工業(yè)管道的定期檢驗重點及合于使用評價

王釗，錢英豪，周鵬飛

（江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院蘇州分院，江蘇 蘇州 215000）

1 概況

隨著我國經(jīng)濟水平及工業(yè)化程度的不斷提升，工業(yè)管道在生產(chǎn)制造各領(lǐng)域的地位越來越重要。根據(jù)國家市場監(jiān)管總局相關(guān)統(tǒng)計，截至2019年年底全國壓力管道總長度達56.13萬公里，因此，壓力管道被稱為“工業(yè)動脈”。然而，由于工業(yè)管道多輸送高壓、高溫、易燃、有毒介質(zhì)，且涉及的工業(yè)流程復雜，生產(chǎn)環(huán)境嚴苛，一旦發(fā)生泄漏或爆炸則可能導致災難事故的發(fā)生。因此，如何在管道定期檢驗過程中把握檢驗重點，如何科學處理嚴重焊接缺陷值得廣泛研究。本文以某公司高壓空氣管道的定期檢驗為例，對檢驗過程要點及超標缺陷的合于使用評價進行介紹，為后續(xù)工業(yè)管道的檢驗檢測及運行管理提供參考依據(jù)。

2 檢驗情況介紹

本次檢驗對象為高壓空氣管道，長度約為1200米，管道輸送的壓縮空氣供應產(chǎn)業(yè)園區(qū)30余家單位使用。該管道級別為GC2，投入使用日期為2013年4月，管道資料有使用單位提供的《壓力管道基本信息匯總表》及部分設計圖紙，其他資料缺失。管道規(guī)格及使用參數(shù)如表1。

表1 管道規(guī)格及使用參數(shù)

3 定期檢驗重點項目及要求

（1）管道整體宏觀檢驗。宏觀檢驗主要檢驗項目包括管道結(jié)構(gòu)、幾何尺寸、管道外觀等。一般來說，管道定期檢驗前應先進行宏觀檢查，即通過檢驗人員視覺、嗅覺、觸覺等對管道內(nèi)外部進行整體檢驗。宏觀檢驗重點對管道的布置情況、支吊架松動情況、管道支管的連接形式、焊縫質(zhì)量宏觀檢驗、管道外表面腐蝕磨損變形等進行檢查。例如檢驗發(fā)現(xiàn)管道部分管段存在等徑開孔連接且無補強結(jié)構(gòu)，由于管道等徑開孔需進行應力計算或者等面積補強，否則，影響管道使用強度及柔性，因此，針對相應結(jié)構(gòu)應由使用單位進行重點監(jiān)控。

（2）主要管件壁厚測定。主要管件壁厚測定是管道定期檢驗中使用較常見的一種手段，能對管道整體腐蝕及局部腐蝕情況作出判斷。壁厚測定主要儀器為超聲波測厚儀，精度可達±0.05mm，測厚過程中應選用合適口徑的探頭，保證測厚點耦合良好。壁厚測定重點選取易受腐蝕、沖蝕，制造成型時壁厚減薄和使用過程中易產(chǎn)生變形、積液、磨損部位。例如，彎頭背彎位置、異徑管管徑變化位置以及泵出口位置等。

（3）管道焊縫無損檢測。在當前各類管道的定期檢驗過程中，采用的無損檢測方法多為超聲UT檢測及射線RT檢測，主要對管道連接焊縫內(nèi)部缺陷進行檢測，可發(fā)現(xiàn)未焊透、未熔合、條形及圓形缺陷等焊接質(zhì)量問題。檢驗過程中的重點抽查部位為返修焊縫，錯邊量超過安裝標準的焊縫，泄露部位焊縫，安裝時的固定焊縫以及泵、壓縮機出口附近的焊縫等。無損檢測發(fā)現(xiàn)問題焊口時，應嚴格按照檢驗規(guī)范進行評級，必要時，對管道焊縫進行返修或進行合于使用評價。

（4）其他檢驗方法。定期檢驗過程中，根據(jù)現(xiàn)場實際情況還可以進行安全附件與儀表檢驗、材質(zhì)分析、應力分析、金相檢測等，從多方面對管道安全狀況進行全面評價。

4 焊縫超標圓形缺陷（氣孔）的合于使用評價

本次高壓空氣管道定期檢驗過程中發(fā)現(xiàn)超標圓形缺陷焊縫1道，氣孔率約為4%，缺陷長徑大于0.5te，依據(jù)《定檢規(guī)》3.2.6定為4級。該焊縫位于管道主管段上，如果停氣返修則會對下游30余家企業(yè)的正常生產(chǎn)帶來較大影響，因此，本次檢驗依據(jù)GB/T 19624-2019《在用含缺陷壓力容器安全評定》附錄H:壓力管道直管段體積缺陷安全評定方法對該焊口缺陷的安全性進行評價。

（1）缺陷參數(shù)。缺陷形式為圓形缺陷（氣孔），缺陷軸向長度8.0mm，環(huán)線長度為8.0mm，最大高度為0.4mm。按照GB/T 19624-2019附錄H.6.1.3要求將缺陷進行規(guī)則化處理（如圖1）。

圖1 缺陷位置及規(guī)格示意圖

所以，

缺陷相對環(huán)向長度（相對外表面缺陷）：

材料流變應力：

（2）極限內(nèi)壓及塑形極限彎矩ML0。無缺陷管道在純內(nèi)壓下的塑性極限內(nèi)壓PL0和純彎矩下的塑形極限彎矩ML0。

含缺陷管道在純內(nèi)壓下和純彎矩下的塑形極限載荷的確定：

純內(nèi)壓下的塑性極限內(nèi)壓：

其中：pLS=0.95-(0.85+0.013a/b)Ae（0＜a/b＜60）

故：

因此：

純彎矩下的塑性極限彎矩：

其中：

因此，MLS=mLS×ML0=0.998×15.50=15.47MPa

又因為通過管道應力分析軟件得出管道彎矩載荷M=0.48 kN。故：因此，評價結(jié)果為可被接受。證明管道缺陷在監(jiān)控條件下可安全運行。

5 結(jié)語

工業(yè)管道的定期檢驗可以發(fā)現(xiàn)管道運行過程中的安全隱患，因此，應根據(jù)管道特性及現(xiàn)場使用情況把握檢驗重點，制定檢驗方案。同時，針對檢驗發(fā)現(xiàn)的問題應積極協(xié)助使用單位進行整改或嚴格按照規(guī)范要求進行合于使用評價，為管道的安全穩(wěn)定運行奠定基礎(chǔ)。