李成超,崔云龍，翟永軍，胡 棟

(泰安市特種設(shè)備檢驗研究院，山東 泰安 271000)

氨制冷壓力管道是冷庫設(shè)備的重要組成部分，其安全狀況對冷庫制冷系統(tǒng)有著至關(guān)重要的作用，隨著食品工業(yè)快速發(fā)展，冷庫數(shù)量和容量迅速增加，因此，氨制冷壓力管道的安全運行對于保障人身安全和國家財產(chǎn)安全的社會和經(jīng)濟意義日趨明顯[1]。近年來氨制冷系統(tǒng)泄漏事故時有發(fā)生，因此，如何加強氨制冷系統(tǒng)的檢驗，特別是壓力管道的檢驗是保證氨制冷系統(tǒng)安全的重要環(huán)節(jié)[2]。

MsS超聲導(dǎo)波技術(shù)是近年來發(fā)展出來的一種能夠?qū)艿赖慕饘俑g情況進行快速、長距離、大范圍、相對低成本檢測的無損檢測方法，在固體中傳播的超聲導(dǎo)波，由于自身的特性，沿傳播路徑的衰減很小，可以沿構(gòu)件傳播幾十至百余米遠的距離，因此，可以對管道進行較長距離的非接觸式檢測，同時，超聲導(dǎo)波可以在充液、帶管套或保溫層的管道中傳播，克服了傳統(tǒng)無損檢測方法需要逐點檢測的缺點，故使得檢測此類壓力管道的費用大大降低，利用超聲導(dǎo)波檢測壓力管道，快速、經(jīng)濟且只需剝離部分保溫層，是管道檢測的一個新興發(fā)展方向[3]。

1 超聲導(dǎo)波技術(shù)介紹及檢測原理

1.1 超聲導(dǎo)波技術(shù)介紹

MsS超聲導(dǎo)波技術(shù)是由美國西南研究院研究與開發(fā)，作為一種全新的、成熟的檢測技術(shù)，已經(jīng)被應(yīng)用在多種工業(yè)領(lǐng)域中，用于快速和低成本的檢測和監(jiān)測大型構(gòu)件。

采用MsS導(dǎo)波技術(shù)能夠?qū)毫艿肋M行100%快速檢測，結(jié)合其它無損檢測方法對缺陷進行驗證，多種檢測技術(shù)交互應(yīng)用，進一步對缺陷定性評定，了解管線的運行狀況，合理的進行維護，可以把危害降到最低，是一種有效可行的檢測方案。

1.2 超聲導(dǎo)波檢測原理

MsS技術(shù)基于磁致伸縮效應(yīng)在磁致伸縮帶上激勵導(dǎo)波，通過干耦合或粘接耦合的方式將導(dǎo)波由磁致伸縮帶傳送到待測構(gòu)件上，實現(xiàn)導(dǎo)波激勵；并通過相同耦合的方式將導(dǎo)波從待測構(gòu)件傳送回磁致伸縮帶，基于逆磁致伸縮效應(yīng)，實現(xiàn)導(dǎo)波接收。該方法既適用于鐵磁性材料的檢測，也適用于非鐵磁性材料的檢測，其檢測原理如圖1所示。這種方法的超聲導(dǎo)播傳感器包括線圈和磁致伸縮帶兩部分，磁致伸縮帶在使用前，需要進行預(yù)磁化。檢測時，磁致伸縮帶與被檢構(gòu)件可采用固化膠緊密粘貼、也可用其他方式緊密耦合，實現(xiàn)聲能傳遞[4]。

圖1 磁致伸縮超聲導(dǎo)波檢測原理

MsS技術(shù)可以激發(fā)縱波、扭力波、彎曲波、Lamb波、表面波、水平剪切波等多種模態(tài)形式的導(dǎo)波，只要正確選擇導(dǎo)波模式和頻率，并控制其傳播方向，導(dǎo)波就可以從其傳感器位置沿著構(gòu)件快速傳播，瞬間即可完成對管道本體的100%體積掃描檢測[5]。

2 氨制冷壓力管道定期檢驗

2.1 定期檢驗標準引用

近期國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布了關(guān)于《壓力管道定期檢驗規(guī)則-工業(yè)管道》(TSG D7005—2018)的實施意見及氣瓶安全監(jiān)察有關(guān)工作的通知(市監(jiān)特[2018]26號文)，其中對涉氨制冷管道的定期檢驗規(guī)定如下：對于以氨為介質(zhì)的制冷裝置中的壓力管道，原則上應(yīng)按《管檢規(guī)》進行定期檢驗。對于遠離人員密集區(qū)域且暫時無法按《管檢規(guī)》實施檢驗的氨管道，可按《質(zhì)檢總局特種設(shè)備局關(guān)于氨制冷裝置特種設(shè)備專項治理工作的意見》(質(zhì)檢特函[2013]61號)執(zhí)行，否則，應(yīng)停止使用[6]。

2.2 壁厚測定

最新《管檢規(guī)》壁厚測定中有關(guān)采用超聲導(dǎo)波技術(shù)的規(guī)定：1. 測定點的位置，重點選擇易受腐蝕、沖蝕，制造成型時測厚減薄和使用中易產(chǎn)生變形、積液、磨損部位，超聲導(dǎo)波檢測、電磁檢測以及其他方法檢測發(fā)現(xiàn)的可疑部位，支管連接部位等；2. 采用長距離超聲導(dǎo)波、電磁等方法進行檢測時，可以僅抽查信號異常處的管道壁厚。

61號文中規(guī)定保溫層完好的氨制冷管道，必要時采用數(shù)字射線成像技術(shù)進行壁厚檢測。雖然數(shù)字射線成像技術(shù)便攜性強，圖像靈敏度高，無需拆除聚氨酯保溫層，能夠進行壁厚測量，但是有一定的偏差，如果結(jié)合超聲導(dǎo)波技術(shù)在實施壁厚檢測可有效提高檢測效率。

由上可知，在壁厚測定中采用超聲導(dǎo)波技術(shù)進行氨制冷管道檢測時，可避免停機和僅拆除部分保溫層，僅抽查信號異常處的管道壁厚，結(jié)合其它無損檢測方法對缺陷進行驗證，可有效提高檢測效率。

2.3 埋藏缺陷檢測

《管檢規(guī)》中規(guī)定埋藏缺陷檢測一般采用NB/T 47013中規(guī)定的射線檢測或者超聲檢測等方法。當檢驗現(xiàn)場無法實施射線檢測或者超聲檢測時，可采用其他有效的檢測方法。低壓側(cè)氨制冷壓力管道，由于溫度較低，有聚氨酯保溫，而保溫層不容易去除，即使去除后在運行狀態(tài)還是會很快結(jié)冰，對于測厚檢測和射線探傷增加了難度，因此可采用超聲導(dǎo)波技術(shù)進行氨制冷管道檢測。

3 超聲導(dǎo)波在某大型冷庫氨制冷管道檢驗中的應(yīng)用

3.1 上次檢驗情況

2017年對某大型冷庫氨制冷管道進行全面檢驗，管線全長近10 600 m，于2004年4月投用，材質(zhì)為20#鋼，管道規(guī)格從DN50到DN250各種規(guī)格都有，由于該企業(yè)管道保溫采用聚氨酯澆注制作，保溫層光聚氨酯保溫厚度達120 mm，用0.5 mm厚304不銹鋼做保護殼，管道系統(tǒng)均涂防銹漆二遍，色漆二遍(保溫層在其保護面層的外面涂色漆二遍，外包不銹鋼板不涂漆)，使用單位檢驗前準備工作用時近2個月，租借大量腳支架，鋼管，專用工具等，拆除多處聚氨酯保溫層、不銹鋼保護殼，由于機房制冷管道經(jīng)管廊進入庫房，管道與管道間距離不能放置射線探傷設(shè)備，高度距離地面5 m以上，保溫拆除極為困難，還有機房、附屬間、機房頂部等大量管道高度高于5 m，由于該氨制冷系統(tǒng)管道工況復(fù)雜，最終確定檢驗方案有部分管道用超聲波代替射線探傷，部分管道射線探傷，部分保溫管道進行DR檢測，通過資料審查、宏觀檢驗、繪制單線圖、壁厚測定、無損檢測等內(nèi)容，檢驗工作歷時近1個月。該次檢驗壁厚測定共測得933點，射線探傷共探傷115個焊口，超聲波70個焊口，DR檢測60個焊口，工作量大，造成檢驗實施過程緩慢。

3.2 本次檢驗情況

圖2 某大型冷庫超聲導(dǎo)波現(xiàn)場檢測

2018年該冷庫達到全面檢驗日期，2018年1月26日《壓力管道定期檢驗規(guī)則-工業(yè)管道》(TSG D7005—2008)頒布，于5月份正式實施，結(jié)合最新管檢規(guī)，壁厚測定及當檢驗現(xiàn)場無法實施射線檢測或者超聲檢測時，采用超聲導(dǎo)波技術(shù)對管段實施檢測，避免停機和僅拆除部分拆除保溫層，僅抽查信號異常處的管道壁厚，有效的提高了檢驗檢測效率。本次檢驗在有利于壁厚測定的地方進行壁厚測定共測得300點，超聲導(dǎo)波檢測共24處，其中保溫處10處，不帶保溫處14處，未發(fā)現(xiàn)異常信號，本次檢驗節(jié)約了使用單位檢驗前準備工作成本，避免資源浪費，檢驗工作效率明顯提高。

4 結(jié) 論

大型冷庫氨制冷壓力管道工況復(fù)雜，檢驗檢測難度大，依據(jù)最新標準可采用超聲導(dǎo)波方法對氨制冷管道進行壁厚檢測，僅對抽查信號異常處的管道壁厚，結(jié)合其它無損檢測方法對缺陷進行驗證，可有效提高檢測效率。通過對某大型冷庫氨制冷管道實際應(yīng)用效果表明，MsS超聲導(dǎo)波技術(shù)在大型冷庫氨制冷管道檢驗中具備一定的優(yōu)勢，存在較大的應(yīng)用市場。