宋洪昌

天津市滨海新区检验检测中心 天津 300450

近年来，我国管道运输飞速发展，焊接技术的应用也逐渐广泛起来，其应用在如航空航天、交通运输、机器制造等几乎所有的工业化领域，为我国国民经济的增加大有裨益。压力管道的运输与管道的安全检测成为当前的重中之重，对于压力管道的维修和安装有着重要的影响，对压力管道的质量提升起到了关键作用。

1 压力管道缺陷产生的原因

1.1 疲劳裂纹

疲劳裂纹主要是由于压力管道的结构材料承受交变反复荷载，尤其是局部高应变区内的峰值应力已经远远超过材料所能承受的强度，会在晶粒之间形成滑移和错位等影响，最终导致微裂纹的产生，并随着荷载的增加而逐渐扩大成疲劳裂纹。根据不同的形成原因，可以将疲劳裂纹分为常见的三种类型，第一种是由于交变工作荷载导致的疲劳裂纹，第二种是由于循环热应力导致的热疲劳裂纹，第三种是由于循环应力与腐蚀介质共同作用导致的腐蚀疲劳裂纹。比如，在长时间的高温运行条件下，蒸汽管座材料的抗疲劳能力就会受到老化影响而降低。在主蒸汽运行过程中，产生的振动传递也会使根部形成附加的交变应力。

1.2 应力腐蚀裂纹

应力腐蚀裂纹就是金属材料受到特定腐蚀介质的拉应力影响所形成的裂纹，以奥氏体不锈钢压力管道中含有的氯离子最为常见。

1.3 晶间腐蚀

晶间腐蚀主要是受到特定介质的腐蚀影响，使结构的连续性受到严重损伤，以不锈钢管道的焊缝表面较为常见，尤其是熔合线和热影响区，其中最大的影响因素就在于晶间贫铬。

1.4 局部腐蚀

局部腐蚀以点腐蚀为主，主要是某些腐蚀性溶液与金属材料形成接触，导致局部腐蚀在金属材料表面逐渐形成，再随着腐蚀的不断进展而形成不断加深的蚀孔。局部腐蚀中还常见磨损腐蚀，是指金属材料受到磨损和腐蚀的双重作用，会促进磨损和腐蚀的快速进展，导致金属材料的损伤速度和程度加剧。其他还包括氯腐蚀，主要是金属间隙受到氯成分的侵入，导致金属和氯产生的腐蚀反应。

2 压力管道焊接管理的措施

2.1 错边及角变形对策

在上述中我们知道错边和角变形是不可避免的，要想对其进行消除是非常复杂及困难的。因此，我们只能预先实施措施并进行防范，压力管道安装和施工的时候严格执行压力管道的相关制造标准，确保每道对口的错边及角变形始终限制在制造条件允许的范围之内，杜绝其误差累积，以此来做到即使压力管道错边及角变形会形成较高的应力，但不会对压力管道承压的能力产生严重的影响，不会对压力管道的安全性产生问题。

2.2 焊接面夹渣对策

对于压力管道焊接面夹渣的解决方法以及对策，焊接保证装配质量坡口的角度和钝边尺寸符合设计要求，采用低氢钙系碱性的焊条，在对压力管道焊接的过程中，我们要保证熔池清晰、熔渣与液态中的金属分离良好；按照焊接工艺规程对焊接规范进行选择，对坡口及两侧油污清除彻底，选择工艺优良，符合要求的焊条，接头过程中先清渣，收弧时要填满弧坑。

2.3 未焊透、未熔合对策

对于未焊透、未熔合，我们为保证焊接质量，预防安全隐患，在焊接时出现这种问题，最好割口重新对接。对于这种缺陷，对焊接电流的大小要求以及焊接的速度需要严格选择，对于工作环境的选择要做到便于操作、适应无损检测要求等原则选用[1]。

2.4 焊接面裂纹对策

管道施工过程中质量控制最为重要的一个问题就是焊接面裂纹问题，其对管道的危害性很大，对于这种缺陷的发生我们一般采取如下几种方法来解决：浅表层存在的裂纹可以用砂轮打磨，用磨平的方法处理；焊接面的裂纹过小，我们可以用裂纹来研究其发展规律，观察并记录到它的发展走势，对防止潜在的安全问题具有很大的作用。就此，我们需要在焊前要认真组装，对组装质量进行检测。尽量选择小电流多层多道焊以防止焊缝中心产生裂纹；按照工艺规程进行选择优良的焊接程序。

3 无损检测的技术意义

通过化工行业长期的发展经验，逐渐形成处理压力管道缺陷问题的多种措施，无损检测就是由长期的经验和实践总结而来。通过对压力管道相关数据和信息的采集、整理、测算和分析等环节，更加清晰地掌握压力管道的运行情况，及时发现其中存在的异常情况，能够及时采取有效的措施进行处理，在缺陷问题尚未造成恶劣影响之前就予以解决，能够大大提高压力管道的运行质量，使化工行业的发展也获得助益。但是，在进行无损检测的同时，也必须保障无损检测程序的科学设计，以及完善的逻辑运算规则，使无损检测的效率和准确率都能够得到更好的提高。在当前的工业领域中，无损检测的实际应用较为简单，对于检测人员的技术要求较低，通过简单的培训就能够较好的掌握，已经成为应用广泛的检测技术[2]。

4 无损检测技术在压力管道中的应用

4.1 漏磁检测

漏磁检测技术其工作原理是利用磁感线对被检测物进行检测。鉴于大部分压力管道材料是铁磁性材料，管壁薄，采用漏磁检测操作简便。若出现表面质量缺陷问题会在表面形成电磁场，利用电磁信号发生器产生信号再利用滤波技术，放大处理技术获得清楚的缺陷位置和严重程度。漏磁检测可直观发现被检测物体的性能和缺陷，操作简单、成本较低、检测效率高，在压力管道检测中应用最为常见。但技术只能对表面缺陷和性能进行检测，无法再进一步深入检查。

4.2 射线检测

射线检测的工作原理是被检测物体对不同波长的射线其吸收情况不同，利用这一特点进行检测，根据被检测物体不同部位的厚度、密度和成分等，在不同部位透入射线吸入差异较大。差异可在底片记录，对底片进行影像分析，判断被检测物体内部的缺陷大小、类型等。射线检测的应用优势是检测直观简单，但操作复杂，在检测作业时，还可能会对人体的身体健康产生伤害，因此，在应用该技术进行检测时，须采取相应的防范措施。

4.3 压力管道渗透检测

对于表面开口缺陷问题的检测也可以采用渗透检测方法，且渗透检测方法对于材质没有限制性要求，只是对表面多孔的构件无法应用，所以，能在更多的压力管道无损检测中应用。在进行检测时，通常采用IIC-d型喷灌渗透检测剂，不会受到水电等资源的影响，检测的便利性较高。

4.4 压力管道涡流检测

对于导电体管道的表面缺陷问题检测通常以涡流检测方法为主，能够使缺陷问题的位置得到更加准确的掌握，并对近表面缺陷问题的具体埋藏深度和表面缺陷问题的开口情况掌握更加准确，在大批量管材的入场检测中能够发挥出更加突出的检测优势[3]。

4.5 超声导波检测

超声检测的工作原理是利用超声波的性质和传播特点，在超声波在介质中传播时形成反射，利用该特点实现对压力管道进行质量检测，检测后利用回波进行缺陷具体位置和原因的分析。利用超声检测技术进行管道检测，可检测宽频带声波，利用超声波接收器在爆管前及时接收信号，再采取相应的防控措施。该技术的优势是操作方便，可实现对厚度大工件的监测，但对管道表面和近表面的缺陷难以检测，对检测人员的要求较高。

现阶段，在超声检测中最常用的导波检测利用的是单一模态的导波，该模态导波在管线传播时衰减小、覆盖面积大，与常规脉冲波相比，可利用中差法超声波逐点检测，导波检测可实现长距离监测，可及时发现焊接接头内部缺陷、检测出管道内和材料内、外表面的质量缺陷。该检测技术的优势是能够实现对管道内大面积腐蚀现象的高速检测。目前国外导波技术已得到了普遍流行，国内对导波检测的研究较晚，但发展比较速度，目前已通过多次仿真试验证明多模态导波技术的完善、导波检测设备的改进可提高该技术检测的效果。

4.6 CR检测技术

20世纪70年代，出现了数字成像技术逐渐应用于实践，在射线检测技术中出现了一种以电子元件代替胶片的方法，也称为间接数字成像检测，即CR检测技术。这种检测技术的曝光时间缩短一倍以上，还具有更高的宽容度，能够直接生成数字的图片，省略了暗室处理照片的环节，图片也更容易长期保存，也为将来发展管道检测自动评价技术提供了可能，由于CR检测技术中的IP板可以进行小量的弯曲，这项技术能够应用于弯曲管道的检测。CR检测技术与胶片法一脉相承，是胶片法的改进与升级，具有更高的检测效率、更低的劳动强度，对环境的适应能力更好，检测灵敏度得到了大幅提升。并且CR检测技术还能通过对比响应特性与射线能量等参数之间的关系间接得出管道的壁厚。

4.7 DR检测技术

20世纪90年代末，出现了一种以射线数字检测器阵列作为成像元件的检测技术，该技术利用计算机直接成像，具有更高的成像效率与清晰度，简称DR技术，在世界范围内得到了广泛的应用，技术标准也较为完善，主要有IOS17636-2:2013、NB/T47013.11—2015两种，采用DR检测技术检测压力管道时，成像清晰度较高，可以不拆卸压力管道外层的防腐或保温材料，在压力管道壁厚测量与焊接接头质量检测中具有广泛的应用。

DR检测技术具有成像清晰、分辨率高、图片细节丰富等优点。并且DR检测技术中所采用的感光元件更加敏感，只需要较小的曝光量即可得到清晰的图像，宽容度比CR成像有了进一步提升，用户可以对得到的图片进行多种处理，方便用户进行各种分析，比如，DR检测可以利用图像的几何对比与灰度对比确定管道焊缝的余高，也为图像的远程分析提供了便利条件。第二检测技术不仅适用于金属管道，也适用于非金属管道的检测，对燃气输送中常用的聚乙烯管道的焊接缺陷材料缺陷具有很高的检测精度。

5 压力管道表面焊缝的检测

在进行压力管道无损检测前，首先，应对管道表面的焊接缝外观进行检查，要求焊缝外观和焊接接头表面质量成型良好，焊缝宽度每一边均应盖过坡口边缘2mm左右，角焊缝焊脚高度应符合设计要求，外形应平缓过渡。其次，在检测表面管道焊接接头时，要求接头不能有气孔、裂纹、夹渣、未熔合等质量问题，不锈钢压力管道焊缝表面不能存在咬边现象，其他材料的管道焊缝咬边深度应在0.5mm以下，且焊缝两边的咬边总长不大于焊缝全长10%。最后，压力管道焊接接头错边应小于壁厚10%，且不大于2mm。在进行压力管道表面无损检测时，铁磁性的材料管道应优先选择磁粉检测方式，非铁磁性材料的压力管道应优先选择渗透检测方式，存在裂纹倾向的管道焊接接头，进行表面无损检测时，应先焊接冷却一段时间后再进行。压力管道无损检测具有一定的专业性，必须由具备无损检测技术能力的人员进行，才能够确保无损检测的准确性。所以对于技术人员的能力水平要做到严格要求，可以通过培训和考核的方式，一方面，对技术人员进行专业能力的培养，对先进水平的提高。另一方面，对技术人员的能力水平做到明确，优秀的技术人员能够承担更多的检测任务，也可以获得相应的奖励，促进技术人员对提高能力水平的积极性，而能力水平不足的人员就需要加强对不足之处的学习，也需要接受相应的惩处，避免在无损检测中由于技术问题导致的检测问题。技术的提高能够直接增加无损检测技术更多的技术优势，降低检测投入、检测时间、检测误差率等，同时，扩大检测范围，使无损检测能够在压力管道的运行中达到更高的保障效果。所以，不能对当前的无损检测技术故步自封，还需要保持积极学习心态，对检测中存在的不足进行深入分析，开展技术学习和创新活动，才能够更好地促进无损检测在技术方面的持续进步。比如，无损检测技术需要通过电子技术而实现，如果在电磁场影响较大的环境下进行检测，将由于电子元器件的异常状态影响无损检测的准确性，所以，在加强电磁场干扰方面进行研究也能够起到提高无损检测技术的作用[4]。

6 结语

压力管道经过长期的高压运行后，会产生较多的缺陷问题，将会造成化工产业在经济和效率方面的损失，通过缺陷原因和无损检测技术的分析，能够有效促进压力管道缺陷问题的改善和防范，并加强无损检测技术的提高与发展，使化工产业的生产质量和效率得到更好的保障。