壓力管道檢驗中發現的缺陷原因分析及處理

王靖虎，王克剛(江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院，江蘇 南京 210000)

0 引言

壓力管道會受到外部作用和環境影響，導致壓力管道在使用環節中容易出現腐蝕、破損、裂紋等缺陷問題，若不進行及時的修復管理，很容易導致壓力管道存在缺陷，影響管道輸送安全。為此，應該嚴格開展壓力管道檢驗工作，發現管道存在的缺陷，分析缺陷出現的原因，并做好處理工作。

1 壓力管道檢驗常見缺陷

1.1 腐蝕缺陷

一些壓力管道露天鋪設而且運行溫差較大，導致壓力管道的腐蝕嚴重，尤其運輸介質和環境有較大的溫差，腐蝕會更加嚴重。很多壓力管道受到雨水、大氣腐蝕、母液的影響，還有一些在地溝內鋪設，土中的水分也會影響管道，土壤中可能會含有一定量的腐蝕性物質，進而加速管道腐蝕。出現腐蝕問題對管道影響較大，很容易導致管道出現斷裂、變形，降低管道強度，因此，必須針對腐蝕問題做好防范工作[1]。對于架空管道和地面鋪設管道，為避免管道受到外界腐蝕，需要涂抹防腐蝕層；地下管道則需要在管道外側增加包裹層，同時增加陰極防護，提升管道的防護效果；若不同的金屬管道需要捆扎在一起時，要使用絕緣件隔開，例如在管道支撐作業中，就需要做好事先的管道隔離。

管道的腐蝕情況可以直接通過外觀進行檢查，或者檢查管道壁厚度。檢查管道的外觀時，不僅要檢查管道的情況，也要檢查和管道連接的部件，比如管道支撐、管道緊固件等部位的腐蝕狀況。測定管道壁厚時，為了保證測量結果精確，要選擇具有代表性的檢測點，例如管道內壁容易腐蝕的位置，在制造時容易出現拉薄的位置等等，在此類部位檢測時，需要結合管道內流體流動方式，確定受力最大的部位開展相應檢測[2]。也要結合獲得的實測數據，結合管道所處的環境分析管道受到腐蝕的規律，測量管道還具有的強度，結合測量結果確定防范措施。針對腐蝕量較大的位置，還需要定期進行標記和檢測。

1.2 結構缺陷

結構缺陷的問題來自對設計的不合理，導致結構受力不均勻，或者安裝時不符合規格要求，導致結構正常，一些管道零部件質量不合格的情況，也會導致結構問題。比如使用異徑管道時，由于內徑的變化比較大，就容易出現閥門、管道連接效果差的情況。壓力管道監測還可能出現補償器設置不正常的情況，使得管道膨脹或者冷卻收縮的固定支架壓力大，導致起吊支架出現變形或者損壞，以及管道容易出現彎曲的情況[3]。結構不合理還會導致管道振動，尤其在管道內流體速度較快的情況下，容易出現激振氣流脈動的問題。

壓力管道受到管道內部流體的作用可能會出現震動，檢查工作中就需要檢查管道的震動情況，包括查看管道之間、與管道相鄰間的摩擦狀況，檢查管卡、吊架、支架是否是有斷裂問題。一級檢查彎頭等位置是否存在應力集中，管架、管托必須與管墩緊密依靠，發現破損問題必須及時修理和調整。

1.3 焊接缺陷

焊接是壓力管道的重要工藝，由于工藝和相關客觀因素作用，導致焊接工作可能存在一定缺陷，包括夾渣、未熔合、裂紋、咬邊等問題。焊縫檢驗包括使用外觀檢驗和無損檢驗等方式，無損檢驗方法的選擇根據管道材料、焊接工藝、壁厚、管道施工方式等因素確定。在檢查表面缺陷時，就可以使用磁粉探傷和滲透探傷的方式，對管道內部缺陷檢驗時。由于壓力管道密封，導致檢查壓力管道內比較困難，對于外徑較小、壁厚較薄的管道，看可以使用射線探傷檢測確定焊縫的質量。由于經濟性原因，以及生產實際情況因素，不能對每個焊接位置都拍片，可以根據相關規范確定檢查范圍。一般情況下，都是用射線探傷結果確定焊縫質量，對于特殊情況，也可以使用斷裂力學原理評價。如果焊接面存在缺陷，可以使用砂輪處理。

1.4 保溫層破損

外部保溫可以隔絕壓力管道內外的溫度，如果保溫層出現破損，會影響壓力管道的隔熱效果。保溫層破損一般來自外部沖擊，或者腐蝕、振動所導致。雖然不會立即引發事故，破損之后會導致熱量損失，也會在破損位置引起嚴重的腐蝕，導致管道壽命縮短[4]。

2 壓力管道檢測方法

2.1 射線探傷

射線能穿透壓力管道，在經過管道缺陷傳輸時，其傳輸方向會發生改變，之后工作人員就可以根據射線的衰減情況了解管道內部的缺陷狀況。目前，射線探傷方法主要包括熒光屏觀察法，射線照射法、宮液X光射線電視法等。在對壓力管道缺陷位置照射投射時，由于對射線的吸引能力不足，射到底部照片位置的敏感廣度會增加，可以準確檢查氣孔、非金屬夾雜等。

2.2 超聲波檢測

超聲波檢測是檢查焊縫缺陷的常用方法，特別在平面線性缺陷就檢測中的優勢比較大，具有成本低，使用靈活的特點。使用超聲波檢測時，對檢測人員的技術能力要求比較高，并且要辦理相關手續。隨著目前技術水平的提升，超聲波檢測也開始朝著自動檢測方向發展，消除了傳統超聲波檢測存在的問題，有效提升了超聲波檢測工作的效率，而且能降低人員的工作負擔，能避免對環境造成破壞。

2.3 磁粉探傷

有縫管的制造中，一般使用埋弧焊或者電阻焊，可能會出現未融合、裂紋、未焊透等情況。使用磁粉進行探傷時，會使用磁化鐵磁性材料，如果沒有缺陷，將會有比較均勻的分布；如果存在缺陷，磁粉的分布將會出現彎折等情況。之后就可以根據磁粉的分布確定缺陷信息，并判斷缺陷類型。該方法的檢測全面性比較高，能避免漏檢問題出現。

3 壓力管道腐蝕缺陷的原因分析和處理方法

3.1 壓力管道概況

某化工廠的壓力管道厚度為10 mm，外徑550 mm，氨是管道的主要介質，管道的設計壓力為1.6 MPa，實際工作壓力為1.2 MPa。管道總長20 m，有12道焊縫。使用X射線進行定期檢測后，發現壓力管道的焊縫存在52 mm的未熔合缺陷、8 mm寬的夾渣。

3.2 壓力管道缺陷原因分析

經過檢驗，分析管道焊接缺陷位置的夾渣、未融合狀況，確定缺陷是由于施工所致，對可能成因進行了以下二個方面的分析。

(1)夾渣缺陷主要原因。導致壓力管道夾渣的原因比較復雜，焊接過程中對電流、破口、焊接角度等方面的工藝控制，以及焊接工人的技術水平都會直接決定管道的缺陷，電流較小導致酸性焊條出現糊渣等等，或者由于焊接操作失誤導致焊接電弧過長，使堿性焊條出現夾渣缺陷。在對焊接邊緣缺少徹底處理時，也會有碳弧氣泡存在，導致夾渣缺陷。

(2)壓力管道未熔合缺陷分析。壓力管道焊縫出現未熔合缺陷的原因也比較多，例如輸入焊接熱量沒有達到焊接技術標準、電弧指向方向錯誤、焊接破口處理不合理、縫隙尺寸存在明顯偏差等等，如果焊接工作中沒有嚴格清理焊接表面也會出現問題。如果焊接過程中，工作人資質不足，不能滿足焊接要求，會出現焊接工藝流程控制不合理、操作不規范等情況，也會嚴重影響焊接工作質量[5]。同時，焊接過程中也要加強環境控制，如果現場的濕度、風速不合理，也會影響焊接效果。

3.3 壓力管道檢驗缺陷評級

使用X射線對壓力管道探傷時發現，管道存在8 mm寬的對家焊縫夾渣，結合我國標準，焊縫夾渣必須控制在6 mm以內，高度控制在0.35 t以內，安全等級為4級。通過X射線對壓力管道進行探傷檢查還發現，存在管道存在焊縫未熔合缺陷，但是由于缺少壓力管道未熔合規范的評級，所以檢測人員應結合未熔合高度進行安全等級的定級評價工作過，綜合檢測管道的各項指標。經過分析后，確定管道安全等級為4級。

3.4 壓力管道缺陷處理方法

在完成對該壓力管道的夾渣、未熔合問題評級之后，確定了挖補技術進行修復處理的方案，修復工作嚴格遵守技術規范，保證焊縫的處理效果。首先斷開缺陷焊縫，清理管道內外，對焊縫位置進行打磨消除缺陷，然后使用表面探傷檢驗修磨后的表面，對存在不足的位置繼續修磨，直到滿足焊接標準。選擇挖補焊接材料時，要保證材料和原有的焊接材料性能基本一致，焊接工人應具備技術資質，保證焊接過程中對技術的合理使用。嚴格根據壓力管道焊接規范進行焊接，完成焊接后使用X射線探傷接頭位置，檢驗焊接情況。為了解決焊接熱應力問題，焊接前后都對局部進行熱處理確保焊接效果。

3.5 缺陷處理效果復核

在修補壓力管道之后，檢查缺陷修復的情況，并對管道進行重新評級，然后恢復到管道正常的工作壓力，檢查管道運行狀況。經過復檢，管道的焊接縫具有足夠的平整度，并使用X射線完成焊縫探傷，確定焊縫能滿足質量要求，滿足技術指標規定。

4 結語

壓力管道是工業生產中的重要設施，如果出現破損和缺陷，會嚴重威脅生產的安全，容易造成嚴重事故。通過有效的檢查工作，以發現壓力管道的缺陷，針對不同類型缺陷采用合理的處理方法，充分了解管道的完好情況，一旦發現缺陷應分析缺陷的原因，及時開展處理工作。