【正文】 下的材料氫損傷和高溫下的材料脆化損傷。如高溫、高壓臨氫設(shè)備及管道一般設(shè)計(jì)壽命大約在10萬小時(shí)左右，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，特別在超過設(shè)計(jì)壽命情況下，發(fā)生各類損傷和失效破壞的可能性將越來越大?！　。╞）長(zhǎng)期使用引起壓力管道的材料損傷　　管道材料損傷是指管道材料在長(zhǎng)期運(yùn)行中組織和性能發(fā)生變化的現(xiàn)象。　　（2）使用過程中產(chǎn)生的缺陷　　壓力管道在使用過程中，由于周圍環(huán)境、介質(zhì)、返修、載荷等因素會(huì)使壓力管道產(chǎn)生各種缺陷，常見的缺陷主要包括：　?。╝）由于環(huán)境、介質(zhì)等引起各種腐蝕缺陷；　　（b）由于長(zhǎng)期在高溫環(huán)境下運(yùn)行產(chǎn)生的材料損傷和組織缺陷；　　（c）管道在交變載荷、振動(dòng)作用下引起的疲勞裂紋；　?。╠）壓力管道在修理焊接引起的缺陷。在有交變載荷和溫度變化的環(huán)境下，條形夾渣內(nèi)的熔渣與金屬的膨脹系數(shù)相差懸殊導(dǎo)致產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，從而引發(fā)裂紋產(chǎn)生。夾渣洞穴中填充著非金屬的夾雜物，會(huì)影響焊縫的致密性，從而影響材料的性能，根據(jù)其截面的大小成正比例的降低材料的抗拉強(qiáng)度，但夾渣對(duì)屈服強(qiáng)度影響較小，但使材料的冷彎、沖擊性能大幅度減低。　　5）夾渣缺陷　　夾渣也是焊縫中最常見的焊接缺陷?！　　　‘a(chǎn)生的主要原因有：　?。╝）焊接過程中，焊接運(yùn)條不當(dāng)，焊接速度太快，致使熔化金屬冷卻太快，焊縫熔溶金屬中氣體在成形冷卻前未能來得及逸出，在焊縫金屬內(nèi)部或表面形成的孔穴。因此，成串或密集氣孔要比單個(gè)氣孔危險(xiǎn)得多，表面氣孔對(duì)材料的彎曲和沖擊性能影響較大，因此表面氣孔要比埋藏的氣孔危險(xiǎn)。氣孔缺陷的存在破壞了管道焊縫的連續(xù)性，使管道的承載的有效截面積減小，從而降低焊縫的機(jī)械性能和承載能力?！　　　∥慈酆先毕莓a(chǎn)生的原因主要有：　　（a）焊接電流過小，運(yùn)條不當(dāng)，使填充金屬在未全部熔透前就互相黏結(jié)在一起，而在其另以側(cè)卻形成了漏焊孔洞；　?。╞）使用電流過大，致使焊條的后半截由于過熱而發(fā)紅，造成熔化太快，當(dāng)焊件邊緣尚未熔化時(shí)，焊條的熔化金屬已經(jīng)覆蓋上去，形成未熔合。一方面，由于存在未熔合缺陷，減少了焊縫的有效截面積，使得壓力管道的承載能力和機(jī)械性能顯著的降低。尖而細(xì)未焊透比較危險(xiǎn)，它將引起的嚴(yán)重的應(yīng)力集中，在交變載荷作用下，未焊透不規(guī)則的邊緣，將可能逐步擴(kuò)展形成裂紋，成為壓力管道潛在破壞的裂紋源?！　　　【鸵话愣?，產(chǎn)生未焊透的原因主要有：　?。╝）焊接電太小，運(yùn)條速度太快，角度不對(duì)或電弧偏吹，未能使已熔化的金屬焊條與焊件的邊緣或底層充分熔合，從而形成未焊透；　?。╞）焊件對(duì)口不正確，如鈍邊太厚，間隙太小；　?。╟）銹污等臟物未清理干凈，或有熔渣，阻礙了焊層之間的熔合?！　?）未焊透缺陷　　未焊透是一種嚴(yán)重的焊接缺陷，可以分為根部未焊透、邊緣未焊透、層間未焊透等。它不僅會(huì)使焊接結(jié)構(gòu)報(bào)廢，還可能會(huì)使壓力管道破裂造成嚴(yán)重事故。在交變載荷下，裂紋尖端的高應(yīng)變區(qū)極易使裂紋尖端萌生新的裂紋，并使裂紋擴(kuò)展，降低結(jié)構(gòu)的疲勞壽命?！　　　×鸭y會(huì)引起嚴(yán)重的應(yīng)力集中，嚴(yán)重破壞了材料的連續(xù)性，降低材料的強(qiáng)度；如強(qiáng)度較高而韌性較低的材料，或者材料已發(fā)生劣化，則極易發(fā)生低應(yīng)力脆斷?！　毫艿雷畛Ｒ姷暮附尤毕轂椋何春竿浮⑽慈酆?、氣孔、夾渣和裂紋；　　最常見的焊縫形狀缺陷為：咬邊、錯(cuò)邊?！　∫睙捜毕?，如縮管、氣孔非金屬夾雜物等；　　軋制缺陷，如夾層、折疊、發(fā)紋、拉痕、白點(diǎn)等；　　機(jī)加工缺陷，幾何形狀或尺寸不符、沖壓裂紋等；　　熱處理過程中產(chǎn)生得缺陷，如材料變脆、熱處理裂紋等?！　∑溆酁镚C2工業(yè)管道。　　符合下列條件之一的工業(yè)管道為GC1級(jí)：　?。?）輸送GB504485《職業(yè)接觸毒物危害程度分級(jí)》中規(guī)定的毒性程度為極度危害介質(zhì)、高度危害氣體介質(zhì)和工作溫度高于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的高度危害液體介質(zhì)的管道；　?。?）輸送GB501601999《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》及GB500162006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)定的火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類可燃?xì)怏w或甲類可燃液體，；　　（3），并且設(shè)計(jì)溫度大于或者等于400℃的管道。其中，石油天然氣管道的安全監(jiān)督管理還應(yīng)按照《安全生產(chǎn)法》、《石油天然氣管道保護(hù)法》等法律法規(guī)實(shí)施。8 壓力管道的檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)　　主要內(nèi)容　　　　　　前言　　什么是壓力管道？　　根據(jù)最新的《特種設(shè)備目錄》（2014年）定義，壓力管道是指利用一定的壓力，用于輸送氣體或者液體的管狀設(shè)備，（表壓），介質(zhì)為氣體、液化氣體、蒸汽或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體，且公稱直徑大于或者等于50mm的管道。　　公稱直徑小于150mm，（表壓）的輸送無毒、不可燃、無腐蝕性氣體的管道和設(shè)備本體所屬管道除外?！　∈裁词枪I(yè)管道？　　工業(yè)管道是指企業(yè)、事業(yè)單位所屬用于輸送工藝介質(zhì)的工藝管道、公用工程管道及其他輔助管道，劃分為GC1級(jí)、GC2級(jí)、GC3級(jí)?！　》弦韵乱?guī)定的工業(yè)管道為GC3級(jí)：　　輸送無毒、非可燃液體介質(zhì)，并且設(shè)計(jì)溫度大于20℃但是小于185℃的管道?！　　　　　　　　　　　　。?）制造安裝過程中產(chǎn)生的缺陷　　壓力管道在制造安裝的過程產(chǎn)生的缺陷包括管道材料冶煉、軋制、機(jī)加工、焊接、熱處理等過程中產(chǎn)生的缺陷?！　」艿篮附尤毕菔菈毫艿乐衅毡榇嬖谝彩亲疃嗟娜毕荨！　?）裂紋缺陷　　裂紋是最危險(xiǎn)的缺陷，按其發(fā)生的原因分為管道原材料裂紋、焊接不當(dāng)產(chǎn)生的裂紋、管道材料熱處理不當(dāng)產(chǎn)生的裂紋、管道過載產(chǎn)生的裂紋、腐蝕產(chǎn)生的裂紋及交變載荷產(chǎn)生的疲勞裂紋等（其中有些是使用過程中產(chǎn)生的裂紋）。一般講，缺陷造成的應(yīng)力集中越嚴(yán)重，脆性斷裂的危險(xiǎn)性越大。對(duì)壓力管道安全使用而言，裂紋的危害性最大。因此是工程上嚴(yán)格控制的一種嚴(yán)重缺陷，在一般的標(biāo)準(zhǔn)中是裂紋是不允許存在的。在壓力管道中，由于其焊接方法采用單面焊，極易在管道內(nèi)表面產(chǎn)生根部未焊透缺陷?！　∥春竿溉毕莸奈：κ菧p少了焊縫的有效截面積，降低了管道的承載能力和機(jī)械性能?！　?）未熔合缺陷　　未熔合也是一種在焊接過程中不當(dāng)引起的嚴(yán)重的焊接缺陷。另一方面未熔合缺陷兩端比較細(xì)，容易引起的管道的應(yīng)力集中，在載荷或交變載荷作用下，將可能逐步擴(kuò)展形成裂紋，成為潛在破壞的裂紋源?！　?）氣孔缺陷　　氣孔是管道焊接過程中焊縫中最常見的焊接缺陷。當(dāng)氣孔面積占截面積的5%以下時(shí)，氣孔對(duì)靜強(qiáng)度的影響較小，但當(dāng)成串氣孔總面積超過焊縫截面積的20%時(shí)，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度極限會(huì)急劇下降。氣孔使有效截面積減少10%時(shí)，材料的疲勞強(qiáng)度則下降50%。　?。╞）焊條受潮，焊條涂層太薄，藥皮剝落而芯銹；焊條烘干時(shí)溫度太高，使藥皮成分變質(zhì)失效；　?。╟）焊接過程中焊件未清理干凈；　　（d）焊接過程中，氣體來不及從焊縫中逸出；電流過大；　　（e）焊接周圍環(huán)境濕度過大等。夾渣存在尖銳的棱角邊界，其尖角處易引起應(yīng)力集中，其危害性比氣孔缺陷嚴(yán)重，特別是條形的連續(xù)夾渣。單個(gè)間斷小球狀的夾渣物影響較小，而細(xì)小的線狀的連續(xù)夾渣相對(duì)影響較大些?！　　　A渣產(chǎn)生的原因主要是焊件邊緣及焊層之間未清理干凈；焊接電流太小，而焊條太粗；焊件坡口角度過小，加上運(yùn)條不當(dāng)，致使焊渣與鐵水分離不清，阻礙了焊渣上浮；熔化金屬凝固太快，熔渣來不及浮出；焊件與焊條的化學(xué)成分不相宜等?！　。╝）腐蝕缺陷　　在用壓力管道常見腐蝕缺陷主要有：　　均勻腐蝕（與材料和介質(zhì)有關(guān)）；　　點(diǎn)腐蝕（孔蝕）（與材料和介質(zhì)有關(guān)）；　　沖刷腐蝕（與部位和介質(zhì)流速以及介質(zhì)中的顆粒含量有關(guān)）；　　晶間腐蝕（主要與介質(zhì)和材料有關(guān)）；　　應(yīng)力腐蝕（與介質(zhì)，應(yīng)力，材料有關(guān)）；　　縫隙腐蝕（與介質(zhì)、材料、結(jié)構(gòu)縫隙有關(guān)）；　　氫腐蝕（與氫介質(zhì)、高溫、壓力、材料有關(guān)）；　　電偶腐蝕（與介質(zhì)、相接觸的多種金屬材料有關(guān)）；　　有保溫腐蝕（與介質(zhì)、材料、溫度有關(guān)）；　　無保溫腐蝕（與周圍環(huán)境有關(guān)）；　　管道與支架局部接觸處腐蝕。壓力管道材料長(zhǎng)期在高溫下運(yùn)行，材料會(huì)發(fā)生損傷?！　?guó)內(nèi)外不少石油化工企業(yè)高溫臨氫管線在服役未滿10萬小時(shí)曾發(fā)生過嚴(yán)重的破壞事故。高溫蒸汽管道的管材一般為低碳鋼和低合金鋼。低碳鋼和低合金鋼管道高溫長(zhǎng)期服役后的材料損傷形式主要為珠光體球化和石墨化?！　　　毫艿烙玫吞间撆c低合金鋼一般在常溫下組織為鐵素體+珠光體?！　≈楣怏w組織中滲碳體的球化及其聚集過程是通過滲碳體的溶解、碳原子在固溶體中的擴(kuò)散以及由α固溶體中析出滲碳體幾個(gè)步驟組成。在一定的溫度下，時(shí)間愈長(zhǎng)，球化愈完全?！　′摪l(fā)生珠光體球化后，會(huì)使鋼的室溫強(qiáng)度顯著降低?！　　　′撛诟邷?、應(yīng)力長(zhǎng)期作用下，由于珠光體內(nèi)滲碳體（Fe3C）分解出游離石墨的現(xiàn)象叫做石墨化。時(shí)間愈長(zhǎng)，石墨球愈嚴(yán)重?！　∈F(xiàn)象只在高溫下發(fā)生，低碳鋼當(dāng)溫度在450℃以上、℃以上長(zhǎng)期工作后都可能發(fā)生石墨化?！　∫话沅摪l(fā)生石墨化的時(shí)間需要幾萬小時(shí)，所以電廠高溫下長(zhǎng)期運(yùn)行的過熱器管子和主蒸汽管道的主要檢查管子的金相組織變化（石墨化和珠光體球化）及對(duì)管子材料力學(xué)性能的影響?！　　　〗饘俨牧显陂L(zhǎng)時(shí)間恒溫（高溫）和不超過其屈服強(qiáng)度的恒應(yīng)力作用下發(fā)生緩慢塑性變形的現(xiàn)象稱為蠕變。同時(shí)，蠕變也使晶格歪曲、破碎和材料硬化，使繼續(xù)滑移受到限制。但在高溫下金屬的晶界首先發(fā)生軟化，蠕變得以發(fā)生和繼續(xù)，一直延續(xù)到斷裂。在斷裂之前宏觀上表現(xiàn)出宏觀變形不斷增加。　?。╠）壓力管道使用過程中，如果返修或檢修不當(dāng)，也會(huì)產(chǎn)生新的缺陷?！　　≡谟霉I(yè)壓力管道定期檢驗(yàn)是通過一系列的檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)對(duì)壓力管道安全性能作出全面、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。通過這些手段我們來發(fā)現(xiàn)管道中較為明顯的表面缺陷。通過上述這些檢測(cè)項(xiàng)目，我們可以進(jìn)一步獲得管道內(nèi)部可能存在的缺陷或材料變化狀況。而對(duì)于后者，則要求了解其基本原理、實(shí)施方法、工藝要點(diǎn)、適用范圍與不適用場(chǎng)合、優(yōu)點(diǎn)和局限性?！　『暧^檢查（目視檢查、放大鏡檢查、焊縫檢驗(yàn)尺測(cè)量、手電筒照射檢查、內(nèi)窺鏡檢查、紅外成像儀檢查等）　　電阻測(cè)定　　無損檢測(cè)（射線、超聲波、磁粉、滲透檢測(cè)等）　　理化檢驗(yàn)（化學(xué)成分分析、金相檢驗(yàn)、硬度測(cè)試等）　　 宏觀檢查　　宏觀檢查是壓力管道檢驗(yàn)最基本的檢驗(yàn)方法?！　毫艿赖暮暧^檢查包括目視檢查、放大鏡檢查、焊縫檢驗(yàn)尺測(cè)量、手電筒照射檢查、使用游標(biāo)卡尺、卡鉗、鋼板尺、卷尺檢查、測(cè)厚儀測(cè)量、內(nèi)窺鏡檢查、紅外成像儀檢查、防腐層檢測(cè)儀檢查和電火花檢測(cè)儀檢查。這種檢查包括核實(shí)材料、組件、尺寸、接頭的制備、組對(duì)、焊接、粘接、釬焊、法蘭連接、螺紋或其它連接方法、支承件、裝配以及安裝等的質(zhì)量是否達(dá)到規(guī)范和工程設(shè)計(jì)的要求。結(jié)構(gòu)后看表面　　從宏觀到微觀　?。?）檢測(cè)內(nèi)容　　防腐層檢查　　位置檢查　　支吊架檢查　　陰極保護(hù)裝置檢查　　標(biāo)識(shí)檢查　　表面腐蝕檢查　　　　目視檢查時(shí)，有時(shí)采用一些器具輔助檢查，如對(duì)肉眼檢查有懷疑的部位，可用5～10倍放大鏡做進(jìn)一步觀察?！　　　『附訖z驗(yàn)尺是利用線紋和游標(biāo)測(cè)量等原理，檢驗(yàn)焊接件的焊縫余高、錯(cuò)邊量、焊腳高度、焊角厚度（焊喉）、咬邊深度、點(diǎn)蝕深度等的計(jì)量器具。下面將對(duì)幾種常規(guī)尺寸的測(cè)量方法進(jìn)行介紹?！　　　。?）焊縫錯(cuò)邊量的測(cè)量　　首先將主尺的工作面平行于管道的軸線方向緊貼著焊縫的一側(cè)，然后滑動(dòng)高度尺與焊縫的另一側(cè)接觸，此時(shí)高度尺的所指示值，即為錯(cuò)邊量尺寸?！　　　。?）焊角厚度（焊喉）的測(cè)量　　首先把工作面兩側(cè)分別與焊件靠緊，并滑動(dòng)高度尺與焊點(diǎn)接觸，高度尺所指示值即為焊角厚度（焊喉）尺寸?！　　　　　　　榱四苡行У赜^察到管道表面變形、腐蝕凹坑等缺陷，在對(duì)管道做目視檢查時(shí)，可用手電筒貼著管道表面平行照射，此時(shí)管道表面的微淺坑槽和細(xì)微裂紋都能清楚地顯示出來，鼓包和變形的凹凸不平現(xiàn)象也能夠看得更清楚。若從背面看，游標(biāo)是一個(gè)整體。游標(biāo)上部有一緊固螺釘，可將游標(biāo)固定在尺身上的任意位置。深度尺與游標(biāo)尺連在一起，可以測(cè)槽和筒的深度。　　　　壓力管道常用的公稱直徑尺寸公稱直徑大外徑小外徑公稱直徑大外徑小外徑DN15φ22φ18DN150φ168φ152DN20φ27φ25DN200φ212φ212DN25φ34φ32DN250φ273φ273DN32φ42φ38DN300φ324φ325DN40φ48φ45DN350φ356φ377DN50φ60φ57DN400φ406φ426DN65Φ76（73）φ73DN450φ457φ480DN80φ82φ82DN500φ508φ530DN100φ114φ108DN600φ610φ630DN125φ140φ133　 　 　 　?。?）讀數(shù)　　讀數(shù)時(shí)首先以游標(biāo)零刻度線為準(zhǔn)在尺身上讀取毫米整數(shù)，即以毫米為單位的整數(shù)部分。如有零誤差，則一律用上述結(jié)果減去零誤差（零誤差為負(fù)，相當(dāng)于加上相同大小的零誤差），讀數(shù)結(jié)果：L=整數(shù)部分+小數(shù)部分－零誤差　?。?）讀數(shù)實(shí)例　?、僭谥鞒呱献x出副尺零刻度線以左的刻度，該值就是最后讀數(shù)的整數(shù)部分。　　②副尺上一定有一條與主尺的刻線對(duì)齊，在副尺上讀出該刻線距副尺的零刻度線以左的刻度的格數(shù)，就得到最后讀數(shù)的小數(shù)部分。　　　?、蹖⑺玫降恼麛?shù)和小數(shù)部分相加?？ㄣQ根據(jù)不同的測(cè)量用途可以分為內(nèi)卡鉗和外卡鉗。它們本身都不能直接讀出測(cè)量結(jié)果，而是把測(cè)量得的長(zhǎng)度尺寸，在鋼直尺上進(jìn)行讀數(shù)，或在鋼直尺上先取下所需尺寸，再去檢驗(yàn)零件的尺寸是否符合相關(guān)要求。　　用內(nèi)卡鉗測(cè)量孔的直徑時(shí)，要使兩鉗腳測(cè)量面的連線垂直并相交于內(nèi)孔軸線，測(cè)量時(shí)一個(gè)鉗腳靠在孔壁上，另一個(gè)鉗腳由孔口略偏里面一些逐漸向外測(cè)試，并沿孔壁的圓周方向擺動(dòng)，當(dāng)擺動(dòng)的距離最小時(shí)，內(nèi)卡鉗的開口尺寸就是內(nèi)孔直徑。使用內(nèi)卡鉗時(shí)，其取尺寸方法與外卡鉗一樣，只是在鋼尺的端面須靠著一個(gè)輔助平面，內(nèi)卡鉗的