化工企业压力管道缺陷及处理措施研究

郑兵团(新疆华泰重化工有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830019)

化工企业压力管道缺陷及处理措施研究

郑兵团(新疆华泰重化工有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830019)

压力管道是化工企业生产和运输中必不可少的一类特殊管状设备，它是通过一定的额定压力计量功能实现对化工油气的运输。其结构组成也是多样化的形式，运输的介质都是具有一定的危险性质，而且运输环境也复杂多样化，容易产生较大的事故危险等。可见检测压力管道在运输过程中存在的缺陷以及研究其防护处理措施是一件非常重要的事情。文中分别腐蚀、疲劳、高温、焊接缺陷这些缺陷对压力管道带来的影响做了分析，同时也提出了相应的处理措施。

化工企业；压力管道；缺陷；处理措施

在化工企业的生产和运输过程中，压力管道是一类对安全性要求特别高的工业设备，它是运输气态或者液态介质不可缺少的载体，是非常重要的运输载体。目前已经广泛的应用在城建供电，冶金采矿、石油化工、燃气供暖等各种民用和工业领域。特别是用于化工企业中的压力管道，高压高温的长距离运输的都是一些腐蚀性强、易爆易燃的天然气和石油，因此这类管道都是由不同的结构组成，运输的也都是相对危险的介质，运输环境也是相对复杂。在这些不良因素的影响下，也容易使化工企业压力管道产生更多的缺陷，容易引发一些不必要的安全事故。因此研究压力管道的缺陷和处理措施，增强化工压力管道的安全性是非常重要的。

1 缺陷分析

通过分析研究国内外化工企业压力管道的各种缺陷，现今最常见的缺陷有四个方面：腐蚀、疲劳、高温、焊接缺陷。

腐蚀性破坏。化工企业使用的压力管道通常都是以Fe作为基础材料，根据不同的温度需求采用各种型号的碳钢或者不锈钢作为原材料。所以压力管道的腐蚀破坏的形成，也是因为外界的一些不良因素损坏了保护Fe元素的膜层，才会导致管道中的Fe跟外界的氧化物发生反应，从而使管道结构出现疏松或者失效的状况，进而导致管道泄漏，产生危害。从外界因子对管道的腐蚀机理来看，其形式和分为三类：生物腐蚀、化学腐蚀和物理腐蚀。其中生物腐蚀是因为地下管道接触到了一些厌氧型还原细菌，通过自身的脱氢作还原作用。地下管道长期处在缺氧的环境中，当环境中的温度在27.5±2.5℃，pH值在7.0±2的条件下，该细菌就会发生一系列的还原反应，和保护压力管道的H2发生反应，从而使管道中的Fe失去保护层，直接处于偏酸性的地下环境中，从而不断的溶解，发生腐蚀。化学腐蚀通常可分为电化学腐蚀和化学腐蚀，电化学腐蚀是以管道周围环境作为阴极，而以管道中的铁作为阳极，两者之间以点位差的形式构成了简单的原电池反应，从而使Fe失去电子形成腐蚀。常见的化学腐蚀都是由于压力管道接触了具有腐蚀性作用的物质，如酸性电解质溶液、水、SO2、CO2、Cl2、H2S等，这些具有腐蚀氧化性的物质跟Fe发生反应，从而形成腐蚀。化工企业压力管道的物理腐蚀主要是应力腐蚀和冲蚀腐蚀两种，应力腐蚀的表现形式通常是线状、点状腐蚀，冲蚀腐蚀则是由于流体在运输中和管道内壁产生的摩擦，多表现为管道内壁变薄。

疲劳失效通常和压力管道的应力负载、管道的晶体结构有着密切的联系。其微观表现为特殊辉纹，宏观可见断裂裂纹。当压力管道在运输介质的过程中受到荷载适量的不断作用，其内部的晶体结构都会在不同程度上出现不均匀位移。如此反复的周期性作用，就会影响管道内外压力的平衡，产生压力变化，再加上一些规律性的外力作用、机械振动、温差应力等，这也都会导致压力管道出现疲劳失效。

高温损伤形成的失效主要有五种类型：蠕变失效、弥散强化相聚集、珠光体球化、石墨化、合金再分配。主要是因为压力管道在高温条件下，特别是温度条件超过450℃，钢材渗碳体分解出C元素，然后聚集，形成的石墨在蠕变性和抗压强度远远低于钢材的性能，所以在C聚集的地方非常容易出现爆炸或者断裂的现象。

焊接缺陷主要是压力管道在制作过程中，受到管理制度、工艺水平以及预制工作等的原因的影响。从而在使用过程中产生缺陷，根据其表现部位可分为内部缺陷和外部缺陷两种形式。

2 处理措施

关于压力管道腐蚀性缺陷的处理措施，通常有三种形式：防腐层的增加、保护阴极、连接线的设置。其实际的应用过程中，这三种形式都是既有优点，又有缺点，所以通常都是将这三种方法相互结合起来使用。压力管道最常用的防腐涂层材料的种类也比较多，通常有无机氧化涂料、多层结构的高分子涂料、煤焦油瓷漆等等。除此之外，还可以通过对钢材的表面进行相关的处理从而达到防腐的效果，如表面硼砂处理，使压力管道的表面被化学性质稳定的Fe-B层紧密的覆盖。还有一种是采用陶瓷内衬无缝钢管作为化工企业压力管道的输送路径，将陶瓷的耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性和钢材的良好力学性能相结合。

当压力管道出现了损伤、裂纹、腐蚀等缺陷时，通常采用的处理方法多为焊接修复、复合材料修复和夹具修复等。焊接修复已经是时压力管道修复技术上最为成熟的一种，但是经济性和安全性问题也较为突出。焊接缺陷通常是将上一焊道的熔渣彻底的清理干净。结合超标的长度或深度超咬合缺陷，取直径较小的相同牌号的焊条，将存在的缺陷补焊填满。并借助切削机、角磨机、电弧气刨等对焊缝的外形进行修正。复合材料如高分子树脂、钢碳纤维是当前管道修补研究的热点。夹具修复是针对发生泄漏的管道采取的应急处理措施。

3 结语

随着社会的发展和经济水平的提高，我国的化工产业也逐渐走向了全球化发展的步伐。这一进步和发展对化工企业压力管道的安全性提出了更高的要求，为了避免发生一些不必要的安全事故，研究压力管道的缺陷和处理措施，对于促进化工企业的全球化发展有着重要且深远的意义。

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