化工企業(yè)壓力管道缺陷及處理措施研究

鄭兵團(新疆華泰重化工有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830019)

化工企業(yè)壓力管道缺陷及處理措施研究

鄭兵團(新疆華泰重化工有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830019)

壓力管道是化工企業(yè)生產(chǎn)和運輸中必不可少的一類特殊管狀設備，它是通過一定的額定壓力計量功能實現(xiàn)對化工油氣的運輸。其結構組成也是多樣化的形式，運輸?shù)慕橘|都是具有一定的危險性質，而且運輸環(huán)境也復雜多樣化，容易產(chǎn)生較大的事故危險等?？梢姍z測壓力管道在運輸過程中存在的缺陷以及研究其防護處理措施是一件非常重要的事情。文中分別腐蝕、疲勞、高溫、焊接缺陷這些缺陷對壓力管道帶來的影響做了分析，同時也提出了相應的處理措施。

化工企業(yè)；壓力管道；缺陷；處理措施

在化工企業(yè)的生產(chǎn)和運輸過程中，壓力管道是一類對安全性要求特別高的工業(yè)設備，它是運輸氣態(tài)或者液態(tài)介質不可缺少的載體，是非常重要的運輸載體。目前已經(jīng)廣泛的應用在城建供電，冶金采礦、石油化工、燃氣供暖等各種民用和工業(yè)領域。特別是用于化工企業(yè)中的壓力管道，高壓高溫的長距離運輸?shù)亩际且恍└g性強、易爆易燃的天然氣和石油，因此這類管道都是由不同的結構組成，運輸?shù)囊捕际窍鄬ξｋU的介質，運輸環(huán)境也是相對復雜。在這些不良因素的影響下，也容易使化工企業(yè)壓力管道產(chǎn)生更多的缺陷，容易引發(fā)一些不必要的安全事故。因此研究壓力管道的缺陷和處理措施，增強化工壓力管道的安全性是非常重要的。

1 缺陷分析

通過分析研究國內(nèi)外化工企業(yè)壓力管道的各種缺陷，現(xiàn)今最常見的缺陷有四個方面：腐蝕、疲勞、高溫、焊接缺陷。

腐蝕性破壞?；て髽I(yè)使用的壓力管道通常都是以Fe作為基礎材料，根據(jù)不同的溫度需求采用各種型號的碳鋼或者不銹鋼作為原材料。所以壓力管道的腐蝕破壞的形成，也是因為外界的一些不良因素損壞了保護Fe元素的膜層，才會導致管道中的Fe跟外界的氧化物發(fā)生反應，從而使管道結構出現(xiàn)疏松或者失效的狀況，進而導致管道泄漏，產(chǎn)生危害。從外界因子對管道的腐蝕機理來看，其形式和分為三類：生物腐蝕、化學腐蝕和物理腐蝕。其中生物腐蝕是因為地下管道接觸到了一些厭氧型還原細菌，通過自身的脫氫作還原作用。地下管道長期處在缺氧的環(huán)境中，當環(huán)境中的溫度在27.5±2.5℃，pH值在7.0±2的條件下，該細菌就會發(fā)生一系列的還原反應，和保護壓力管道的H2發(fā)生反應，從而使管道中的Fe失去保護層，直接處于偏酸性的地下環(huán)境中，從而不斷的溶解，發(fā)生腐蝕。化學腐蝕通?？煞譃殡娀瘜W腐蝕和化學腐蝕，電化學腐蝕是以管道周圍環(huán)境作為陰極，而以管道中的鐵作為陽極，兩者之間以點位差的形式構成了簡單的原電池反應，從而使Fe失去電子形成腐蝕。常見的化學腐蝕都是由于壓力管道接觸了具有腐蝕性作用的物質，如酸性電解質溶液、水、SO2、CO2、Cl2、H2S等，這些具有腐蝕氧化性的物質跟Fe發(fā)生反應，從而形成腐蝕?；て髽I(yè)壓力管道的物理腐蝕主要是應力腐蝕和沖蝕腐蝕兩種，應力腐蝕的表現(xiàn)形式通常是線狀、點狀腐蝕，沖蝕腐蝕則是由于流體在運輸中和管道內(nèi)壁產(chǎn)生的摩擦，多表現(xiàn)為管道內(nèi)壁變薄。

疲勞失效通常和壓力管道的應力負載、管道的晶體結構有著密切的聯(lián)系。其微觀表現(xiàn)為特殊輝紋，宏觀可見斷裂裂紋。當壓力管道在運輸介質的過程中受到荷載適量的不斷作用，其內(nèi)部的晶體結構都會在不同程度上出現(xiàn)不均勻位移。如此反復的周期性作用，就會影響管道內(nèi)外壓力的平衡，產(chǎn)生壓力變化，再加上一些規(guī)律性的外力作用、機械振動、溫差應力等，這也都會導致壓力管道出現(xiàn)疲勞失效。

高溫損傷形成的失效主要有五種類型：蠕變失效、彌散強化相聚集、珠光體球化、石墨化、合金再分配。主要是因為壓力管道在高溫條件下，特別是溫度條件超過450℃，鋼材滲碳體分解出C元素，然后聚集，形成的石墨在蠕變性和抗壓強度遠遠低于鋼材的性能，所以在C聚集的地方非常容易出現(xiàn)爆炸或者斷裂的現(xiàn)象。

焊接缺陷主要是壓力管道在制作過程中，受到管理制度、工藝水平以及預制工作等的原因的影響。從而在使用過程中產(chǎn)生缺陷，根據(jù)其表現(xiàn)部位可分為內(nèi)部缺陷和外部缺陷兩種形式。

2 處理措施

關于壓力管道腐蝕性缺陷的處理措施，通常有三種形式：防腐層的增加、保護陰極、連接線的設置。其實際的應用過程中，這三種形式都是既有優(yōu)點，又有缺點，所以通常都是將這三種方法相互結合起來使用。壓力管道最常用的防腐涂層材料的種類也比較多，通常有無機氧化涂料、多層結構的高分子涂料、煤焦油瓷漆等等。除此之外，還可以通過對鋼材的表面進行相關的處理從而達到防腐的效果，如表面硼砂處理，使壓力管道的表面被化學性質穩(wěn)定的Fe-B層緊密的覆蓋。還有一種是采用陶瓷內(nèi)襯無縫鋼管作為化工企業(yè)壓力管道的輸送路徑，將陶瓷的耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫性和鋼材的良好力學性能相結合。

當壓力管道出現(xiàn)了損傷、裂紋、腐蝕等缺陷時，通常采用的處理方法多為焊接修復、復合材料修復和夾具修復等。焊接修復已經(jīng)是時壓力管道修復技術上最為成熟的一種，但是經(jīng)濟性和安全性問題也較為突出。焊接缺陷通常是將上一焊道的熔渣徹底的清理干凈。結合超標的長度或深度超咬合缺陷，取直徑較小的相同牌號的焊條，將存在的缺陷補焊填滿。并借助切削機、角磨機、電弧氣刨等對焊縫的外形進行修正。復合材料如高分子樹脂、鋼碳纖維是當前管道修補研究的熱點。夾具修復是針對發(fā)生泄漏的管道采取的應急處理措施。

3 結語

隨著社會的發(fā)展和經(jīng)濟水平的提高，我國的化工產(chǎn)業(yè)也逐漸走向了全球化發(fā)展的步伐。這一進步和發(fā)展對化工企業(yè)壓力管道的安全性提出了更高的要求，為了避免發(fā)生一些不必要的安全事故，研究壓力管道的缺陷和處理措施，對于促進化工企業(yè)的全球化發(fā)展有著重要且深遠的意義。

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