道进行的宏观的、常规的检验，是在不拆除保温层与防护层的前提下，在一年内按照一定的时间周期进行检验。在线检验的内容有：（1）泄漏检查，检查重点是管道外观、焊缝、阀门等；（2）检查管道的振动以及与相邻物的摩擦情况；（3）检查保温层或防护层是否破损；（4）检查各个操控部件与固定螺栓的使用情况；（5）检测管壁，使用超声波等技术手段检测壁厚，记录腐蚀、变形情况。

3.3 全面检验

全面检验指的是在暂停使用压力管道的前提下，对管道进行内外全方位的检验，该检验周期一般为每6年进行一次。全面检验包括宏观检查和测厚。测厚的重要的技术手段是无损探伤与理化检验。

3.3.1 宏观检查的内容包括：（1）在线检验的全部项目；（2）管道外壁的腐蚀、变形、损伤、温度、固定、连接等；（3）管道连接处的焊接、管道弯头是否有异常。

3.3.2 测厚：在管道易受介质冲刷及积液部位，根据管道直径选择若干测厚点，对管壁进行厚度检测。管道直径越大，选择的测厚点数量越多，最少选择3个点。当发现异常的时候，需在异常部位增加测厚点数量，以便进一步确定损伤情况。

3.3.3 无损探伤：使用射线或超声波，在管道外壁对管道内部进行损伤探测，可以发现腐蚀裂纹、应力迹象、焊接裂隙、管壁厚度变化等安全隐患。

3.3.4 理化检验：运用化学分析、硬度测定、金相组织检查、机械性能试验等手段，抽查不同部位、不同深度的管壁材质，可以更加精确地判定管道的破裂倾向，可以全面地了解管道的安全情况。

4 结语

总之，保证压力管道的正常运行是一件很严肃的工作，了解掌握压力管道破坏类型与正确的防范措施，是防止压力管道发生安全事故的有效保障，对于维护社会安定、保障人民生命财产安全有着重要的意义。

参考文献

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作者简介：毛卫东，男，宝鸡市泰和化工科技有限公司化工机械工程师，研究方向：压力容器设计。

（责任编辑：秦逊玉）