石油化工用压力管道破坏形式分析及其无损检测研究

石油化工用压力管道破坏形式分析及其无损检测研究

李江

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摘要：压力管道作为输送石油、天然气及其化工产品等的重要设施，其安全稳定运行直接关系到石油化工企业的生产安全和经济效益。由于长期处于高压、腐蚀性环境中，加之材料老化、设计和施工缺陷等因素，压力管道易发生腐蚀、裂纹、磨损等损伤，存在较大的安全隐患。因此，采用有效的无损检测技术对石油化工用压力管道进行定期和全面的检测，可及时发现和评估管道中的潜在缺陷，防止事故的发生。无损检测技术是以不破坏被检物体的特性，在不影响生产的前提下，准确、快速地评估和诊断出管道的健康状况,该技术已广泛应用于石油化工行业压力管道的安全检测中。基于此，本文针对石油化工行业用的压力管道其破坏形式进行了分析，同时对相关的无损检测方式进行了阐释，以供参考。

关键词：石油化工；压力管道破坏；无损检测

1 压力管道破损形式

1.1 疲劳破损

疲劳破损是由于压力管道在反复应力作用下，导致材料逐渐产生微裂纹，并在裂纹不断扩展过程中最终导致失效的现象。疲劳裂纹通常起始于管道表面或者微小缺陷处，随后沿主应力方向扩展。由于石油化工行业的工艺流程复杂，涉及多次压缩、加热、冷却等过程，因此压力管道易于在这种重复负荷作用下产生疲劳破损[1]。

1.2 腐蚀破损

腐蚀破损是管道材质在特定环境中由于化学或电化学作用而造成的材质损耗。这种破损形式主要包括均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂、氢致开裂和硫化物应力开裂等。腐蚀破损不仅减少了管道的截面积，降低了管道的承压能力，而且腐蚀产生的凹坑还会成为疲劳裂纹的诱发点，加速管道的损坏过程。

1.3 蠕变破损

蠕变破损是在高温作用下，管道材料产生缓慢、持续的塑性变形，进而导致断裂的一种破损形式。石油化工行业中的压力管道经常处于高温环境中，蠕变破损尤为常见，主要包含延缩性断裂、穿晶蠕变断裂、沿晶蠕变断裂。

1.4 脆性破损

脆性破损通常发生在较低温度或高应变速率下，材料未能发生显著塑性变形便发生断裂。对于石油化工压力管道而言，脆性破损常发生在材料由于温度急剧下降或应力集中的区域，尤其是焊接接头等缺陷处，造成突然断裂而无明显前兆。

2 压力管道检验中的无损检测技术

2.1 超声波检测

在压力管道的检测领域，超声波检测因其出色的穿透能力和高灵敏度而被广泛采用。该方法利用超声波在介质中传播时遇到界面反射的原理来探测缺陷，能有效迅速地评估容器的使用状况和检测潜在的缺陷。此外，超声波检测设备通常较轻便，对操作人员的身体伤害较小，进一步增加了其在安全评定工作如压力容器和压力管道检验中的实用性。通常，新安装的压力容器、锅炉或管道会优先使用超声波检测技术并辅以X光检测进行抽查。因为在对实际运行或使用的压力管道检测时，X光检测可能会受到高空作业或地下作业环境的限制。考虑到这些因素，对已经投入使用的压力管线进行现场检验时，超声波检测方法显得尤为合适。

2.2 渗透检测

渗透检测是一种基于毛细现象的检测技术，主要用于发现压力容器和管线表面的开口缺陷。这种方法原理是将含有荧光染料或着色染料的渗透液喷涂在待检查的压力容器母材、焊接接头或管线焊接接头表面。渗透液利用毛细作用渗入微小裂缝或缺口中，肉眼难以直接观察到这些裂缝或缺口。然后，通过应用显示剂，使这些裂缝或缺口在工件表面变得可见，从而帮助工作人员识别存在的开口缺陷，如疲劳裂纹、晶间腐蚀、焊缝问题和应力腐蚀等。渗透检测技术具有良好的经济性，操作过程简单直观，检验结果易于观察。然而，这种方法的一个局限性在于，它只能检测暴露在工件表面的缺陷，对于深藏在材料表层以下的缺陷则无法有效探测。尽管如此，渗透检测因其高效率和直观性，在压力容器和管线的表面缺陷检测中仍然是一种非常有价值的技术手段[2]。

2.3 磁粉检测

磁粉检测是一种针对铁磁性材料的检测技术，广泛用于检测压力容器和管线中的表面及近表面缺陷。该方法的基本原理在于，当铁磁性材料表面或近表面存在缺陷时，其连续性受到破坏，导致磁化后局部磁力线发生畸变，从而产生漏磁场。检测过程中，检测人员会在被测工件表面涂抹磁粉液。在适当的光照条件下，漏磁场会吸附磁粉，形成可视化的痕迹。而这些痕迹的位置、形状和尺寸如果呈现不规则的连续特征，则表明该处存在缺陷。检验人员能够通过这些痕迹直观地洞察缺陷的精准位置、尺寸以及严重程度。磁粉检测技术能有效揭示磁体材料表面及近表面的瑕疵，同时直观地呈现缺陷的大小、位置和形态[3]。此技术并无工件形状和尺寸的限制，且具备重复检验的特性，尤其对铁磁性材料表面裂纹检测灵敏度较高。需要注意的是，它不能用于检测奥氏体不锈钢材料和其他非铁磁性材料。

3 石油化工压力管道射线无损检测质量控制的方法

3.1 建立质量控制标准规范

一是必须明确质量控制标准规范制订的目的与意义。射线无损检测技术要求高，专业性强，复杂程度高，旨在利用射线技术对压力管道内部缺陷及不良状况进行检测，从而为企业质量评估提供精准数据。所以，建立质量控制标准规范应着眼于改善检测效果，保障安全生产，降低生产成本。二是兼顾产业实际需要与技术水平。石油化工行业专业化程度高，技术密集性强，对于压力管道质量的要求十分苛刻。所以，质量控制标准规范的制订，需充分考虑本行业的实际状况与技术水平，以保证标准执行的可行性与有效性。三是在质量控制标准规范在制定过程中，也应综合考虑监管部门意见与要求。石油化工行业属于高危的行业，对于安全生产以及质量监管都提出了十分严格的要求，所以在质量控制标准规范的制定过程中必须充分考虑并纳入监管部门的建议与要求，才能保证标准合法有效。

3.2 与人工智能技术相结合

一是人工智能技术能够辅助增强射线无损检测数据分析能力。常规射线无损检测方法，需要操作人员分析判断大量图像及数据，然而人工智能技术能够通过训练模型自动分析与识别图像与数据，进而降低操作人员的工作量，并提高数据分析准确度与速度。二是人工智能技术能够用于射线无损检测设备自动化控制与优化，常规射线无损检测设备需操作员人工操作与调整，且通常需综合考虑多个参数与因素。然而通过与人工智能技术相结合，能够实现装置自动化控制与优化，降低人为因素对检测结果造成的影响，提高装置工作效率与稳定性[4]。

3.4 提升检测人员的专业水平

一是提升检测人员专业水平需要重视学习，积累理论知识。射线无损检测技术是一项复杂而精细的技术，在掌握其基本原理和方法的同时，还需要对材料特性、设备操作、安全防护等多方面的知识有深入的了解。检测人员要加强相关知识学习、参与专业培训、开展学术交流活动等，不断丰富理论基础。二是以实践经验积累为重点提升专业水平。射线无损检测要求利用多种设备与仪器，针对不同的材料与结构制定合理的检测方案并进行运行，只有经过多次实践操作才能够提高设备熟练程度、熟练掌握各类物料的性能以及检测方法。

结束语

文中对当前石油化工用压力管道常见的无损检测技术应用进行了研究，可增强石油化工行业对压力管道系统安全性的控制能力，为防止事故的发生提供了坚实的技术保障。但是，目前常见无损检测技术的发展仍面临着一些挑战和限制，如检测技术的应用范围、检测深度和精度的提高，以及高成本设备的普及等。

参考文献

[1]万雪枫. 石油化工用压力管道破坏形式分析及其无损检测研究[J]. 今日制造与升级, 2023, (11): 188-190.

[2]胡开龙. 石油化工压力管道射线无损检测质量控制[J]. 山西化工, 2023, 43 (01): 170-171.

[3]张盼, 杜亚州, 张砷钇. 化工压力管道的破坏形式与无损检测[J]. 化学工程与装备, 2022, (10): 228-229+219.

[4]崔鸿, 王博怀. 无损检测技术在石油化工建设工程的应用[J]. 设备管理与维修, 2022, (14): 151-153.