動力管道定期檢驗案例分析

李強

新疆維吾爾自治區特種設備檢驗研究院 新疆烏魯木齊 830011

動力管道使用在運行過程中難免會出現某種形式的破壞，為了避免經濟和人員的損失，定期檢驗是解決此類問題的重要方式。

1 動力管道破壞的形式及檢驗的必要性

1.1 動力管道破壞的形式

1.1.1 韌性破壞

在動力管道的使用過程中，管道需要承受較高的應力作用，當管道中的應力過高，一旦突破管道材料所能承受的強度上限后，會出現破斷的情況，這種破壞形式稱為韌性破壞。當這種情況發生后，動力管道形狀會發生明顯變化，嚴重影響管道的使用。

1.1.2 脆性破壞

這種破壞一般較為突然，事先往往沒有足以判斷的先兆。當應力在管道材料的屈服極限內時，動力管道未發生明顯形變，但突然發生破裂的情況被稱為脆性破壞。這種破壞的擴散速度快，往往會破裂成很多碎片。脆性破壞發生的一般原因是材料本身的材質脆性較強，在使用的過程中，若出現操作不當情況則容易造成脆性破壞。

1.1.3 腐蝕破壞

動力管道工作的環境比較復雜，外部環境往往會對動力管道形成較強的影響，管道在受到環境中的腐蝕性介質的影響后，則可能會出現管道厚度減薄或強度降低的不良情況，由此而產生的破壞稱為腐蝕破壞。最常見的腐蝕是由電化學反應引起的，當同一金屬表面上的大部分或全部原子被氧化，從而損壞整個表面時，就會發生一般腐蝕。大多數金屬很容易被氧化，它們傾向于在空氣或水中將電子損失為氧和其他物質，當氧被還原獲得電子時，它與金屬形成氧化物。

1.1.4 疲勞破壞

疲勞破壞指的是動力管道在經歷了長時間的作用后，因疲勞而突然發生的破壞。這種情況下，管道的應力狀態較低，往往沒有明顯的形變，只是發生一定撕裂，導致泄漏、失效。疲勞損傷是通過循環施加載荷而累積在材料中的，在恒定振幅加載條件下，清楚地定義了加載的周期。但是，實際中施加的負載通常具有復雜的歷史記錄，無法定義周期。此外，在變化的載荷下疲勞損傷的積累完全取決于載荷條件，有時與恒定振幅載荷所期望的相差甚遠。因此，評估不同負載條件下的疲勞壽命需要特別考慮。

1.1.5 蠕變破壞

蠕變可以定義為在溫度升高和應力恒定的情況下發生的時間依賴性變形。因此，這種情況下的破壞被稱為蠕變破壞。蠕變開始的溫度取決于合金成分，實際工作應力將部分決定或確定蠕變開始的溫度。動力管道往往處于高溫條件下，經過長時間在高溫條件下的使用，其在受力的作用下，會逐漸發生變形，在較低應力狀態下可能發生破壞。

1.2 動力管道定期檢驗的必要性

動力管道使用后難免會出現某種形式的破壞，為了避免經濟和人員的損失，對動力管道進行定期檢驗是很有必要的。

一方面，定期檢驗可“防患于未然”。動力管道一旦發生破壞很可能會對工作人員的人身安全構成威脅，而其破壞形式并不是僅從表面情況即可判定的，進行定期檢驗可明確判斷管道是否存在潛在問題，可及時制定相應的解決計劃，預防問題的發生，降低安全隱患，為企業的安全生產和運作提供良好的環境。

另一方面，定期檢查可對動力管道潛在的問題進行及時的維修和調整，如果等到動力管道發生破壞再維修或更換，往往需要付出較大的成本。同時，因即使預防了破壞情況的出現，也避免了人員的損傷，這也為企業節省了一定成本。

2 動力管道定期檢驗的內容與方法

2.1 準備工作

對動力管道進行定期檢驗時，前期的準備工作至關重要。第一，應從動力管道的設計和安裝等角度對其基本情況進行了解和掌握。第二，應觀察動力管道應用的具體環境，分析其可能潛在的問題，以及其可能引發的破壞形式。第三，應收集動力管道的相關文件，根據文件中說明的情況，把握動力管道的材質、性能等，為后續的具體檢驗工作奠基。總之，準備工作的主要目的是掌握動力管道的基本情況，并對具體檢驗過程中的重點進行預判，提升檢驗的效率。

2.2 宏觀檢驗

宏觀檢驗是通過檢驗人員的目視來完成的，主要對管道的宏觀情況進行檢驗。主要的檢驗內容包括管道結構、隔熱層、焊接接頭、表面狀況等方面。具體檢驗中，應檢查管道的焊接點處是否存在問題、管道是否存在腐蝕性情況，管道固定支架之間的連接形式、是否出現形變的情況等。宏觀檢驗是動力管道定期檢驗的重要環節，檢驗人員不應對任何細節產生遺漏，任何疏忽都可能造成檢驗不完全，遺留的問題會可能逐漸演變成安全隱患。

2.3 材質和壁厚檢驗

在進行材質的檢驗時，如果存在材質不明的情況，可以利用光譜分析儀、現場金相等方式進行檢驗，應確保該部分檢驗的準確性，不可疏忽大意。在材質的檢驗中，也可檢驗出管道的運行狀況，明確其是否疲勞作業，有否出現疲勞破壞的情況等。在壁厚檢驗時，應對壁厚進行準確測量，通過測量數據明確動力管道是否存在腐蝕情況，可根據數據判定其可繼續工作和使用的壽命。這一方面有利于保障動力管道定期檢驗工作的完成，另一方面也為動力管道的后續維護和維修工作提供了參考信息。

2.4 無損檢測

2.4.1 磁粉檢測

磁粉檢測是一種無損檢測技術，用于檢測大多數鐵磁性材料，如鐵、鎳、鈷及它們的一些合金的表面和表面下的缺陷。因為它不需要其他無損檢測方法所要求的表面準備程度，所以進行磁粉檢測相對快速和簡單，這使得它成為更普遍使用的無損檢測技術之一[1]。

2.4.2 超聲波檢測

超聲波檢測是通過使用高頻聲波來表征試件厚度或內部結構的方法。超聲波檢測所使用的頻率或音調，比人類的聽覺極限高出許多倍，最常見的頻率范圍是500KHz至20MHz。超聲波測試是完全無損的，測試件不需要被切割、分割或暴露在破壞性的化學物質中。與使用機械厚度工具（如卡尺和千分尺）進行測量不同，只需要進入一個側面，當測試設置正確時，結果具有高度的可重復性和可靠性[2]。

3 動力管道定期檢驗案例分析

在對某化工廠進行檢驗時，對其工廠內的動力管道進行了全面檢驗，發現部分問題，結合相關知識，對其原因進行分析，并對檢驗的經驗進行總結如下。

3.1 檢測結果及原因分析

3.1.1 資料審查

通過對動力管道原始資料進行審查后發現，該化工廠的管道設計和安裝等相關資料保存完整。動力管道由化工廠自行設計并安裝，根據資料顯示，其管徑315mm，設計壓力9.0MPa，設計溫度540℃，使用介質為高壓蒸汽，材質為12Cr1MoVG，于2017年8月正式投產。

3.1.2 外部宏觀檢驗

外部宏觀檢驗過程中，主要對動力管道外表面、腐蝕情況、焊縫咬邊等進行了檢驗。焊縫咬邊0.6mm；動力管道的外表面存在較多腐蝕凹坑，有明顯腐蝕情況，凹坑最深1.8mm。這可能主要是因為保養不及時或缺乏保養措施，管道與大氣中的腐蝕介質接觸，出現了一定的腐蝕凹坑。動力管道的固定支架存在松動的情況，這可能是因為使用時間較長，且缺乏定期的檢驗，導致固定支架松動，并未能及時發現[3]。

3.1.3 壁厚測定

根據檢驗規定，對動力管道的壁厚進行了精確測量，主要對管道的彎頭拐角處進行測定。經過實際測量，管道滿足標準GB5310-2017要求，直管的最小壁厚為23.1mm，彎頭處為24.21mm。

3.1.4 磁粉檢測

抽查了動力管道焊接接頭，經過磁粉檢測，發現焊縫表面存在焊趾裂紋，長11mm。這主要是因為咬邊處的應力集中，在應力作用下產生了疲勞破壞。

3.1.5 超聲波檢測

通過超聲波檢測，最終發現動力管道的焊接處的根部沒有焊透。

3.1.6 評定結論

綜合本次檢驗的數據，該化工廠的動力管道存在一定安全隱患，應及時根據檢驗結果對存在問題的部分進行維護和維修，避免發展為嚴重的問題。

3.2 改進建議

3.2.1 強化制度管理

對動力管道安全的管理工作不容忽視，結合檢驗情況可知，在實際工作中，應制定完善的規章制度，設立定期檢驗制度，結合國家法律法規，根據標準進行準確檢驗。企業應在動力管道應用初期做好質量把控，根據檢驗標準對安裝單位提供的壓力管道進行初始檢驗，確定其是否符合標準，避免隱患。企業管理人員也應承擔起自身的責任，對動力管道的相關文件進行整理歸檔，便于檢驗時的資料審查的進行。此外，企業還應對檢驗人員進行能力評定，對其工作進行監督，確保每一次動力管道檢驗的效果，為工廠清除安全隱患，節約維修成本[4]。

3.2.2 提高檢驗工作質量

在實際檢驗工作進行時，檢驗人員應充分認識到檢驗工作的重要性，一方面關系到企業利益，另一方面也關系到工作人員的人身安全，檢驗工作絕非形式主義的流程，而是切實關系企業與員工切身利益的工作。檢驗人員應根據現場具體情況進行合理地檢驗，結合自身的專業知識，嚴格根據相關標準的要求，對動力管道進行全方位的檢驗。一旦發現問題，應及時記錄并盡快提供解決方案，避免小問題的惡性發展。

4 結語

動力管道在某些類型的工業應用中用于輸送高壓力、過熱的蒸汽，隨著時間的推移，這些管道系統可能會出現無法立即檢測的缺陷。工程師和技術人員應對動力管道進行定期檢驗，及時發現受損程度，避免情況惡化。隨著安全管理工作的完善，企業的生產效率也將得到提高，進而可為國家經濟發展貢獻力量。