徐志偉

（瀘州市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所，四川 瀘州 646000）

工業(yè)金屬管道檢驗(yàn)工作的質(zhì)量直接影響了其后期使用的壽命和安全，從目前來看，在開展檢驗(yàn)工作的過程中仍面臨著一定的不利因素，制約著檢驗(yàn)的有效性，基于此，有必要對其展開更加深層次的探索。

1 工業(yè)金屬管道定期檢驗(yàn)綜述

對于工業(yè)生產(chǎn)來說，金屬管道是至關(guān)重要的基礎(chǔ)設(shè)備，為了保障工業(yè)生產(chǎn)的安全性與穩(wěn)定性，則務(wù)必要按照TSG D0001-2009《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程-工業(yè)管道》中的要求對工業(yè)金屬管道展開定期檢驗(yàn)工作，包括宏觀檢驗(yàn)、壁厚測定以及無損檢測等。檢測人員需要通過運(yùn)用現(xiàn)代化的檢測設(shè)備，及時(shí)明確工業(yè)金屬管道材料性能的優(yōu)劣以及金屬管道中的各種損傷。在進(jìn)行壁厚測定和無損檢測時(shí)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對抽查點(diǎn)選取比例以及抽查時(shí)間的控制，盡可能的保障檢驗(yàn)質(zhì)量，同時(shí)也不會(huì)對企業(yè)的正常生產(chǎn)造成影響，以確保檢驗(yàn)工作安排的科學(xué)合理。檢驗(yàn)人員需要事先準(zhǔn)備好管道檢驗(yàn)?zāi)夸浨鍐渭皢尉€圖等，與使用單位做好安全技術(shù)交底和溝通協(xié)調(diào)，在檢驗(yàn)準(zhǔn)備階段需要提前開展腳手架搭設(shè)以及檢查部位打磨等工作。

2 工業(yè)金屬管道檢驗(yàn)要點(diǎn)及重點(diǎn)部位的選取

2.1 宏觀檢驗(yàn)

宏觀檢驗(yàn)作為工業(yè)金屬管道定期檢驗(yàn)的一種重要手段，在實(shí)際檢驗(yàn)工作中往往會(huì)被檢驗(yàn)人員忽視。宏觀檢驗(yàn)又分為管道結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)、幾何尺寸檢驗(yàn)、外觀檢驗(yàn)三個(gè)方面，前兩種檢驗(yàn)在管道首次定期檢驗(yàn)（以下簡稱首檢）時(shí)必須進(jìn)行，對于非首檢的金屬壓力管道，如不承受疲勞荷載或未經(jīng)改造及重大修理，一般只進(jìn)行外觀檢驗(yàn)[1]。筆者在實(shí)際宏觀檢驗(yàn)工作中常會(huì)見到管道無標(biāo)識、管道局部變形、支承件變形或不起作用、各種閥門堵塞或泄漏、隔熱層破損等問題。管道局部變形既有可能是管道安裝時(shí)造成的，也有可能是在使用過程中導(dǎo)致的；支承件的變形和失效大多是因?yàn)楣艿涝谑褂眠^程中發(fā)生了較大的振動(dòng)；而隔熱層破損后因雨水、蒸汽、空氣等作用會(huì)導(dǎo)致金屬管道發(fā)生層下腐蝕，筆者將在后面的管道常見缺陷中有詳細(xì)的敘述。

在宏觀檢驗(yàn)中絕大多數(shù)情況下會(huì)使用目視檢測的方法，其中包含直接目視法以及間接目視法，涉及到對于顯微鏡、放大鏡以及工業(yè)內(nèi)窺鏡等的應(yīng)用。目視檢查主要指的是針對易于觀察或者是能夠暴露檢查的各類連接接頭、組成件以及其它管道元件的觀察，目的在于確定管道材料、管道組成件、管道支承件等外觀質(zhì)量能夠滿足安全和使用要求。一旦在宏觀檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)諸如管道變形、焊縫的腐蝕和裂紋、隔熱層破損等異常部位和缺陷后，檢驗(yàn)人員就需要通過壁厚測定和無損檢測來確定缺陷大小、形狀、深度等，判定缺陷有無擴(kuò)展，進(jìn)一步分析缺陷的成因。

2.2 壁厚測定

壁厚測定在工業(yè)金屬管道檢驗(yàn)中是一種必不可少而又行之有效的檢測手段，在當(dāng)前工業(yè)金屬管道檢驗(yàn)領(lǐng)域，超聲波測厚作為一種比較成熟的檢測技術(shù)已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用該檢測技術(shù)的過程中主要是根據(jù)超聲脈沖反射原理，通常情況下來說，在保障材料內(nèi)部中超聲波傳播速度恒定的條件下，便能夠達(dá)到對金屬管道壁厚度測量的效果。

壁厚測定工作應(yīng)注意以下兩個(gè)方面，一方面是抽查部位的選取。在工業(yè)金屬管道使用過程中，通常流體介質(zhì)流向突變或湍流的部位易造成管道的沖刷減薄，特別是管件如三通、彎頭等，而直管段的減薄往往較小，因此測定點(diǎn)的部位宜重點(diǎn)選取壓縮機(jī)、泵進(jìn)出口的第一個(gè)管件；此外化工企業(yè)露天管道的支承件部位易積蓄含腐蝕介質(zhì)的雨水混合液，對管道外壁造成腐蝕，在壁厚測定點(diǎn)選取時(shí)也應(yīng)予以考慮；同時(shí)檢驗(yàn)人員還應(yīng)考慮抽取部分支管連接部位進(jìn)行測厚，如壓力表、安全閥的支管連接部位。另一個(gè)方面是測定比例的確定。一般情況下，管件、管子的抽查比例應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，但如果出現(xiàn)管道腐蝕減薄、管段變形時(shí)，應(yīng)對其異常部位增加測定比例來確定范圍和嚴(yán)重程度。

2.3 無損檢測

無損檢測作為工業(yè)金屬管道檢驗(yàn)的一種重要手段，已被廣泛成熟的應(yīng)用。無損檢測又分為表面缺陷無損檢測和埋藏缺陷無損檢測，而在我們的日常檢驗(yàn)中通常采用四大常規(guī)的無損檢測方法，即磁粉檢測、滲透檢測、超聲檢測和射線檢測，前兩種方法用于表面或近表面的缺陷檢測，后兩種方法應(yīng)用于埋藏缺陷的檢測。對于鐵磁性材料，如要檢測表面或近表面缺陷，應(yīng)優(yōu)先采用磁粉檢測方法[2]。有關(guān)檢測的要求和抽查比例應(yīng)符合TSG D7005-2018《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則-工業(yè)管道》的規(guī)定。需要注意的是，當(dāng)表面缺陷檢測發(fā)現(xiàn)裂紋以及埋藏缺陷檢測發(fā)現(xiàn)安全狀況等級為3 級或4 級的缺陷時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行擴(kuò)探，其比例可與使用單位協(xié)商后確定。

2.4 注意事項(xiàng)

以上三個(gè)檢驗(yàn)手段是管道定期檢驗(yàn)中最基本的要求，三者互為補(bǔ)充。但同時(shí)我們還應(yīng)重視管道相關(guān)資料的查閱。一是查管道運(yùn)行記錄，方便檢驗(yàn)人員快速掌握管道運(yùn)行的相關(guān)信息，使其有針對性地選取檢測部位。還能通過介質(zhì)特性和工況條件大致推測可能存在的缺陷，與常規(guī)檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行印證，有助于檢驗(yàn)人員分析缺陷性質(zhì)和成因，提升檢驗(yàn)工作的針對性和科學(xué)性；二是查管道的安裝資料。通過查閱管道的安裝監(jiān)督檢驗(yàn)報(bào)告和竣工資料，能明確得到管子、管件安裝時(shí)的實(shí)際壁厚，這在管道首檢時(shí)非常重要，如果管道存在異常減薄，檢驗(yàn)人員則可以此為依據(jù)進(jìn)行校核計(jì)算，進(jìn)而得到的結(jié)論更為真實(shí)、合理。

3 工業(yè)金屬管道檢驗(yàn)中的常見缺陷

3.1 腐蝕減薄

在工業(yè)發(fā)展中，金屬管道是不可或缺的重要組成部分，但壓力管道在實(shí)際運(yùn)行時(shí)卻常常面臨著一定的腐蝕問題，往往會(huì)暴露于工藝管道檢測的過程中。工業(yè)金屬管道內(nèi)部大多會(huì)輸送較高腐蝕性的流體，這些介質(zhì)對管道造成了嚴(yán)重的侵蝕。在壓力管道所受到的腐蝕中包含多種類型，具體可劃分成生物化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕以及化學(xué)腐蝕等。部分工業(yè)管道所處的環(huán)境條件較為惡劣，高溫高壓和強(qiáng)酸強(qiáng)堿條件下會(huì)極大增加管道出現(xiàn)腐蝕減薄的可能性。大氣腐蝕主要指的是金屬在隔熱層等覆蓋層下所產(chǎn)生的腐蝕，又可稱之為層下腐蝕。這種腐蝕的出現(xiàn)大多數(shù)情況下會(huì)受到大氣成分、結(jié)構(gòu)和覆蓋層質(zhì)量、溫度以及運(yùn)行狀態(tài)等的影響。一般來說可通過目視檢測以及導(dǎo)波法進(jìn)行壁厚測定，為有效應(yīng)對大氣腐蝕，可采用以下幾種預(yù)防措施。首先，應(yīng)當(dāng)施加合適的防腐涂層。其次，在選材方面應(yīng)當(dāng)盡量選用不銹鋼以及耐候鋼等材料。最后，應(yīng)確保隔熱保護(hù)層完好質(zhì)量，可降低大氣腐蝕的概率。

甲銨腐蝕在國內(nèi)大型尿素合成氨成套裝置中極為常見，主要是指金屬與尿素合成裝置中的甲銨介質(zhì)接觸發(fā)生的腐蝕。甲銨對碳鋼和低合金鋼具有很強(qiáng)的腐蝕作用，腐蝕形態(tài)分為晶界優(yōu)先型均勻腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕和刀口腐蝕。大多數(shù)情況下，通過目視檢測即可發(fā)現(xiàn)明顯的腐蝕缺陷。這種腐蝕跟介質(zhì)氧濃度、介質(zhì)流速等因素有關(guān)，在實(shí)際應(yīng)用中，可優(yōu)化管道材質(zhì)，選用尿素級不銹鋼以及控制好介質(zhì)氧濃度的方法來抑制甲銨對金屬管道的腐蝕。檢測人員在正式展開檢測工作的過程中務(wù)必要重點(diǎn)把握好壓力管道檢測的要點(diǎn)問題，并完成好對于壓力管道損傷識別和腐蝕定位等相關(guān)技術(shù)的監(jiān)管，切實(shí)保障管道的持續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行以及使用年限的延長。

3.2 環(huán)境開裂

除了腐蝕減薄以外，在用工業(yè)金屬管道還常常會(huì)面臨著環(huán)境開裂的問題。其中高溫水應(yīng)力腐蝕開裂是比較常見的一種缺陷，主要指的是在高溫水環(huán)境中，受到拉應(yīng)力影響金屬構(gòu)件高拘束區(qū)域產(chǎn)生表面開裂。通常情況下開裂會(huì)產(chǎn)生于偏堿性或者是偏酸性高溫水溶液中焊接接頭部位，特別是較常出現(xiàn)在硬度值相對較高的區(qū)域。工業(yè)金屬管道在日常應(yīng)用的過程中通常會(huì)受到應(yīng)力水平的影響，這種開裂現(xiàn)象大多存在有高殘余應(yīng)力區(qū)域。針對該問題可采取以下幾方面的預(yù)防措施。首先應(yīng)當(dāng)對焊接接頭進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理，其次可以中和偏酸或者是偏堿性的水，保障溶液的pH 值能夠無限接近7，最大限度減少工業(yè)金屬管道出現(xiàn)高溫水應(yīng)力腐蝕開裂的可能性。

濕硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂是工業(yè)金屬管道常見的一種缺陷，其主要指的是碳鋼或者是低合金鋼在含水和硫化氫環(huán)境當(dāng)中所產(chǎn)生的損傷，主要涉及到四種形式，包括硫化物應(yīng)力腐蝕開裂、應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂、氫致開裂以及氫鼓泡。研究表明其在日常應(yīng)用的過程中大多會(huì)受到PH 值、硫化氫分壓、溫度、硬度以及鋼材純凈度以及雜質(zhì)等多種因素的影響。針對濕硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂的問題可采取以下幾方面預(yù)防措施。首先應(yīng)當(dāng)選用適當(dāng)?shù)匿摬娜绺呒儍舳鹊目箽渲麻_裂鋼，其次對焊接接頭部位采取焊后消除應(yīng)力熱處理，將焊縫和熱影響區(qū)硬度控制在HB200 以內(nèi)。

3.3 材質(zhì)劣化

脫碳是材質(zhì)劣化的一種，主要指的是在熱態(tài)下，介質(zhì)同金屬中的碳產(chǎn)生反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致合金的表面失去碳，這便在一定程度降低了碳含量，使得材料整體的強(qiáng)度出現(xiàn)不足。脫碳通常會(huì)出現(xiàn)在金屬的表面上，但嚴(yán)重的情況下也有可能會(huì)產(chǎn)生穿透脫碳，脫碳后的合金則會(huì)呈現(xiàn)出軟化狀態(tài)。這種脫碳現(xiàn)象絕大多數(shù)會(huì)作用于低合金鋼以及碳鋼等材料上，這些材料制成的工業(yè)金屬管道在實(shí)際應(yīng)用的過程中往往在介質(zhì)活性以及溫度和時(shí)間的影響下產(chǎn)生脫碳現(xiàn)象。工作人員可以對氣象介質(zhì)的組成進(jìn)行合理控制，并盡量選用碳化物較穩(wěn)定的材料來達(dá)到良好的預(yù)防效果。

當(dāng)材料長期處在高溫狀態(tài)中，珠光體中的碳化物形態(tài)便會(huì)逐漸由原本的層片狀轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙?，這一過程便是球化。通常情況下，檢驗(yàn)人員無法通過采用目視檢測的方式發(fā)現(xiàn)球化，需要進(jìn)行金相分析判斷。溫度以及微觀組織是導(dǎo)致球化最主要的影響因素，為有效減少工業(yè)金屬管道的這一損傷，應(yīng)當(dāng)盡可能降低其在高溫環(huán)境中的使用時(shí)間。

3.4 機(jī)械損傷

機(jī)械疲勞是工業(yè)金屬管道常見的一種機(jī)械損傷之一，機(jī)械疲勞主要指的是受到循環(huán)機(jī)械荷載作用的影響，構(gòu)件、零件或者是材料出現(xiàn)多處或者是一處局部永久性累計(jì)損傷而導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)的過程中，當(dāng)多次重復(fù)出現(xiàn)之后便會(huì)使得裂紋擴(kuò)展進(jìn)而造成其完全斷裂。工業(yè)金屬管道的機(jī)械疲勞損傷大多發(fā)生在離心泵、壓縮機(jī)近端的進(jìn)出口管道、緩沖管接頭部位?？梢圆扇∫韵聝煞矫骖A(yù)防措施。一方面應(yīng)當(dāng)優(yōu)化開展設(shè)計(jì)工作，考慮循環(huán)荷載的作用。另一方面應(yīng)當(dāng)注重選材的科學(xué)性與合理性，有效減少工業(yè)金屬管道的機(jī)械疲勞問題。

過載損傷指的是當(dāng)工業(yè)金屬管道所受到的外加載荷超出其所承受的極限，進(jìn)而導(dǎo)致工業(yè)金屬管道出現(xiàn)變形或破壞。超壓主要可以分為兩種類型，分別為物理超壓和化學(xué)反應(yīng)超壓，具體的設(shè)備設(shè)計(jì)、操作規(guī)程以及工藝設(shè)計(jì)等因素都會(huì)導(dǎo)致工業(yè)金屬管道出現(xiàn)過載損傷。針對過載損傷可采取以下幾種預(yù)防措施，首先應(yīng)當(dāng)提升操作的規(guī)范性，以免出現(xiàn)由于操作適當(dāng)而產(chǎn)生的超壓事故。其次應(yīng)當(dāng)對原料中雜質(zhì)的含量以及每次的投料量進(jìn)行嚴(yán)格控制，并積極采取嚴(yán)格避免投料超量的措施。最后，應(yīng)當(dāng)對工業(yè)金屬管道所處的環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化改善，減少外部客觀因素對其造成的負(fù)面影響。

4 結(jié)語

綜上所述，優(yōu)化開展工業(yè)金屬壓力管道的檢驗(yàn)工作能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道中的缺陷并采取有效的解決措施，對于延長其使用年限、保障使用效果有著積極的促進(jìn)作用。因此，檢驗(yàn)人員應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化對于多樣化檢驗(yàn)檢測手段的應(yīng)用，并加強(qiáng)對于多種類型缺陷的深入分析，進(jìn)而為采取合理的預(yù)防和解決措施提供參考。