壓力管道的破壞類別與防護(hù)措施研究論文
1概述
隨著人民生活水平的提高，壓力管道的應(yīng)用范圍越來越廣泛，山原來的石油、化工、冶金等工業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)展到供電、城建、燃?xì)�、熱力等民用領(lǐng)域。壓力管道承載與輸送的是氣體或液體介質(zhì)，是引發(fā)毒氣泄漏、火災(zāi)、爆炸等安全事故的源頭。同時(shí)，隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)的深入，對于保障人民生命和國家財(cái)產(chǎn)安全，壓力管道的安全性問題越發(fā)突顯出來。如何強(qiáng)化壓力管道的防護(hù)工作，已經(jīng)成為一個(gè)重要的課題。本文從壓力管道的破壞類別入手，著重探討相關(guān)的防護(hù)措施。
2壓力管道的破壞類別
壓力管道所處的環(huán)境都比較惡劣，高溫高壓、低溫真空、地下承壓泡水;壓力管道運(yùn)輸?shù)慕橘|(zhì)都比較特殊，油品、天然氣、熱水熱氣、冷卻液、毒氣、化工原料等;壓力管道的材質(zhì)、施工、安裝都比較復(fù)雜。正是因?yàn)閴毫艿来嬖趶?fù)雜的多樣性，所以其破壞類型也表現(xiàn)為多樣性，主要有韌性破壞、腐蝕破壞、脆性破壞、疲勞破壞、蠕變破壞、沖刷磨損減薄破壞。
2. 1韌性破壞
當(dāng)壓力管道長期處于超壓運(yùn)行狀態(tài)，管道的直徑會出現(xiàn)局部膨脹的情況，其周長的伸長率可達(dá)10%^-20%}勢必會造成管壁的減薄，這種變化稱作塑性變形，在塑性變形達(dá)到一定程度的時(shí)候，突破管道材料的應(yīng)力極限，管道在應(yīng)力方向上就會出現(xiàn)斷裂。
2. 2腐蝕破壞
腐蝕破壞是最常見的破壞類型，表現(xiàn)的形式也比較多，主要有全面腐蝕、點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、氫腐蝕和磨損腐蝕等。
2. 2. 1全面腐蝕，又稱作均勻腐蝕，是最常見的腐蝕形式，在管道的內(nèi)外都可能發(fā)生，在管道外壁，多因?yàn)楸Ｗo(hù)層損壞遭受潮濕環(huán)境中的氧分子的銹蝕;在管道內(nèi)壁，多因?yàn)檩斔徒橘|(zhì)與管道發(fā)生化學(xué)、物理反應(yīng)。
2. 2. 2點(diǎn)腐蝕，多發(fā)生在焊縫熱影響區(qū)，此處材質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)因?yàn)樵诤附訒r(shí)受到焊藥、熱處理效應(yīng)的影響，對輸送介質(zhì)的抗腐蝕能力相對較弱。點(diǎn)蝕的'表現(xiàn)特點(diǎn)是在管道內(nèi)壁出現(xiàn)局部腐蝕點(diǎn)，然后在材質(zhì)相近的地方逐漸擴(kuò)大腐蝕范圍，是最具破壞性和隱蔽性的腐蝕形式之一。
2. 2. 3縫隙腐蝕，在每節(jié)管道的連接處、法蘭墊片處、焊接缺陷處，不可避免地會存在縫隙，當(dāng)介質(zhì)為電解質(zhì)溶液，且存在酸堿性雜物的時(shí)候，在這些縫隙處，均會出現(xiàn)縫隙腐蝕。
2. 2. 4晶間腐蝕，該腐蝕發(fā)生在不銹鋼管道焊縫處，壁厚減薄不明顯，山于不銹鋼特殊的金屬光澤，該腐蝕具有較強(qiáng)的隱蔽性，只觀察管壁很難被識破，只有采用力學(xué)性能測驗(yàn)和金相試驗(yàn)才能發(fā)現(xiàn)。
2. 2. 5應(yīng)力腐蝕，多發(fā)于管內(nèi)壓力溫度比較大，輸送介質(zhì)具有腐蝕性的管道中，例如蒸汽管線，含氯化物的奧氏體不銹鋼管道。在應(yīng)力與腐蝕性介質(zhì)的共同作用之下，管道內(nèi)壁會出現(xiàn)嚴(yán)重的點(diǎn)狀或條狀腐蝕形式，需要運(yùn)用射線、超聲波等檢測手段才能確定。
2. 2. 6氫腐蝕，在高溫高壓作用之下，外界環(huán)境中的氫原子深入到管道鋼材內(nèi)部，使其機(jī)械性能變劣，導(dǎo)致鋼材的強(qiáng)度與韌性出現(xiàn)明顯下降的后果。當(dāng)管道的材質(zhì)為低合金鋼和高強(qiáng)度不銹鋼的時(shí)候，最容易發(fā)生氫腐蝕。這類腐蝕的主要檢測手段為超聲波檢測，另外需要配合金相與含碳量分析。
2. 2. 7磨損腐蝕，其發(fā)生的原因有兩種:一是氣體、液體介質(zhì)中的微小固體顆粒對管道內(nèi)壁的摩擦;二是液、固體介質(zhì)與管道內(nèi)壁發(fā)生相對運(yùn)動產(chǎn)生的摩擦。當(dāng)摩擦作用破壞掉內(nèi)壁保護(hù)膜之后，該腐蝕速度會加快。通過檢測管壁厚度，即可知道磨損腐蝕的程度。
2. 3脆性破壞
脆性破壞的表現(xiàn)特點(diǎn)是斷裂速度極快，往往發(fā)生在瞬間，幾乎沒有塑性變形過渡，管道直接碎裂成為碎片。這種情況多發(fā)于低溫高壓狀態(tài)，雖然管道材質(zhì)的應(yīng)力依然很強(qiáng)，但是山于管道材質(zhì)存在缺陷，焊接處熱應(yīng)力未消退，于是這些缺陷處的韌性降低，對壓力的敏感度降低，很容易發(fā)生管道脆性破壞。
2. 4疲勞破壞
金屬材料發(fā)生疲勞的原因是反復(fù)增加和降低載荷的結(jié)果。疲勞破壞的特點(diǎn)是在反復(fù)載荷以后沒有明顯的塑性變形，裂紋的發(fā)展較為緩慢。產(chǎn)生疲勞破壞的主要原因是:泵站、動力設(shè)備等機(jī)械安裝不平衡，產(chǎn)生的過震效應(yīng)通過管道得到放大;管道在內(nèi)外壞境的影響下，熱脹冷縮作用使其反復(fù)變形。
2. 5蠕變破壞
蠕變是一種緩慢變化的過程，隨著使用時(shí)間的增加，管道在高溫高壓的作用之下，出現(xiàn)管壁變薄、管徑增粗的變化，最后發(fā)生管壁破裂。蠕變破壞不易被發(fā)現(xiàn)，檢測困難，待破壞發(fā)生之后，管道塑性變形明顯，金相組織變化明顯，所以蠕變破壞的危害性與破壞力都比較大。蠕變破壞的預(yù)防需要從管道的選材、加工、熱處理、鋪設(shè)安裝等全方位加以控制。
2. 6沖刷磨損減薄破壞
沖刷磨損減薄破壞的特點(diǎn)是:材料的塑性變形較大，斷面不整齊呈犬牙狀，碎片少。及時(shí)更換管壁過薄的管道和防止長期超壓輸送是避免此類破壞事故的方法。
3壓力管道的防護(hù)措施
壓力管道的防護(hù)措施完全表現(xiàn)在檢驗(yàn)檢測方面，離開它就無法有效保證壓力管道的運(yùn)行安全，也就談不上防護(hù)了。壓力管道的檢驗(yàn)分為役前檢驗(yàn)、在線檢驗(yàn)和全面檢驗(yàn)。
3. 1役前檢驗(yàn)
役前檢驗(yàn)是壓力管道在制造安裝之后，正式使用之前，由專業(yè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行的應(yīng)用資格的審查與檢驗(yàn)。役前檢驗(yàn)不屬于壓力管道使用單位的職責(zé)，故不在此討論。
3. 2在線檢驗(yàn)
在線檢驗(yàn)指的是在壓力管道正常使用的狀態(tài)中，使用單位對管道進(jìn)行的宏觀的、常規(guī)的檢驗(yàn)，是在不拆除保溫層與防護(hù)層的前提下，在一年內(nèi)按照一定的時(shí)間周期進(jìn)行檢驗(yàn)。在線檢驗(yàn)的內(nèi)容有:(1)泄漏檢查，檢查重點(diǎn)是管道外觀、焊縫、閥門等;(2)檢查管道的振動以及與相鄰物的摩擦情況;(3)檢查保溫層或防護(hù)層是否破損;(鈞檢查各個(gè)操控部件與固定螺栓的使用情況;(5)檢測管壁，使用超聲波等技術(shù)手段檢測壁厚，記錄腐蝕、變形情況。
3. 3全面檢驗(yàn)
全面檢驗(yàn)指的是在暫停使用壓力管道的前提下，對管道進(jìn)行內(nèi)外全方位的檢驗(yàn)，該檢驗(yàn)周期一般為每6年進(jìn)行一次。全面檢驗(yàn)包括宏觀檢查和測厚。測厚的重要的技術(shù)手段是無損探傷與理化檢驗(yàn)。
3. 3. 1宏觀檢查的內(nèi)容包括:(1)在線檢驗(yàn)的全部項(xiàng)目;(2)管道外壁的腐蝕、變形、損傷、溫度、固定、連接等;(3)管道連接處的焊接、管道彎頭是否有異常。
3. 3. 2測厚:在管道易受介質(zhì)沖刷及積液部位，根據(jù)管道直徑選擇若干測厚點(diǎn)，對管壁進(jìn)行厚度檢測。管道直徑越大，選擇的測厚點(diǎn)數(shù)量越多，最少選擇3個(gè)點(diǎn)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常的時(shí)候，需在異常部位增加測厚點(diǎn)數(shù)量，以便進(jìn)一步確定損傷情況。
3. 3. 3無損探傷:使用射線或超聲波，在管道外壁對管道內(nèi)部進(jìn)行損傷探測，可以發(fā)現(xiàn)腐蝕裂紋、應(yīng)力跡象、焊接裂隙、管壁厚度變化等安全隱患。
3. 3. 4理化檢驗(yàn):運(yùn)用化學(xué)分析、硬度測定、金相組織檢查、機(jī)械性能試驗(yàn)等手段，抽查不同部位、不同深度的管壁材質(zhì)，可以更加精確地判定管道的破裂傾向，可以全面地了解管道的安全情況。
4結(jié)語
總之，保證壓力管道的正常運(yùn)行是一件很嚴(yán)肅的工作，了解掌握壓力管道破壞類型與正確的防范措施，是防止壓力管道發(fā)生安全事故的有效保障，對于維護(hù)社會安定、保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全有著重要的意義。
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