天然气站场承压类特种设备定期检验方法探讨

天然气站场承压类特种设备定期检验方法探讨

张哲源

国家管网集团新疆煤制天然气外输管道有限责任公司， 北京市 100000

摘要：天然气站承压特种设备的定期检验是安全运行的基础，其检验方法需要保持设备损伤最小或不损伤。通过对设备损伤模式的归纳，表明设备可能的损伤模式主要包括:腐蚀和介质侵蚀引起的壁厚减薄和机械损伤引起的新裂纹缺陷；通过讨论有无涂层和不同涂层厚度对测试结果的影响，表明在测试表面涂覆厚度不超过0.5mm的防腐涂层进行磁粉检测和超声波检测，可以更高效、更安全地实现无损检测，满足定期检验和设备质量保证的要求；用电流衰减法检测埋地钢质管道腐蚀损伤点时，将信号加载方式改为“回路法”，对于短管道和有信号干扰的检测环境非常有效。提出有针对性的检查建议，供同行参考。

关键词：天然气站场；承压类特种设备；定期检验；防腐涂料层；电流衰减法；“回路法”

引言

天然气分输、调压站场(以下简称“站场”)是为实现长输管道或城市高压主管道进入城市后的配气调压而建设的。站内设备主要包括压力容器和压力管道。根据不同的工艺要求，缓冲罐、过滤器和加热器等压力容器的功能有所不同。在这些设备的定期检验规则中，对检验现场条件和检验环境的安全性有明确的要求。比如不能内部检验的压力容器，安全可靠的外部检验技术(如内镜检验、超声波检验等)。；对于首次检验的管道，应按焊接接头数量的一定比例(GC1为15%，GC2为10%)检测埋地缺陷；被检验人员质疑的部位需要进行表面无损检测等。[1-2].在上述检测方法中，表面无损检测和超声波检测要求检测表面打磨到一定的光洁度[3]，设备气体置换必须在站内停机状态下进行，但检测表面的打磨属于站内动火和用电，设备气体置换条件不是很现实。带防腐涂层(以下简称“涂层”)的磁粉检测和超声波检测的研究已经进行了几年，但目前还没有相关的实际应用报告。此外，短距离和信号干扰环境下埋地钢质管道腐蚀损伤检测方法的理论分析和实际应用是电流衰减检测技术应用和发展的迫切需要。本文结合笔者多年的检测实践，对设备可能出现的损伤方式进行分析，从而探索出更有效的检测方法，如磁粉检测、超声波检测、埋地钢质管道腐蚀损伤检测等。

1设备损伤模式分析和检测方法优化比较

1.1设备损伤模式分析

站场通常使用的设备主要有两种可能的损伤模式。

第一种是外腐蚀、内腐蚀或内部介质腐蚀引起的壁厚减薄[4]，体现在埋地钢质管道腐蚀损伤引起的涂层损伤和局部腐蚀引起的外腐蚀，或者弯头和容器对侧内部气体腐蚀引起的壁厚减薄。这种缺陷可以通过局部超声波测厚或用超声波探头进行纵波扫描来发现。特别是埋地管道的腐蚀与防腐层的损伤有关，需要先用电流衰减法检测地面，找到损伤点，再检查局部腐蚀情况。

二是机械损伤引起的新裂纹缺陷。这种缺陷发生在应力集中部位，如焊接接头、弯头、变径等。主要是几何形状和金相组织的不连续性造成的。应力来源主要有大气温度变化引起的内应力、压力引起的周向应力、气流变化引起的振动(交变应力)等。

1.2检测方法的优化和比较

在优化检测方法的比较和选择时，无损检测的测厚部分和抽查部分的选择应考虑1.1节中可能出现损伤模式的部分。在用设备的新裂纹缺陷是“活动的”，是危害最大的设备缺陷。磁粉检测(MT)是检测表面缺陷的最佳方法，其次是渗透检测(PT)和涡流检测(ET)。埋藏缺陷最好采用超声波检测。裂纹、未熔合等表面缺陷要求非常高的检测灵敏度，建议采用相控阵超声检测(PAUT)。PAUT对缺陷的长度、深度和高度的检测精度更高，比射线检测(RT)、传统超声波检测(UT)和超声波衍射时差法(TOFD)更有效[5]。

2测试表面有涂层的无损检测

2.1有或没有涂层的检测比较

利用CTS-PA22B相控阵超声探测器，在同一反射器上进行了有涂层和无涂层对比试验。自制厚度为0.2毫米的涂层，用机油在探头和试块之间进行耦合和积累，用相同的常规测试参数在IIA试块上测试相同的反射器。结果表明，被测反射镜位置基本不变，或者偏差可以忽略；当超声波穿透涂层时，会产生一定的衰减。涂层每增加0.2毫米，需要补偿2.0~3.0dB，相当于未涂层测试条件下的反射幅度，杂波幅度小于全屏的20%。

声波通过涂层的有效传播是实现该检测方法的关键。检查涂层是否有剥落、起泡、剥落、开裂等现象。从外观上，对表面涂层不均匀、厚度过大或有裂纹的部位进行打磨和修整，以保证探头和检测表面之间的有效耦合和声波传播。同样，涂层超声波测厚仪和超声波纵波探头可用于检测设备局部腐蚀或侵蚀引起的壁厚减薄。

2.2涂层厚度对测试结果的影响

胶带用于模拟表面涂层，A1-60/100灵敏度试片刻痕向上。ZCM DU 1205便携式磁粉探伤机用于喷涂磁粉。当胶带厚度达到0.40mm时，仍然可以观察到涂层上试件刻痕的磁痕。A1-30/100感光度试件有一个向上的缺口，当胶带厚度达到0.25mm时，涂层上的磁痕不清晰。结果表明，磁粉探伤表面的允许涂层厚度与模拟缺陷表面向下的深度(实际表面裂纹高度)直接相关。缺陷高度越高，允许的涂层厚度越大。

定期检验的目的是合格检验和验证性检验，附加无损检测的目的主要是发现壁厚减薄和新的裂纹缺陷，更注重实用性和可操作性。检测时，建议设备检测面预留防腐层厚度在0.5mm以内，超声波检测面补偿至少9dB。如果发现可疑缺陷，应先定性，必要时再定量去除表面涂层。

3基于“回路法”信号加载的埋地钢质管道防腐损伤点检测

3.1原有方法的局限性分析

在埋地钢质管道的定期检验中，主要工作是检测防腐层的老化程度和破损点。管道外防腐涂层的地面泄漏检测和测量方法有很多，其中电流衰减法(也称PCM检测法)是一种典型的方法，它比其他方法具有使用更方便、操作更直观的优点。

由于防雷和防静电的要求，要求地面管道和站内所有设备接地。因此，加载检测信号的方法通常是端子的一端连接到管道上，另一端通过打桩或连接到公共接地线上接地。因此，站内所有金属设备都有检测信号，可能是检测信号的干扰源，使检测工作无法进行。

3.2信号负载的改善

利用站内管道较短的优势，我们采用了一种称为“回路法”的信号加载方法，其原理是通过导线将橇装绝缘接头的管道侧与进出站的管道阀门连接起来，从而在管道和导线之间形成一个闭合回路。理论上，如果没有腐蚀损伤，所有管道上方检测到的电流应该是相同的。因此，在实际检测中，如果在没有支管和搭接接头的任意一点测量电流衰减，则该点可以判断为管道腐蚀破坏点[7]。测得的电流衰减程度与腐蚀损伤点的大小不成正比，但与周围土壤的电导率有很大关系。这种防腐损伤定位方法的准确性已在作者多年的检验实践中得到验证。理论上，这种检测方法之所以可行，是因为信号发生器产生的128Hz交流电信号会从管道两端交替输入到金属管道中，耐腐蚀性能好的管道段的测量值会准确稳定地反映管道中的电流值，管道电流会泄漏到防腐层受损处的土壤中，分流管道中的电流。发现破损点后，需挖探坑，检查管道腐蚀情况，评估防腐层老化程度、土壤腐蚀性、牺牲阳极保护效果等。，并完成安全状态评级。

4结论和建议

本文论述了天然气站承压特种设备的定期检验方法。主要结论和建议如下:

(1)在对天然气站承压特种设备进行无损检测时，建议允许在检测表面涂覆防腐涂层。磁粉检测和超声波检测可以满足定期检验的质量要求，检验表面有一定厚度(≤0.5毫米)的防腐涂层。在用特种设备的定期检验可参照此方法。

(2)采用电流衰减法检测埋地钢质管道外防腐层时，建议采用作者提出的“回路法”进行信号加载检测，以有效实现管道短、信号干扰大等特殊情况下防腐损伤点的准确定位。

本文描述的检验方法在作者的检验工作中有成功的案例，是按照国家标准进行的探索性试验，但不能作为标准检验技术。

参考文献

[1]压力管道定期检验规则:工业管道:TSGD7005-2018[S].

[2]固定式压力容器安全技术监察规程:TSG21-2016[S].[3]承压设备无损检测:NB/T47013-2015[S].

[4]承压设备损伤模式识别:GB/T30579-2014[S].

[5]李新蕾,邹伟光,莫永兴,等.无损检测技术对比研究[J].工业技术创新，2018,5(2):102-105.

[6]石油天然气站场管道及设备外防腐层技术规范:SY/T7036-2016[S].

[7]埋地钢质管道阴极保护参数测量方法:GB/T21246-2016[S].