動力管道定期檢驗案例分析

李強

新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)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(xiàn)某種形式的破壞，為了避免經(jīng)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(yīng)力作用，當(dāng)管道中的應(yīng)力過高，一旦突破管道材料所能承受的強度上限后，會出現(xiàn)破斷的情況，這種破壞形式稱為韌性破壞。當(dāng)這種情況發(fā)生后，動力管道形狀會發(fā)生明顯變化，嚴(yán)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(dāng)應(yīng)力在管道材料的屈服極限內(nèi)時，動力管道未發(fā)生明顯形變，但突然發(fā)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(fā)生的一般原因是材料本身的材質(zhì)脆性較強，在使用的過程中，若出現(xiàn)操作不當(dāng)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(huán)境比較復(fù)雜，外部環(huán)境往往會對動力管道形成較強的影響，管道在受到環(huán)境中的腐蝕性介質(zhì)的影響后，則可能會出現(xiàn)管道厚度減薄或強度降低的不良情況，由此而產(chǎn)生的破壞稱為腐蝕破壞。最常見的腐蝕是由電化學(xué)反應(yīng)引起的，當(dāng)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(fā)生一般腐蝕。大多數(shù)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(zhì)，當(dāng)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(jīng)歷了長時間的作用后，因疲勞而突然發(fā)生的破壞。這種情況下，管道的應(yīng)力狀態(tài)較低，往往沒有明顯的形變，只是發(fā)生一定撕裂，導(dǎo)致泄漏、失效。疲勞損傷是通過循環(huán)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(fù)載通常具有復(fù)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(yuǎn)。因此，評估不同負(fù)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(yīng)力恒定的情況下發(fā)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(yīng)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(jīng)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(fā)生變形，在較低應(yīng)力狀態(tài)下可能發(fā)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(xiàn)某種形式的破壞，為了避免經(jīng)濟和人員的損失，對動力管道進(jìn)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(fā)生破壞很可能會對工作人員的人身安全構(gòu)成威脅，而其破壞形式并不是僅從表面情況即可判定的，進(jìn)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(yīng)的解決計劃，預(yù)防問題的發(fā)生，降低安全隱患，為企業(yè)的安全生產(chǎn)和運作提供良好的環(huán)境。

另一方面，定期檢查可對動力管道潛在的問題進(jìn)行及時的維修和調(diào)整，如果等到動力管道發(fā)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(yù)防了破壞情況的出現(xiàn)，也避免了人員的損傷，這也為企業(yè)節(jié)省了一定成本。

2 動力管道定期檢驗的內(nèi)容與方法

2.1 準(zhǔn)備工作

對動力管道進(jìn)行定期檢驗時，前期的準(zhǔn)備工作至關(guān)重要。第一，應(yīng)從動力管道的設(shè)計和安裝等角度對其基本情況進(jìn)行了解和掌握。第二，應(yīng)觀察動力管道應(yīng)用的具體環(huán)境，分析其可能潛在的問題，以及其可能引發(fā)的破壞形式。第三，應(yīng)收集動力管道的相關(guān)文件，根據(jù)文件中說明的情況，把握動力管道的材質(zhì)、性能等，為后續(xù)的具體檢驗工作奠基。總之，準(zhǔn)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(jìn)行預(yù)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(jìn)行檢驗。主要的檢驗內(nèi)容包括管道結(jié)構(gòu)、隔熱層、焊接接頭、表面狀況等方面。具體檢驗中，應(yīng)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(xiàn)形變的情況等。宏觀檢驗是動力管道定期檢驗的重要環(huán)節(jié)，檢驗人員不應(yīng)對任何細(xì)節(jié)產(chǎn)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(zhì)和壁厚檢驗

在進(jìn)行材質(zhì)的檢驗時，如果存在材質(zhì)不明的情況，可以利用光譜分析儀、現(xiàn)場金相等方式進(jìn)行檢驗，應(yīng)確保該部分檢驗的準(zhǔn)確性，不可疏忽大意。在材質(zhì)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(yè)，有否出現(xiàn)疲勞破壞的情況等。在壁厚檢驗時，應(yīng)對壁厚進(jìn)行準(zhǔn)確測量，通過測量數(shù)據(jù)明確動力管道是否存在腐蝕情況，可根據(jù)數(shù)據(jù)判定其可繼續(xù)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(xù)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(shù)，用于檢測大多數(shù)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(zhǔn)備程度，所以進(jìn)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(shù)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(nèi)部結(jié)構(gòu)的方法。超聲波檢測所使用的頻率或音調(diào)，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(xué)物質(zhì)中。與使用機械厚度工具（如卡尺和千分尺）進(jìn)行測量不同，只需要進(jìn)入一個側(cè)面，當(dāng)測試設(shè)置正確時，結(jié)果具有高度的可重復(fù)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(jìn)行檢驗時，對其工廠內(nèi)的動力管道進(jìn)行了全面檢驗，發(fā)現(xiàn)部分問題，結(jié)合相關(guān)知識，對其原因進(jìn)行分析，并對檢驗的經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)如下。

3.1 檢測結(jié)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(jìn)行審查后發(fā)現(xiàn)，該化工廠的管道設(shè)計和安裝等相關(guān)資料保存完整。動力管道由化工廠自行設(shè)計并安裝，根據(jù)資料顯示，其管徑315mm，設(shè)計壓力9.0MPa，設(shè)計溫度540℃，使用介質(zhì)為高壓蒸汽，材質(zhì)為12Cr1MoVG，于2017年8月正式投產(chǎn)。

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(jìn)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(yǎng)不及時或缺乏保養(yǎng)措施，管道與大氣中的腐蝕介質(zhì)接觸，出現(xiàn)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(dǎo)致固定支架松動，并未能及時發(fā)現(xiàn)[3]。

3.1.3 壁厚測定

根據(jù)檢驗規(guī)定，對動力管道的壁厚進(jìn)行了精確測量，主要對管道的彎頭拐角處進(jìn)行測定。經(jīng)過實際測量，管道滿足標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)過磁粉檢測，發(fā)現(xiàn)焊縫表面存在焊趾裂紋，長11mm。這主要是因為咬邊處的應(yīng)力集中，在應(yīng)力作用下產(chǎn)生了疲勞破壞。

3.1.5 超聲波檢測

通過超聲波檢測，最終發(fā)現(xiàn)動力管道的焊接處的根部沒有焊透。

3.1.6 評定結(jié)論

綜合本次檢驗的數(shù)據(jù)，該化工廠的動力管道存在一定安全隱患，應(yīng)及時根據(jù)檢驗結(jié)果對存在問題的部分進(jìn)行維護和維修，避免發(fā)展為嚴(yán)重的問題。

3.2 改進(jìn)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(jié)合檢驗情況可知，在實際工作中，應(yīng)制定完善的規(guī)章制度，設(shè)立定期檢驗制度，結(jié)合國家法律法規(guī)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行準(zhǔn)確檢驗。企業(yè)應(yīng)在動力管道應(yīng)用初期做好質(zhì)量把控，根據(jù)檢驗標(biāo)準(zhǔn)對安裝單位提供的壓力管道進(jìn)行初始檢驗，確定其是否符合標(biāo)準(zhǔn)，避免隱患。企業(yè)管理人員也應(yīng)承擔(dān)起自身的責(zé)任，對動力管道的相關(guān)文件進(jìn)行整理歸檔，便于檢驗時的資料審查的進(jìn)行。此外，企業(yè)還應(yīng)對檢驗人員進(jìn)行能力評定，對其工作進(jìn)行監(jiān)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(jié)約維修成本[4]。

3.2.2 提高檢驗工作質(zhì)量

在實際檢驗工作進(jìn)行時，檢驗人員應(yīng)充分認(rèn)識到檢驗工作的重要性，一方面關(guān)系到企業(yè)利益，另一方面也關(guān)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(guān)系企業(yè)與員工切身利益的工作。檢驗人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場具體情況進(jìn)行合理地檢驗，結(jié)合自身的專業(yè)知識，嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，對動力管道進(jìn)行全方位的檢驗。一旦發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時記錄并盡快提供解決方案，避免小問題的惡性發(fā)展。

4 結(jié)語

動力管道在某些類型的工業(yè)應(yīng)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(tǒng)可能會出現(xiàn)無法立即檢測的缺陷。工程師和技術(shù)人員應(yīng)對動力管道進(jìn)行定期檢驗，及時發(fā)現(xiàn)受損程度，避免情況惡化。隨著安全管理工作的完善，企業(yè)的生產(chǎn)效率也將得到提高，進(jìn)而可為國家經(jīng)濟發(fā)展貢獻(xiàn)力量。