壓力管道層下腐蝕檢測(cè)方法介紹

摘 要：壓力管道層下腐蝕存在檢測(cè)效率不高和缺陷檢出率低的現(xiàn)象，文章分析了層下腐蝕的主要影響因素和損傷形態(tài)，指出了當(dāng)前常規(guī)檢驗(yàn)手段的局限性，介紹了脈沖渦流、導(dǎo)波、數(shù)字射線和電磁超聲等檢測(cè)方法的原理及主要特點(diǎn)，為難于使用常規(guī)檢測(cè)手段進(jìn)行有效檢測(cè)的層下腐蝕提供了新的解決方案。

關(guān)鍵詞：層下腐蝕;損傷形態(tài);檢測(cè)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：T-19文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：The corrosion under insulation layer of pressure pipeline has the phenomenon of low detection efficiency and low defect detection rate，the main influencing factors and damage forms of corrosion under insulation are analyzed，the principles and main features of pulsed eddy current，guided wave，X-ray digital radiograph and electromagnetic ultrasonic are introduced，the limitations of current conventional inspection methods are pointed out，it provides a new solution for the corrosion under insulation that is difficult to detect effectively with conventional detection methods.

Key words：corrosion under insulation;Damage form;Detection method

1 緒論

敷設(shè)隔熱層等覆蓋層的金屬在覆蓋層下發(fā)生的腐蝕，又稱(chēng)層下腐蝕[1]。管道的層下腐蝕，往往是在隔熱材料等外覆蓋層安裝后的使用過(guò)程中，由于操作、檢修等因素造成外覆蓋層破損，在外覆蓋層和管道本體之間的局部區(qū)域形成腐蝕環(huán)境，導(dǎo)致管道層下腐蝕的發(fā)生。由于外覆蓋層的存在，使得層下腐蝕具有較強(qiáng)的隱蔽性且難以檢測(cè)，在使用或檢驗(yàn)過(guò)程中往往很難發(fā)現(xiàn)，容易引起突發(fā)的嚴(yán)重泄漏事故。因此，選擇有效的檢測(cè)方法對(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)層下腐蝕非常重要。

2 層下腐蝕的主要影響因素和損傷形態(tài)

2.1 主要影響因素

海洋環(huán)境、水汽、空氣污染物等大氣成分更容易促進(jìn)層下腐蝕的發(fā)生。隔熱層下或覆蓋層間隙的積水、隔熱層長(zhǎng)期處于潮濕狀態(tài)以及從隔熱層滲出的氯化物都會(huì)使層下腐蝕加劇。設(shè)備的冷熱循環(huán)或間隙使用也有可能產(chǎn)生層下腐蝕。

2.2 損傷形態(tài)

碳鋼和低合金鋼發(fā)生腐蝕時(shí)主要表現(xiàn)為覆蓋層下局部腐蝕。將碳鋼和低合金鋼的隔熱材料拆除后，隔熱層下腐蝕常形成覆蓋在部件表面的片狀疏松銹皮。300系列不銹鋼、400系列不銹鋼及雙向不銹鋼會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)蝕和局部腐蝕對(duì)于300系列不銹鋼，尤其隔熱層材料為老舊硅酸鹽（含氯化物），還可能發(fā)生氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，在80℃～150℃范圍內(nèi)時(shí)尤為明顯，而雙向不銹鋼對(duì)此開(kāi)裂敏感性較低。在一些局部腐蝕的情況中，腐蝕呈現(xiàn)為癰狀點(diǎn)蝕（常見(jiàn)與油漆或涂層系統(tǒng)破損處）。隔熱層和油漆或涂層明顯發(fā)生了破損的部位經(jīng)常伴有隔熱層下腐蝕[1]。

3 層下腐蝕檢測(cè)技術(shù)

現(xiàn)階段，在壓力管道的全面檢驗(yàn)過(guò)程中只能采取局部抽檢，檢測(cè)前需拆除部分隔熱層，然后進(jìn)行宏觀檢查、壁厚測(cè)定和焊縫的無(wú)損檢測(cè)，根據(jù)損傷情況對(duì)壓力管道安全狀況等級(jí)進(jìn)行評(píng)定，檢測(cè)完成后還需要恢復(fù)外覆蓋層和隔熱層。這種檢測(cè)方法只能針對(duì)被抽檢部位進(jìn)行，容易發(fā)生漏檢，并且對(duì)于無(wú)法進(jìn)行停車(chē)檢驗(yàn)的管道，常規(guī)檢測(cè)方法有很大的局限性。在常規(guī)檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上，采用創(chuàng)新的檢驗(yàn)思路和先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備可以有效提高缺陷檢出率。

3.1 脈沖渦流檢測(cè)

基于脈沖磁場(chǎng)激勵(lì)，在剛體內(nèi)感應(yīng)出渦流的現(xiàn)象，稱(chēng)為脈沖渦流[2]?！安徊鸶采w層承壓設(shè)備脈沖渦流檢測(cè)儀”依靠脈沖發(fā)射機(jī)激發(fā)出一個(gè)快速變化的電磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)可以誘發(fā)產(chǎn)生渦流，利用接收元件監(jiān)控渦流脈沖在金屬壁厚中的衰減。通過(guò)把一定信號(hào)特征的瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間和參比值比較來(lái)計(jì)算出金屬的平均厚度，圖2為脈沖渦流檢測(cè)系統(tǒng)工作原理圖。

脈沖渦流檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)[3]如下：

（1）檢測(cè)信號(hào)穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng);

（2）在探頭提離情況下也可以得到檢測(cè)信號(hào)，傳感器面積大，檢測(cè)面積全覆蓋，避免漏檢;

（3）不受外覆蓋層影響，能夠穿透較薄的金屬層和較厚的非金屬層;

（4）可以用于高溫管道檢測(cè)。

3.2 導(dǎo)波檢測(cè)

導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)就是利用導(dǎo)波在波導(dǎo)中傳播時(shí)，如果遇到缺陷邊界就會(huì)部份反射回來(lái)的原理。

導(dǎo)波的傳播主要受聲波的頻率和材料的厚度控制，在遇到管道壁厚發(fā)生變化的位置，無(wú)論增加或減少，都有一定比例的能量被反射回到探頭，在有局部腐蝕的區(qū)域，壁厚的減少將集中，導(dǎo)波信號(hào)出現(xiàn)的是幅度很高且不連續(xù)的波形。

運(yùn)用超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)在管道檢測(cè)中對(duì)缺陷檢測(cè)具有較高的靈敏度，可檢測(cè)管壁橫截面積損失量1.5%的微小缺陷[4]。圖3為導(dǎo)波檢測(cè)工作原理圖。

導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

（1）不用拆除外覆蓋層;

（2）檢測(cè)距離長(zhǎng)，檢驗(yàn)效率高;

（3）可以檢測(cè)架空、穿跨越管道。

圖4為導(dǎo)波檢測(cè)結(jié)果圖，主屏幕的三條曲線由上至下依次為-14dB曲線、-26dB曲線和-32dB曲線。將-26dB判為異常線。異常接近但沒(méi)有超過(guò)-26dB曲線，一般被判定為小缺陷，超過(guò)-26dB曲線為中等曲線，大于-26dB線直到-14dB線為嚴(yán)重缺陷。

3.3 X射線數(shù)字成像（DR）

數(shù)字成像檢測(cè)與膠片照相在射線透照原理上是一致的，均是由射線機(jī)發(fā)出射線透照被檢工件，衰減、吸收和散射的射線光子由成像器件接收。不同點(diǎn)在于：膠片照相是射線光子在膠片中形成潛影，通過(guò)暗室處理，利用觀片燈來(lái)觀察缺陷;而數(shù)字成像則是利用計(jì)算機(jī)軟件控制數(shù)字成像器件，實(shí)現(xiàn)射線光子到數(shù)字信號(hào)再到數(shù)字圖像的轉(zhuǎn)換過(guò)程，最終在顯示器上進(jìn)行觀察和處理缺陷。

便攜式X射線數(shù)字成像技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

（1）不用膠片，2-5秒成像。

（2）不需要拆除外覆蓋層。

（3）不需要清空管內(nèi)介質(zhì)，可以用于液相管道的在線檢測(cè)。

（4）利用灰度測(cè)量方法可以對(duì)防護(hù)層厚度、外徑、壁厚及焊接缺陷進(jìn)行測(cè)量。

（5）實(shí)時(shí)成像，能夠在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷。

圖5為數(shù)字射線檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的根部未焊透缺陷圖。圖7為未焊透深度在軟件上的測(cè)量圖，主屏幕上的橫坐標(biāo)為測(cè)量區(qū)域，縱坐標(biāo)為測(cè)量區(qū)域黑度。

3.4 電磁超聲檢測(cè)

電磁超聲測(cè)厚儀使用激發(fā)和接收超聲波剪切振蕩的電磁超聲方式進(jìn)行測(cè)量的。相比于常規(guī)測(cè)厚儀有如下特點(diǎn)：

（1）不需要耦合劑;

（2）不需要清理受檢管件上的防銹漆和油污;

（3）非接觸式檢測(cè)，可以在凹凸不平的工件表面進(jìn)行檢測(cè);

（4）可以對(duì)600℃的高溫管道進(jìn)行在線測(cè)量。

4 結(jié)論

本文對(duì)壓力管道層下腐蝕的主要影響因素和損傷形態(tài)進(jìn)行了介紹，對(duì)檢驗(yàn)過(guò)程中遇到的難于清除覆蓋層甚至無(wú)法進(jìn)行停車(chē)檢驗(yàn)的壓力管道提供了有效并安全的檢測(cè)方法。針對(duì)具體的應(yīng)用，還應(yīng)根據(jù)管道特點(diǎn)和環(huán)境、腐蝕規(guī)律和原因進(jìn)行分析和判斷，以選擇最合適的技術(shù)或技術(shù)組合。

不拆除覆蓋層對(duì)壓力管道進(jìn)行檢驗(yàn)，可以大大節(jié)省檢測(cè)成本，提高層下腐蝕檢出率，提高檢測(cè)效率，因此新的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)必將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).承壓設(shè)備損傷模式識(shí)別：GB/T30579-2014[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014：14-15.

[2]全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)第13部份：脈沖渦流檢測(cè)：NB/T47013.13-2015[S].北京：新華出版社，2015：457.

[3]仇朝軍，張充霖.保溫層下腐蝕檢測(cè)技術(shù)探討.中國(guó)化工貿(mào)易，2019（4）：79.

[4]謝浩平，夏立，葉宇峰.管道保溫層下腐蝕超聲導(dǎo)波檢測(cè).輕工機(jī)械，2018，36（1）：75.

作者簡(jiǎn)介：趙顯陽(yáng)（1991-），本科，主要從事壓力管道檢驗(yàn)工作。