徐志偉

（瀘州市特種設備監(jiān)督檢驗所，四川 瀘州 646000）

工業(yè)金屬管道檢驗工作的質(zhì)量直接影響了其后期使用的壽命和安全，從目前來看，在開展檢驗工作的過程中仍面臨著一定的不利因素，制約著檢驗的有效性，基于此，有必要對其展開更加深層次的探索。

1 工業(yè)金屬管道定期檢驗綜述

對于工業(yè)生產(chǎn)來說，金屬管道是至關重要的基礎設備，為了保障工業(yè)生產(chǎn)的安全性與穩(wěn)定性，則務必要按照TSG D0001-2009《壓力管道安全技術監(jiān)察規(guī)程-工業(yè)管道》中的要求對工業(yè)金屬管道展開定期檢驗工作，包括宏觀檢驗、壁厚測定以及無損檢測等。檢測人員需要通過運用現(xiàn)代化的檢測設備，及時明確工業(yè)金屬管道材料性能的優(yōu)劣以及金屬管道中的各種損傷。在進行壁厚測定和無損檢測時應當加強對抽查點選取比例以及抽查時間的控制，盡可能的保障檢驗質(zhì)量，同時也不會對企業(yè)的正常生產(chǎn)造成影響，以確保檢驗工作安排的科學合理。檢驗人員需要事先準備好管道檢驗目錄清單及單線圖等，與使用單位做好安全技術交底和溝通協(xié)調(diào)，在檢驗準備階段需要提前開展腳手架搭設以及檢查部位打磨等工作。

2 工業(yè)金屬管道檢驗要點及重點部位的選取

2.1 宏觀檢驗

宏觀檢驗作為工業(yè)金屬管道定期檢驗的一種重要手段，在實際檢驗工作中往往會被檢驗人員忽視。宏觀檢驗又分為管道結構檢驗、幾何尺寸檢驗、外觀檢驗三個方面，前兩種檢驗在管道首次定期檢驗（以下簡稱首檢）時必須進行，對于非首檢的金屬壓力管道，如不承受疲勞荷載或未經(jīng)改造及重大修理，一般只進行外觀檢驗[1]。筆者在實際宏觀檢驗工作中常會見到管道無標識、管道局部變形、支承件變形或不起作用、各種閥門堵塞或泄漏、隔熱層破損等問題。管道局部變形既有可能是管道安裝時造成的，也有可能是在使用過程中導致的；支承件的變形和失效大多是因為管道在使用過程中發(fā)生了較大的振動；而隔熱層破損后因雨水、蒸汽、空氣等作用會導致金屬管道發(fā)生層下腐蝕，筆者將在后面的管道常見缺陷中有詳細的敘述。

在宏觀檢驗中絕大多數(shù)情況下會使用目視檢測的方法，其中包含直接目視法以及間接目視法，涉及到對于顯微鏡、放大鏡以及工業(yè)內(nèi)窺鏡等的應用。目視檢查主要指的是針對易于觀察或者是能夠暴露檢查的各類連接接頭、組成件以及其它管道元件的觀察，目的在于確定管道材料、管道組成件、管道支承件等外觀質(zhì)量能夠滿足安全和使用要求。一旦在宏觀檢驗中發(fā)現(xiàn)諸如管道變形、焊縫的腐蝕和裂紋、隔熱層破損等異常部位和缺陷后，檢驗人員就需要通過壁厚測定和無損檢測來確定缺陷大小、形狀、深度等，判定缺陷有無擴展，進一步分析缺陷的成因。

2.2 壁厚測定

壁厚測定在工業(yè)金屬管道檢驗中是一種必不可少而又行之有效的檢測手段，在當前工業(yè)金屬管道檢驗領域，超聲波測厚作為一種比較成熟的檢測技術已經(jīng)得到了較為廣泛的應用，在實際應用該檢測技術的過程中主要是根據(jù)超聲脈沖反射原理，通常情況下來說，在保障材料內(nèi)部中超聲波傳播速度恒定的條件下，便能夠達到對金屬管道壁厚度測量的效果。

壁厚測定工作應注意以下兩個方面，一方面是抽查部位的選取。在工業(yè)金屬管道使用過程中，通常流體介質(zhì)流向突變或湍流的部位易造成管道的沖刷減薄，特別是管件如三通、彎頭等，而直管段的減薄往往較小，因此測定點的部位宜重點選取壓縮機、泵進出口的第一個管件；此外化工企業(yè)露天管道的支承件部位易積蓄含腐蝕介質(zhì)的雨水混合液，對管道外壁造成腐蝕，在壁厚測定點選取時也應予以考慮；同時檢驗人員還應考慮抽取部分支管連接部位進行測厚，如壓力表、安全閥的支管連接部位。另一個方面是測定比例的確定。一般情況下，管件、管子的抽查比例應嚴格按照相關規(guī)范進行，但如果出現(xiàn)管道腐蝕減薄、管段變形時，應對其異常部位增加測定比例來確定范圍和嚴重程度。

2.3 無損檢測

無損檢測作為工業(yè)金屬管道檢驗的一種重要手段，已被廣泛成熟的應用。無損檢測又分為表面缺陷無損檢測和埋藏缺陷無損檢測，而在我們的日常檢驗中通常采用四大常規(guī)的無損檢測方法，即磁粉檢測、滲透檢測、超聲檢測和射線檢測，前兩種方法用于表面或近表面的缺陷檢測，后兩種方法應用于埋藏缺陷的檢測。對于鐵磁性材料，如要檢測表面或近表面缺陷，應優(yōu)先采用磁粉檢測方法[2]。有關檢測的要求和抽查比例應符合TSG D7005-2018《壓力管道定期檢驗規(guī)則-工業(yè)管道》的規(guī)定。需要注意的是，當表面缺陷檢測發(fā)現(xiàn)裂紋以及埋藏缺陷檢測發(fā)現(xiàn)安全狀況等級為3 級或4 級的缺陷時，應當進行擴探，其比例可與使用單位協(xié)商后確定。

2.4 注意事項

以上三個檢驗手段是管道定期檢驗中最基本的要求，三者互為補充。但同時我們還應重視管道相關資料的查閱。一是查管道運行記錄，方便檢驗人員快速掌握管道運行的相關信息，使其有針對性地選取檢測部位。還能通過介質(zhì)特性和工況條件大致推測可能存在的缺陷，與常規(guī)檢驗中發(fā)現(xiàn)的缺陷進行印證，有助于檢驗人員分析缺陷性質(zhì)和成因，提升檢驗工作的針對性和科學性；二是查管道的安裝資料。通過查閱管道的安裝監(jiān)督檢驗報告和竣工資料，能明確得到管子、管件安裝時的實際壁厚，這在管道首檢時非常重要，如果管道存在異常減薄，檢驗人員則可以此為依據(jù)進行校核計算，進而得到的結論更為真實、合理。

3 工業(yè)金屬管道檢驗中的常見缺陷

3.1 腐蝕減薄

在工業(yè)發(fā)展中，金屬管道是不可或缺的重要組成部分，但壓力管道在實際運行時卻常常面臨著一定的腐蝕問題，往往會暴露于工藝管道檢測的過程中。工業(yè)金屬管道內(nèi)部大多會輸送較高腐蝕性的流體，這些介質(zhì)對管道造成了嚴重的侵蝕。在壓力管道所受到的腐蝕中包含多種類型，具體可劃分成生物化學腐蝕、電化學腐蝕以及化學腐蝕等。部分工業(yè)管道所處的環(huán)境條件較為惡劣，高溫高壓和強酸強堿條件下會極大增加管道出現(xiàn)腐蝕減薄的可能性。大氣腐蝕主要指的是金屬在隔熱層等覆蓋層下所產(chǎn)生的腐蝕，又可稱之為層下腐蝕。這種腐蝕的出現(xiàn)大多數(shù)情況下會受到大氣成分、結構和覆蓋層質(zhì)量、溫度以及運行狀態(tài)等的影響。一般來說可通過目視檢測以及導波法進行壁厚測定，為有效應對大氣腐蝕，可采用以下幾種預防措施。首先，應當施加合適的防腐涂層。其次，在選材方面應當盡量選用不銹鋼以及耐候鋼等材料。最后，應確保隔熱保護層完好質(zhì)量，可降低大氣腐蝕的概率。

甲銨腐蝕在國內(nèi)大型尿素合成氨成套裝置中極為常見，主要是指金屬與尿素合成裝置中的甲銨介質(zhì)接觸發(fā)生的腐蝕。甲銨對碳鋼和低合金鋼具有很強的腐蝕作用，腐蝕形態(tài)分為晶界優(yōu)先型均勻腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕和刀口腐蝕。大多數(shù)情況下，通過目視檢測即可發(fā)現(xiàn)明顯的腐蝕缺陷。這種腐蝕跟介質(zhì)氧濃度、介質(zhì)流速等因素有關，在實際應用中，可優(yōu)化管道材質(zhì)，選用尿素級不銹鋼以及控制好介質(zhì)氧濃度的方法來抑制甲銨對金屬管道的腐蝕。檢測人員在正式展開檢測工作的過程中務必要重點把握好壓力管道檢測的要點問題，并完成好對于壓力管道損傷識別和腐蝕定位等相關技術的監(jiān)管，切實保障管道的持續(xù)平穩(wěn)運行以及使用年限的延長。

3.2 環(huán)境開裂

除了腐蝕減薄以外，在用工業(yè)金屬管道還常常會面臨著環(huán)境開裂的問題。其中高溫水應力腐蝕開裂是比較常見的一種缺陷，主要指的是在高溫水環(huán)境中，受到拉應力影響金屬構件高拘束區(qū)域產(chǎn)生表面開裂。通常情況下開裂會產(chǎn)生于偏堿性或者是偏酸性高溫水溶液中焊接接頭部位，特別是較常出現(xiàn)在硬度值相對較高的區(qū)域。工業(yè)金屬管道在日常應用的過程中通常會受到應力水平的影響，這種開裂現(xiàn)象大多存在有高殘余應力區(qū)域。針對該問題可采取以下幾方面的預防措施。首先應當對焊接接頭進行焊后消除應力熱處理，其次可以中和偏酸或者是偏堿性的水，保障溶液的pH 值能夠無限接近7，最大限度減少工業(yè)金屬管道出現(xiàn)高溫水應力腐蝕開裂的可能性。

濕硫化氫應力腐蝕開裂是工業(yè)金屬管道常見的一種缺陷，其主要指的是碳鋼或者是低合金鋼在含水和硫化氫環(huán)境當中所產(chǎn)生的損傷，主要涉及到四種形式，包括硫化物應力腐蝕開裂、應力導向氫致開裂、氫致開裂以及氫鼓泡。研究表明其在日常應用的過程中大多會受到PH 值、硫化氫分壓、溫度、硬度以及鋼材純凈度以及雜質(zhì)等多種因素的影響。針對濕硫化氫應力腐蝕開裂的問題可采取以下幾方面預防措施。首先應當選用適當?shù)匿摬娜绺呒儍舳鹊目箽渲麻_裂鋼，其次對焊接接頭部位采取焊后消除應力熱處理，將焊縫和熱影響區(qū)硬度控制在HB200 以內(nèi)。

3.3 材質(zhì)劣化

脫碳是材質(zhì)劣化的一種，主要指的是在熱態(tài)下，介質(zhì)同金屬中的碳產(chǎn)生反應，進而導致合金的表面失去碳，這便在一定程度降低了碳含量，使得材料整體的強度出現(xiàn)不足。脫碳通常會出現(xiàn)在金屬的表面上，但嚴重的情況下也有可能會產(chǎn)生穿透脫碳，脫碳后的合金則會呈現(xiàn)出軟化狀態(tài)。這種脫碳現(xiàn)象絕大多數(shù)會作用于低合金鋼以及碳鋼等材料上，這些材料制成的工業(yè)金屬管道在實際應用的過程中往往在介質(zhì)活性以及溫度和時間的影響下產(chǎn)生脫碳現(xiàn)象。工作人員可以對氣象介質(zhì)的組成進行合理控制，并盡量選用碳化物較穩(wěn)定的材料來達到良好的預防效果。

當材料長期處在高溫狀態(tài)中，珠光體中的碳化物形態(tài)便會逐漸由原本的層片狀轉變?yōu)榍驙?，這一過程便是球化。通常情況下，檢驗人員無法通過采用目視檢測的方式發(fā)現(xiàn)球化，需要進行金相分析判斷。溫度以及微觀組織是導致球化最主要的影響因素，為有效減少工業(yè)金屬管道的這一損傷，應當盡可能降低其在高溫環(huán)境中的使用時間。

3.4 機械損傷

機械疲勞是工業(yè)金屬管道常見的一種機械損傷之一，機械疲勞主要指的是受到循環(huán)機械荷載作用的影響，構件、零件或者是材料出現(xiàn)多處或者是一處局部永久性累計損傷而導致裂紋出現(xiàn)的過程中，當多次重復出現(xiàn)之后便會使得裂紋擴展進而造成其完全斷裂。工業(yè)金屬管道的機械疲勞損傷大多發(fā)生在離心泵、壓縮機近端的進出口管道、緩沖管接頭部位。可以采取以下兩方面預防措施。一方面應當優(yōu)化開展設計工作，考慮循環(huán)荷載的作用。另一方面應當注重選材的科學性與合理性，有效減少工業(yè)金屬管道的機械疲勞問題。

過載損傷指的是當工業(yè)金屬管道所受到的外加載荷超出其所承受的極限，進而導致工業(yè)金屬管道出現(xiàn)變形或破壞。超壓主要可以分為兩種類型，分別為物理超壓和化學反應超壓，具體的設備設計、操作規(guī)程以及工藝設計等因素都會導致工業(yè)金屬管道出現(xiàn)過載損傷。針對過載損傷可采取以下幾種預防措施，首先應當提升操作的規(guī)范性，以免出現(xiàn)由于操作適當而產(chǎn)生的超壓事故。其次應當對原料中雜質(zhì)的含量以及每次的投料量進行嚴格控制，并積極采取嚴格避免投料超量的措施。最后，應當對工業(yè)金屬管道所處的環(huán)境進行優(yōu)化改善，減少外部客觀因素對其造成的負面影響。

4 結語

綜上所述，優(yōu)化開展工業(yè)金屬壓力管道的檢驗工作能夠及時發(fā)現(xiàn)管道中的缺陷并采取有效的解決措施，對于延長其使用年限、保障使用效果有著積極的促進作用。因此，檢驗人員應當強化對于多樣化檢驗檢測手段的應用，并加強對于多種類型缺陷的深入分析，進而為采取合理的預防和解決措施提供參考。