工业金属压力管道检验中存在问题的探讨

徐志伟

（泸州市特种设备监督检验所，四川 泸州 646000）

工业金属管道检验工作的质量直接影响了其后期使用的寿命和安全，从目前来看，在开展检验工作的过程中仍面临着一定的不利因素，制约着检验的有效性，基于此，有必要对其展开更加深层次的探索。

1 工业金属管道定期检验综述

对于工业生产来说，金属管道是至关重要的基础设备，为了保障工业生产的安全性与稳定性，则务必要按照TSG D0001-2009《压力管道安全技术监察规程-工业管道》中的要求对工业金属管道展开定期检验工作，包括宏观检验、壁厚测定以及无损检测等。检测人员需要通过运用现代化的检测设备，及时明确工业金属管道材料性能的优劣以及金属管道中的各种损伤。在进行壁厚测定和无损检测时应当加强对抽查点选取比例以及抽查时间的控制，尽可能的保障检验质量，同时也不会对企业的正常生产造成影响，以确保检验工作安排的科学合理。检验人员需要事先准备好管道检验目录清单及单线图等，与使用单位做好安全技术交底和沟通协调，在检验准备阶段需要提前开展脚手架搭设以及检查部位打磨等工作。

2 工业金属管道检验要点及重点部位的选取

2.1 宏观检验

宏观检验作为工业金属管道定期检验的一种重要手段，在实际检验工作中往往会被检验人员忽视。宏观检验又分为管道结构检验、几何尺寸检验、外观检验三个方面，前两种检验在管道首次定期检验（以下简称首检）时必须进行，对于非首检的金属压力管道，如不承受疲劳荷载或未经改造及重大修理，一般只进行外观检验[1]。笔者在实际宏观检验工作中常会见到管道无标识、管道局部变形、支承件变形或不起作用、各种阀门堵塞或泄漏、隔热层破损等问题。管道局部变形既有可能是管道安装时造成的，也有可能是在使用过程中导致的；支承件的变形和失效大多是因为管道在使用过程中发生了较大的振动；而隔热层破损后因雨水、蒸汽、空气等作用会导致金属管道发生层下腐蚀，笔者将在后面的管道常见缺陷中有详细的叙述。

在宏观检验中绝大多数情况下会使用目视检测的方法，其中包含直接目视法以及间接目视法，涉及到对于显微镜、放大镜以及工业内窥镜等的应用。目视检查主要指的是针对易于观察或者是能够暴露检查的各类连接接头、组成件以及其它管道元件的观察，目的在于确定管道材料、管道组成件、管道支承件等外观质量能够满足安全和使用要求。一旦在宏观检验中发现诸如管道变形、焊缝的腐蚀和裂纹、隔热层破损等异常部位和缺陷后，检验人员就需要通过壁厚测定和无损检测来确定缺陷大小、形状、深度等，判定缺陷有无扩展，进一步分析缺陷的成因。

2.2 壁厚测定

壁厚测定在工业金属管道检验中是一种必不可少而又行之有效的检测手段，在当前工业金属管道检验领域，超声波测厚作为一种比较成熟的检测技术已经得到了较为广泛的应用，在实际应用该检测技术的过程中主要是根据超声脉冲反射原理，通常情况下来说，在保障材料内部中超声波传播速度恒定的条件下，便能够达到对金属管道壁厚度测量的效果。

壁厚测定工作应注意以下两个方面，一方面是抽查部位的选取。在工业金属管道使用过程中，通常流体介质流向突变或湍流的部位易造成管道的冲刷减薄，特别是管件如三通、弯头等，而直管段的减薄往往较小，因此测定点的部位宜重点选取压缩机、泵进出口的第一个管件；此外化工企业露天管道的支承件部位易积蓄含腐蚀介质的雨水混合液，对管道外壁造成腐蚀，在壁厚测定点选取时也应予以考虑；同时检验人员还应考虑抽取部分支管连接部位进行测厚，如压力表、安全阀的支管连接部位。另一个方面是测定比例的确定。一般情况下，管件、管子的抽查比例应严格按照相关规范进行，但如果出现管道腐蚀减薄、管段变形时，应对其异常部位增加测定比例来确定范围和严重程度。

2.3 无损检测

无损检测作为工业金属管道检验的一种重要手段，已被广泛成熟的应用。无损检测又分为表面缺陷无损检测和埋藏缺陷无损检测，而在我们的日常检验中通常采用四大常规的无损检测方法，即磁粉检测、渗透检测、超声检测和射线检测，前两种方法用于表面或近表面的缺陷检测，后两种方法应用于埋藏缺陷的检测。对于铁磁性材料，如要检测表面或近表面缺陷，应优先采用磁粉检测方法[2]。有关检测的要求和抽查比例应符合TSG D7005-2018《压力管道定期检验规则-工业管道》的规定。需要注意的是，当表面缺陷检测发现裂纹以及埋藏缺陷检测发现安全状况等级为3 级或4 级的缺陷时，应当进行扩探，其比例可与使用单位协商后确定。

2.4 注意事项

以上三个检验手段是管道定期检验中最基本的要求，三者互为补充。但同时我们还应重视管道相关资料的查阅。一是查管道运行记录，方便检验人员快速掌握管道运行的相关信息，使其有针对性地选取检测部位。还能通过介质特性和工况条件大致推测可能存在的缺陷，与常规检验中发现的缺陷进行印证，有助于检验人员分析缺陷性质和成因，提升检验工作的针对性和科学性；二是查管道的安装资料。通过查阅管道的安装监督检验报告和竣工资料，能明确得到管子、管件安装时的实际壁厚，这在管道首检时非常重要，如果管道存在异常减薄，检验人员则可以此为依据进行校核计算，进而得到的结论更为真实、合理。

3 工业金属管道检验中的常见缺陷

3.1 腐蚀减薄

在工业发展中，金属管道是不可或缺的重要组成部分，但压力管道在实际运行时却常常面临着一定的腐蚀问题，往往会暴露于工艺管道检测的过程中。工业金属管道内部大多会输送较高腐蚀性的流体，这些介质对管道造成了严重的侵蚀。在压力管道所受到的腐蚀中包含多种类型，具体可划分成生物化学腐蚀、电化学腐蚀以及化学腐蚀等。部分工业管道所处的环境条件较为恶劣，高温高压和强酸强碱条件下会极大增加管道出现腐蚀减薄的可能性。大气腐蚀主要指的是金属在隔热层等覆盖层下所产生的腐蚀，又可称之为层下腐蚀。这种腐蚀的出现大多数情况下会受到大气成分、结构和覆盖层质量、温度以及运行状态等的影响。一般来说可通过目视检测以及导波法进行壁厚测定，为有效应对大气腐蚀，可采用以下几种预防措施。首先，应当施加合适的防腐涂层。其次，在选材方面应当尽量选用不锈钢以及耐候钢等材料。最后，应确保隔热保护层完好质量，可降低大气腐蚀的概率。

甲铵腐蚀在国内大型尿素合成氨成套装置中极为常见，主要是指金属与尿素合成装置中的甲铵介质接触发生的腐蚀。甲铵对碳钢和低合金钢具有很强的腐蚀作用，腐蚀形态分为晶界优先型均匀腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀和刀口腐蚀。大多数情况下，通过目视检测即可发现明显的腐蚀缺陷。这种腐蚀跟介质氧浓度、介质流速等因素有关，在实际应用中，可优化管道材质，选用尿素级不锈钢以及控制好介质氧浓度的方法来抑制甲铵对金属管道的腐蚀。检测人员在正式展开检测工作的过程中务必要重点把握好压力管道检测的要点问题，并完成好对于压力管道损伤识别和腐蚀定位等相关技术的监管，切实保障管道的持续平稳运行以及使用年限的延长。

3.2 环境开裂

除了腐蚀减薄以外，在用工业金属管道还常常会面临着环境开裂的问题。其中高温水应力腐蚀开裂是比较常见的一种缺陷，主要指的是在高温水环境中，受到拉应力影响金属构件高拘束区域产生表面开裂。通常情况下开裂会产生于偏碱性或者是偏酸性高温水溶液中焊接接头部位，特别是较常出现在硬度值相对较高的区域。工业金属管道在日常应用的过程中通常会受到应力水平的影响，这种开裂现象大多存在有高残余应力区域。针对该问题可采取以下几方面的预防措施。首先应当对焊接接头进行焊后消除应力热处理，其次可以中和偏酸或者是偏碱性的水，保障溶液的pH 值能够无限接近7，最大限度减少工业金属管道出现高温水应力腐蚀开裂的可能性。

湿硫化氢应力腐蚀开裂是工业金属管道常见的一种缺陷，其主要指的是碳钢或者是低合金钢在含水和硫化氢环境当中所产生的损伤，主要涉及到四种形式，包括硫化物应力腐蚀开裂、应力导向氢致开裂、氢致开裂以及氢鼓泡。研究表明其在日常应用的过程中大多会受到PH 值、硫化氢分压、温度、硬度以及钢材纯净度以及杂质等多种因素的影响。针对湿硫化氢应力腐蚀开裂的问题可采取以下几方面预防措施。首先应当选用适当的钢材如高纯净度的抗氢致开裂钢，其次对焊接接头部位采取焊后消除应力热处理，将焊缝和热影响区硬度控制在HB200 以内。

3.3 材质劣化

脱碳是材质劣化的一种，主要指的是在热态下，介质同金属中的碳产生反应，进而导致合金的表面失去碳，这便在一定程度降低了碳含量，使得材料整体的强度出现不足。脱碳通常会出现在金属的表面上，但严重的情况下也有可能会产生穿透脱碳，脱碳后的合金则会呈现出软化状态。这种脱碳现象绝大多数会作用于低合金钢以及碳钢等材料上，这些材料制成的工业金属管道在实际应用的过程中往往在介质活性以及温度和时间的影响下产生脱碳现象。工作人员可以对气象介质的组成进行合理控制，并尽量选用碳化物较稳定的材料来达到良好的预防效果。

当材料长期处在高温状态中，珠光体中的碳化物形态便会逐渐由原本的层片状转变为球状，这一过程便是球化。通常情况下，检验人员无法通过采用目视检测的方式发现球化，需要进行金相分析判断。温度以及微观组织是导致球化最主要的影响因素，为有效减少工业金属管道的这一损伤，应当尽可能降低其在高温环境中的使用时间。

3.4 机械损伤

机械疲劳是工业金属管道常见的一种机械损伤之一，机械疲劳主要指的是受到循环机械荷载作用的影响，构件、零件或者是材料出现多处或者是一处局部永久性累计损伤而导致裂纹出现的过程中，当多次重复出现之后便会使得裂纹扩展进而造成其完全断裂。工业金属管道的机械疲劳损伤大多发生在离心泵、压缩机近端的进出口管道、缓冲管接头部位。可以采取以下两方面预防措施。一方面应当优化开展设计工作，考虑循环荷载的作用。另一方面应当注重选材的科学性与合理性，有效减少工业金属管道的机械疲劳问题。

过载损伤指的是当工业金属管道所受到的外加载荷超出其所承受的极限，进而导致工业金属管道出现变形或破坏。超压主要可以分为两种类型，分别为物理超压和化学反应超压，具体的设备设计、操作规程以及工艺设计等因素都会导致工业金属管道出现过载损伤。针对过载损伤可采取以下几种预防措施，首先应当提升操作的规范性，以免出现由于操作适当而产生的超压事故。其次应当对原料中杂质的含量以及每次的投料量进行严格控制，并积极采取严格避免投料超量的措施。最后，应当对工业金属管道所处的环境进行优化改善，减少外部客观因素对其造成的负面影响。

4 结语

综上所述，优化开展工业金属压力管道的检验工作能够及时发现管道中的缺陷并采取有效的解决措施，对于延长其使用年限、保障使用效果有着积极的促进作用。因此，检验人员应当强化对于多样化检验检测手段的应用，并加强对于多种类型缺陷的深入分析，进而为采取合理的预防和解决措施提供参考。