翟明

摘 要：隨著塑料管道制造技術(shù)的日益成熟，塑料制壓力管道在石油化工等領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，而塑料制壓力管道應(yīng)用性能評(píng)估技術(shù)也受到了社會(huì)各層面的重視。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是社會(huì)發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生的新型檢驗(yàn)技術(shù)，其可在保證塑料制壓力管道外部完好的情況下對(duì)其作用性能進(jìn)行全面檢測(cè)。本文以常見(jiàn)塑料制壓力管道破壞方式為入手點(diǎn)，對(duì)超聲檢測(cè)技術(shù)、聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)、X射線檢測(cè)技術(shù)、紅外成像檢測(cè)技術(shù)等無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在其質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。

關(guān)鍵詞：塑料制壓力管道 檢驗(yàn) 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ320 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）08（b）-0070-02

塑料制壓力管道是現(xiàn)階段化工行業(yè)主要用管道形式，其可用于工業(yè)用危險(xiǎn)介質(zhì)的輸送，在能源供應(yīng)、化工基礎(chǔ)設(shè)施中廣泛應(yīng)用。在21世紀(jì)初期，我國(guó)化工用塑料制壓力管道就達(dá)到了75.00萬(wàn)km的長(zhǎng)度，在后續(xù)建設(shè)過(guò)程中，我國(guó)塑料制壓力管道將進(jìn)入發(fā)展的高峰期，隨之而來(lái)的是急劇攀升的塑料制壓力管道破壞事故率。因此，對(duì)塑料制壓力管道無(wú)損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行適當(dāng)分析具有非常重要的意義。

1 常規(guī)塑料制壓力管道破壞形式

在塑料制壓力管道實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，主要破壞形式為循環(huán)荷載、表面刮擦、化學(xué)老化、點(diǎn)荷載等幾種形式。其中循環(huán)荷載是塑料制壓力管道運(yùn)行階段出現(xiàn)頻率較高的破壞形式，循環(huán)荷載主要包括靜態(tài)裂紋增長(zhǎng)、快速裂紋擴(kuò)散兩種類(lèi)型。以聚乙烯管道破壞為例，快速裂紋擴(kuò)散主要是在超高內(nèi)壓的影響下，管道內(nèi)部擴(kuò)張力不斷增加，最終致使管道薄弱位置隆起、破損；而靜態(tài)裂紋增長(zhǎng)則是在細(xì)小撕裂應(yīng)力的影響下，促使塑料制壓力管道內(nèi)部出現(xiàn)細(xì)小裂紋，并隨時(shí)間增長(zhǎng)逐步延長(zhǎng)。此外，由于多數(shù)塑料制管道為焊接連接模式，在其焊頭位置也具有較大的破損風(fēng)險(xiǎn)。

2 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在塑料制壓力管道檢驗(yàn)中的應(yīng)用

2.1 自動(dòng)超聲成像技術(shù)在塑料制壓力管道檢驗(yàn)中的應(yīng)用

相較于射線檢測(cè)而言，超聲自動(dòng)成像檢測(cè)主要為現(xiàn)場(chǎng)迅速檢測(cè)，其可以通過(guò)對(duì)塑料制壓力管道危險(xiǎn)性缺陷的有效檢測(cè)，保證被檢測(cè)塑料制壓力管道的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)由于自動(dòng)超聲成像技術(shù)不需要進(jìn)行樣品處理評(píng)估，其檢測(cè)效率更高。在自動(dòng)超聲成像技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，常用的設(shè)備主要包括檢測(cè)儀器、電氣控制系統(tǒng)、探頭掃查機(jī)械系統(tǒng)、耦合劑提供系統(tǒng)等幾個(gè)模塊。其中常用的硬件設(shè)備主要為多通道轉(zhuǎn)換設(shè)備、脈沖發(fā)射接收卡、A/D卡等；而常用的軟件設(shè)備為高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)。如在現(xiàn)場(chǎng)常輸塑料制壓力管道檢測(cè)過(guò)程中，可采用便攜式高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行管道檢測(cè)。

在自動(dòng)超聲成像技術(shù)具體應(yīng)用過(guò)程中，主要包括大口徑塑料制壓力管道無(wú)損檢測(cè)、小口徑塑料制壓力管道無(wú)損檢測(cè)兩個(gè)方面。

一方面大口徑塑料制壓力管道無(wú)損檢測(cè)需要利用復(fù)合壓電材料接觸式聚焦斜探頭，依據(jù)ASTM E1065標(biāo)準(zhǔn)，合理設(shè)計(jì)檢測(cè)探頭位置，為后期檢驗(yàn)作業(yè)順利進(jìn)行提供依據(jù)。在檢測(cè)階段，需要在塑料制壓力管道軸線兩側(cè)分別設(shè)置兩組探頭，具體探頭數(shù)量可以塑料制壓力管道厚度、坡口形式為依據(jù)進(jìn)行設(shè)置。如在某塑料制壓力管道人工缺陷試件檢測(cè)過(guò)程中，采用了5個(gè)探頭陣列，其中TOFD檢測(cè)探頭1個(gè)；探測(cè)塑料制壓力管道根部?jī)?nèi)表面槽探頭1個(gè)；檢測(cè)塑料制壓力管道外表面槽的探頭一個(gè)；檢測(cè)塑料制壓力管道深度的平底探頭兩個(gè)。在檢測(cè)結(jié)束之后，可以通過(guò)開(kāi)關(guān)量、波形圖等數(shù)據(jù)帶狀限制，可以判定具體缺陷位置及深度。

另一方面，在小口徑塑料制壓力管道無(wú)損檢測(cè)過(guò)程中，依據(jù)ASTM E1961標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，針對(duì)直徑大于150mm，厚度在7.0～25.0之間的塑料制壓力管道，需要采用探頭可探測(cè)范圍為57.00mm的小直徑管道。以鍋爐管道檢測(cè)為例，在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中可利用超聲成像技術(shù)，在需檢測(cè)鍋爐壓力管道內(nèi)輸入超聲信號(hào)，然后超聲信號(hào)遇到鍋爐壓力管道內(nèi)缺陷時(shí)，可以返回發(fā)射信號(hào)，從而對(duì)塑料制壓力管道內(nèi)部及外表面進(jìn)行全面檢測(cè)。

2.2 X射線數(shù)字成像技術(shù)在塑料制壓力管道檢驗(yàn)中的應(yīng)用

X射線數(shù)字成像技術(shù)又稱(chēng)為數(shù)字平板直接成像技術(shù)，其可通過(guò)兩次X射線照射，實(shí)現(xiàn)s級(jí)數(shù)據(jù)采集及圖像觀測(cè)。在現(xiàn)階段塑料制壓力管道檢測(cè)過(guò)程中，常用的數(shù)字平板技術(shù)主要有非晶硒、非晶硅等幾種形式。在實(shí)際塑料制壓力管道檢測(cè)過(guò)程中，X射線數(shù)字成像檢測(cè)技術(shù)不僅可以檢測(cè)整體管道內(nèi)部安全狀況，而且可以檢查局部管道腐蝕磨損情況、彎頭壁厚情況等。X射線數(shù)字成像技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以實(shí)現(xiàn)高效圖像處理，而且可以利用邊緣增強(qiáng)、平滑技術(shù)，提高圖像清晰程度，保證數(shù)據(jù)評(píng)測(cè)準(zhǔn)確性。

2.3 紅外成像檢測(cè)技術(shù)在塑料制壓力管道檢驗(yàn)中的應(yīng)用

紅外成像檢測(cè)技術(shù)主要針對(duì)塑料制壓力管道表面損傷，其主要依據(jù)外部加熱源加熱的方式，對(duì)被檢測(cè)塑料制壓力管道進(jìn)行加熱。若某一塑料制壓力管道內(nèi)部具有缺陷，則其整體材料內(nèi)在連續(xù)性會(huì)發(fā)生變化，最終影響整體材料熱量傳輸流程。根據(jù)上述塑料制壓力管道內(nèi)部熱學(xué)性質(zhì)的變化原理，其表面區(qū)域內(nèi)也會(huì)隨紅外加熱過(guò)程產(chǎn)生不同的溫度變化，最終得出塑料制壓力管道缺陷位置。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，紅外成像檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)質(zhì)量與塑料制壓力管道內(nèi)外環(huán)境溫差具有較大的關(guān)聯(lián)。

2.4 聲發(fā)射技術(shù)在塑料制壓力管道檢驗(yàn)中的應(yīng)用

聲發(fā)射技術(shù)在塑料制壓力管道檢測(cè)中應(yīng)用主要依據(jù)物理原理，通過(guò)在首次加載階段發(fā)送聲波，對(duì)塑料制壓力管道材料損傷特征、內(nèi)部缺陷情況進(jìn)行分析。聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)可在輸出設(shè)備維持不變的情況下，對(duì)管道內(nèi)缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確定位，從而有效獲得連續(xù)變化的故障信號(hào)。聲發(fā)射檢測(cè)方式可用于石油化工行業(yè)壓力管道缺陷在線監(jiān)測(cè)或者早期缺陷檢測(cè)。如在發(fā)電廠中在用蒸汽管道檢測(cè)，可利用聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)在管道正常運(yùn)行的情況下，對(duì)其進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，從而確定應(yīng)力集中節(jié)點(diǎn)，便于故障位置的重點(diǎn)監(jiān)控。結(jié)合紅外成像檢測(cè)技術(shù)，可對(duì)長(zhǎng)塑料制壓力管道缺陷或者地下埋設(shè)塑料制壓力管道缺陷進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。同時(shí)通過(guò)不同狀態(tài)導(dǎo)波模態(tài)的分析，可得出相應(yīng)塑料制管道缺陷敏感程度，為后期缺陷特征分析及建模提供依據(jù)。

3 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在塑料制管道檢驗(yàn)中應(yīng)用效益分析

某化工廠在φ158mm塑料制壓力管道檢測(cè)過(guò)程中，主要采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)螺旋管焊縫、環(huán)焊縫、主管體、輔助彎頭進(jìn)行了抽樣檢測(cè)。在檢測(cè)階段，發(fā)現(xiàn)其在直管、彎頭位置具有超出標(biāo)準(zhǔn)的缺陷問(wèn)題，且主要缺陷分布面較大。隨后依據(jù)API 1104、ASME Code Case 2235等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了優(yōu)化分析，為后續(xù)工藝優(yōu)化提供了有效的依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在塑料制壓力管道檢測(cè)中應(yīng)用，可以在準(zhǔn)確檢測(cè)塑料制壓力管道缺陷的同時(shí)，為后期現(xiàn)有管道生產(chǎn)工藝優(yōu)化提供有效的參考。因此，在現(xiàn)有塑料制壓力管道檢測(cè)過(guò)程中，可優(yōu)先選擇超聲自成像、X射線數(shù)字成像、紅外成像檢測(cè)等無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。同時(shí)借鑒國(guó)際無(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，為塑料制壓力管道安全評(píng)價(jià)提供充足的技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)

[1] 辛明亮，張術(shù)寬，楊波，等.無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在塑料制壓力管道檢驗(yàn)中的應(yīng)用[J].廣州化工，2015（13）：11-13.

[2] 黃建生.試論塑料制壓力管道檢驗(yàn)中無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用[J].輕工科技，2016（12）：108-109.

[3] 趙露露.有關(guān)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在塑料制壓力管道檢驗(yàn)中的應(yīng)用效果[J].工程技術(shù)：文摘版，2016（6）：229.