压力管道无损检测技术及应用

吴军

摘要：控制压力容器和管道的原材料，必须严格执行进货验收制度。特别是对于合金钢、奥氏体不锈钢、高强度钢等材料，必须按照国家法律和标准的规定进行数据验收、目视检查、壁厚测定、金相检测、表面检测等工作。严把材料关，坚决不使用不符合标。与承压设备平板对接焊接接头 无损检测检测不同，管道无损检测检测检测对象多是管件与直管或管件对接，检测面为曲面，检测条件较为复杂，影响 无损检测检测质量因素较多。本文对 无损检测检测质量影响因素进行分析，保证检测质量。

关键词：压力管道;无损检测技术;应用

引言

管道是世界上主要的交通工具之一，具有运输量大、经济效益高、可连续运输等特点。在压力管道的运输中，由于管道质量、环境、输送介质腐蚀等因素的影响，压力管道容易出现管壁穿孔、介质泄漏等诸多问题，不仅影响管道运输的效率和安全性，在多种无损检测技术当中，该检测技术具有明显的优势作用，譬如，应用范围较为广泛、检测精度以及深度较大、检测成本较低并且在检测过程中不会对设备造成二次伤害，所以，该检测技术被广泛的应用在特种设备缺陷的检测中。

1、无损检测技术优点

超声波技术具有检测范围广、穿透性强、检测成本低等优点。可用于金属、非金属等复合材料构件的无损检测和物体内部缺陷检测（不仅可以检测1～2 mm 的薄壁管材，还可以检测几米厚的钢锻材），小尺寸物体检测等。该技术对物体面积型缺陷的检出率高，可精准定位检测物体缺陷位置，并且对人体和环境不会产生有害物。目前，超声波无损检测技术广泛应用于工业领域的质量检测。该方法是将管道作为传播介质，在超声波的传输过程中，检测其声速、波幅、能量的变化，进而对桩身混凝土进行质量判断。同时结合平测、斜侧以及扇形扫射获取准确的数据，可全面了解压力管道的质量。利用超声波对压力管道进行检测，方法简便，对场地要求不高，对管道无破坏。然而，在管道检测过程中需要预埋声测管，且声测管在压力管道施工中容易出现堵管现象，生产过程中对操作人员的工艺进控制要求严格超声波无损检测方法也存在局限性：无法直观呈现缺陷图像，对缺陷的定性困难和定量精度较低;样本的材质、晶粒度、不规则外形和一些特殊结构都会影响超声波探伤的检测。随信息技术的不断发展，融合多项数字技术，超声波可实现超声信号处理数字化、诊断智能化、多种成像等。

2、压力管道检验问题

随着生产工艺要求的提高，压力容器和管道面临着高参数、大规模的挑战。在容器和管道的高温和长期运行中，可能会出现蠕变裂纹。在长期高温和应力的作用下，压力容器和管道会发生变形或被金属组织破坏，进而产生相应的蠕变裂纹，这些蠕变裂纹大部分垂直于压力容器和管道的最大应力方向，并沿轴线分割，然后逐渐成为一个相对较宽的裂纹区。蠕变裂纹从萌芽到断裂一般分为三个阶段：初始蠕变阶段、稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段。初始蠕变阶段很难通过现有的检验检测手段发现。蠕变裂纹的影响因素很多，与应变量、应变速率、应力、温度、时间都有关系。高温环境使用的压力容器和管道，常通过蠕变极限判断材料的适用性以及剩余寿命。实际使用过程中，通过蠕胀测点来进行监测。焊接过程是一个在金属表面产生极大温度梯度的过程。金属在焊接过程、冷却过程以及热处理过程因微观组织之间因热和力不均衡即可产生裂纹。常见的焊接裂纹有热裂纹、冷裂纹和再热裂纹。热裂纹是在高温结晶下产生的，也称为结晶裂纹，与焊缝附近低熔点物质形成有很大的关系。这些低熔点物质容易在焊缝中央聚集偏析，当焊缝边缘结晶凝固时，焊缝中心晶粒间杂质仍处于液态膜状态，在焊缝收缩产生的应力作用下产生裂纹。铬钼钢等金属材料经过焊接冷却之后可能会产生裂纹，出现焊接冷裂纹最主要的原因便在于焊接冷却的金相组织中存在溶解的氢元素。再热裂纹的形成主要是因为晶内强度较大但晶界强度较弱，但对其展开焊后热处理工作的时候，应力松弛时的形变便会在晶界上集中，若是晶界应变超出了晶界的塑性极限，便会增加其沿晶界出现裂纹的可能性。可见，焊接裂纹的形成与焊接工艺过程有极大关系。控制焊接工艺和操作，是防止焊接裂纹出现的重要手段。

3、无损检测技术在压力管道中的应用

3.1、设备

TOFD检测设备是保证检测质量的根本因素之一。设备及其扫描装置应满足管道TOFD检测的要求。设备应在有效期内进行校准，并严格按照规定进行维护。每隔6 个月至少对仪器和探头组合性能中的水平线性和垂直线性进行一次运行核查并记录，核查结果要满足标准要求。每次检测前应测定和记录探头前沿、超声波在探头楔块中的传播时间及 -12dB 声束扩散角。每次检测前应对位置传感器进行检查和记录。这样就能保证设备精度满足检测要求，从而减小缺陷的测量误差，提高精度，保证检测质量。

3.2、管道缺陷检测

压力管道的应用主要受侵蚀、腐蚀等因素的影响。压力管道会出现壁薄、穿墙、泄漏等缺陷，严重影响管道使用的稳定性和安全性。新时期，在压力管道使用中，可使用超声波检测仪器进行管道内部缺陷的检测。以无缝钢管为例，此类钢管的构造并不复杂，在钢管生产阶段，人们会通过自动化水浸法进行检测。新时期，可将超声导波检测技术用于无缝钢管检测，在检测中，应重视横波检测法的应用，预先设计声束，然后在工业内窥镜的辅助下，进行无缝钢管检测，准确发现钢管中的缺陷。从检测结果来看，使用超声导波检测技术，能提升钢管缺陷检出率，这对于保证钢管质量及后期钢管的应用效果具有积极作用，有助于提升压力管道运行的稳定性、安全性。

3.3、超聲无损检测的数字化

随着社会的发展和科学技术的进步，超声波无损检测技术的技术含量越来越高。如今，超声无损检测技术不应局限于特种设备的缺陷检测和评价领域，而应发展为具有缺陷预测功能，进而在提升检测质量和效率的同时确保设备的安全正常运行。为此，必须要对整个检测过程进行全面的评估，而数字化超声检测设备的应用不仅可以有效地解决传统检测技术的各类问题，而且还可以提升检测结果的精准度，促使检测结果更为直观的展现，便于相关人员对其进行分析，从而确保整个检测过程的顺利开展，提升特种设备的运行效率。如今，超声无损检测技术中智能化检测设备的发展前景较为广阔，通过结合此类新型检测设备，超声无损检测技术也将得到更好地发展。

结束语

目前，的数字化检测技术已经发挥了自身的优势，基本满足了智慧管道建设的需要。但由于检测人员整体水平参差不齐，仍需要很多单位参与数据审核确认，以保证无损检测评价结果的准确性。新时期，人们只有充分认识到超声导波检测技术原理，掌握其在压力管道检测中的应用内容和技术要点，这样才能提升超声导波检测技术应用水平，保证压力管道检测效率和质量，继而提高管道运输的稳定性、安全性，促进现代工业的有序发展。

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