塑料制压力管道检验中无损检测技术的应用

翟明

摘 要：随着塑料管道制造技术的日益成熟，塑料制压力管道在石油化工等领域得到了越来越广泛的应用，而塑料制压力管道应用性能评估技术也受到了社会各层面的重视。无损检测技术是社会发展过程中产生的新型检验技术，其可在保证塑料制压力管道外部完好的情况下对其作用性能进行全面检测。本文以常见塑料制压力管道破坏方式为入手点，对超声检测技术、声发射检测技术、X射线检测技术、红外成像检测技术等无损检测技术在其质量检测中的应用进行了简单的分析。

关键词：塑料制压力管道 检验 无损检测技术

中图分类号：TQ320 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）08（b）-0070-02

塑料制压力管道是现阶段化工行业主要用管道形式，其可用于工业用危险介质的输送，在能源供应、化工基础设施中广泛应用。在21世纪初期，我国化工用塑料制压力管道就达到了75.00万km的长度，在后续建设过程中，我国塑料制压力管道将进入发展的高峰期，随之而来的是急剧攀升的塑料制压力管道破坏事故率。因此，对塑料制压力管道无损检测技术进行适当分析具有非常重要的意义。

1 常规塑料制压力管道破坏形式

在塑料制压力管道实际运行过程中，主要破坏形式为循环荷载、表面刮擦、化学老化、点荷载等几种形式。其中循环荷载是塑料制压力管道运行阶段出现频率较高的破坏形式，循环荷载主要包括静态裂纹增长、快速裂纹扩散两种类型。以聚乙烯管道破坏为例，快速裂纹扩散主要是在超高内压的影响下，管道内部扩张力不断增加，最终致使管道薄弱位置隆起、破损；而静态裂纹增长则是在细小撕裂应力的影响下，促使塑料制压力管道内部出现细小裂纹，并随时间增长逐步延长。此外，由于多数塑料制管道为焊接连接模式，在其焊头位置也具有较大的破损风险。

2 无损检测技术在塑料制压力管道检验中的应用

2.1 自动超声成像技术在塑料制压力管道检验中的应用

相较于射线检测而言，超声自动成像检测主要为现场迅速检测，其可以通过对塑料制压力管道危险性缺陷的有效检测，保证被检测塑料制压力管道的稳定运行。同时由于自动超声成像技术不需要进行样品处理评估，其检测效率更高。在自动超声成像技术应用过程中，常用的设备主要包括检测仪器、电气控制系统、探头扫查机械系统、耦合剂提供系统等几个模块。其中常用的硬件设备主要为多通道转换设备、脉冲发射接收卡、A/D卡等；而常用的软件设备为高性能工业计算机。如在现场常输塑料制压力管道检测过程中，可采用便携式高性能工业计算机进行管道检测。

在自动超声成像技术具体应用过程中，主要包括大口径塑料制压力管道无损检测、小口径塑料制压力管道无损检测两个方面。

一方面大口径塑料制压力管道无损检测需要利用复合压电材料接触式聚焦斜探头，依据ASTM E1065标准，合理设计检测探头位置，为后期检验作业顺利进行提供依据。在检测阶段，需要在塑料制压力管道轴线两侧分别设置两组探头，具体探头数量可以塑料制压力管道厚度、坡口形式为依据进行设置。如在某塑料制压力管道人工缺陷试件检测过程中，采用了5个探头阵列，其中TOFD检测探头1个；探测塑料制压力管道根部内表面槽探头1个；检测塑料制压力管道外表面槽的探头一个；检测塑料制压力管道深度的平底探头两个。在检测结束之后，可以通过开关量、波形图等数据带状限制，可以判定具体缺陷位置及深度。

另一方面，在小口径塑料制压力管道无损检测过程中，依据ASTM E1961标准规定，针对直径大于150mm，厚度在7.0～25.0之间的塑料制压力管道，需要采用探头可探测范围为57.00mm的小直径管道。以锅炉管道检测为例，在实际检测过程中可利用超声成像技术，在需检测锅炉压力管道内输入超声信号，然后超声信号遇到锅炉压力管道内缺陷时，可以返回发射信号，从而对塑料制压力管道内部及外表面进行全面检测。

2.2 X射线数字成像技术在塑料制压力管道检验中的应用

X射线数字成像技术又称为数字平板直接成像技术，其可通过两次X射线照射，实现s级数据采集及图像观测。在现阶段塑料制压力管道检测过程中，常用的数字平板技术主要有非晶硒、非晶硅等几种形式。在实际塑料制压力管道检测过程中，X射线数字成像检测技术不仅可以检测整体管道内部安全状况，而且可以检查局部管道腐蚀磨损情况、弯头壁厚情况等。X射线数字成像技术的应用，不仅可以实现高效图像处理，而且可以利用边缘增强、平滑技术，提高图像清晰程度，保证数据评测准确性。

2.3 红外成像检测技术在塑料制压力管道检验中的应用

红外成像检测技术主要针对塑料制压力管道表面损伤，其主要依据外部加热源加热的方式，对被检测塑料制压力管道进行加热。若某一塑料制压力管道内部具有缺陷，则其整体材料内在连续性会发生变化，最终影响整体材料热量传输流程。根据上述塑料制压力管道内部热学性质的变化原理，其表面区域内也会随红外加热过程产生不同的温度变化，最终得出塑料制压力管道缺陷位置。在实际应用过程中，红外成像检测技术检测质量与塑料制压力管道内外环境温差具有较大的關联。

2.4 声发射技术在塑料制压力管道检验中的应用

声发射技术在塑料制压力管道检测中应用主要依据物理原理，通过在首次加载阶段发送声波，对塑料制压力管道材料损伤特征、内部缺陷情况进行分析。声发射检测技术可在输出设备维持不变的情况下，对管道内缺陷进行准确定位，从而有效获得连续变化的故障信号。声发射检测方式可用于石油化工行业压力管道缺陷在线监测或者早期缺陷检测。如在发电厂中在用蒸汽管道检测，可利用声发射检测技术在管道正常运行的情况下，对其进行在线监测，从而确定应力集中节点，便于故障位置的重点监控。结合红外成像检测技术，可对长塑料制压力管道缺陷或者地下埋设塑料制压力管道缺陷进行实时检测。同时通过不同状态导波模态的分析，可得出相应塑料制管道缺陷敏感程度，为后期缺陷特征分析及建模提供依据。

3 无损检测技术在塑料制管道检验中应用效益分析

某化工厂在φ158mm塑料制压力管道检测过程中，主要采用无损检测技术对螺旋管焊缝、环焊缝、主管体、辅助弯头进行了抽样检测。在检测阶段，发现其在直管、弯头位置具有超出标准的缺陷问题，且主要缺陷分布面较大。随后依据API 1104、ASME Code Case 2235等标准进行了优化分析，为后续工艺优化提供了有效的依据。

4 结语

综上所述，无损检测技术在塑料制压力管道检测中应用，可以在准确检测塑料制压力管道缺陷的同时，为后期现有管道生产工艺优化提供有效的参考。因此，在现有塑料制压力管道检测过程中，可优先选择超声自成像、X射线数字成像、红外成像检测等无损检测技术。同时借鉴国际无损检测标准，为塑料制压力管道安全评价提供充足的技术支撑。

参考文献

[1] 辛明亮，张术宽，杨波，等.无损检测技术在塑料制压力管道检验中的应用[J].广州化工，2015（13）：11-13.

[2] 黄建生.试论塑料制压力管道检验中无损检测技术的应用[J].轻工科技，2016（12）：108-109.

[3] 赵露露.有关无损检测技术在塑料制压力管道检验中的应用效果[J].工程技术：文摘版，2016（6）：229.