压力管道的用途\损伤类型及产生原因

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【摘要】压力管道属于特种承压设备，具有爆炸的危险性。因此，要加强对压力管道常见的事故破坏形式以及原因进行分析，做好质量检测工作，保证压力管道的运行安全。本文将进行详细分析，以供参考。

【关键词】压力管道；事故破坏；原因；检测

中图分类号：TG457文献标识码： A

一、前言

压力管道是常见的特种设备之一，与压力容器相比难度较大，具有管理时间短、管理不规范、执行不到位等问题。因此，要加强对压力管道的管理。

二、压力管道现状

近些年来，压力管道在实际使用过程中发生的事故呈递增趋势。其中的原因有很多，但其中相当一部分，与设计、制作、安装过程中有着相当大的关系。据国内某石化企业对几年的管道事故统计分析显示，管道事故次数约占全部工艺事故的43%，其中材料以及制造质量引起的占18.9%，因焊缝施工质量或失效引起的占51.4%。由于我国对压力管道管理时间较晚，重视程度不足，在安装过程中有许多模糊的地方。在这里，我根据近年的工作实际，对压力管道监督检验过程中的一些问题，和大家一起讨论和学习。

三、压力管道常见事故破坏形式及原因

在实际使用过程中，由于在设计、制造、安装及运行管理中存在各类问题，压力容器及压力管道的爆炸、泄露、破裂等破坏性事故时有发生。一般出现事故主要是由以下情况造成的：总的来说有设计原因、制造原因、使用原因。具体说有设计方法、设计准则、强度计算、应力分析、安全裕度设置和材料选择原则粗制滥造、错用材料、等，尤其是焊缝质量低劣，没有执行严格的质量管理制度，安装不符合技术要求、安装附件规格不对、质量不好，以及在运行中超压、超负荷、超温，没有执行定期检验制度等。

压力容器与管道破坏事故原因大体有以下几类：因超压造成过度的变形，因存在原始缺陷而造成的低应力脆断，因环境或介质影响造成的腐蚀破坏，因交变载荷而导致发生的疲劳破坏，因高温高压环境造成的蠕变破坏等。通常情况下压力容器的破坏主要取决于三个基本因素：应力水平、材料性能和缺陷危害度。

1、脆性破坏是在低应力状态下发生的破裂，故又称低应力破裂。绝大多数发生在材料的屈服极限以下，破坏时没有或者有很少的塑性变形。脆性破坏的基本原因是材料的低温脆性和严重缺陷引起的缺口效应。实际上，脆性破坏并不一定都是由低温脆性引起，脆性破坏事故中材料缺陷往往是主要原因，而其中尤以应力集中产生的裂纹性缺陷引起的事故所占比例较高。

2、疲劳破坏是压力容器或管道长期受到反复加压和卸载的交变载荷作用出现的金属材料疲劳，而产生的一种破坏形式。疲劳破坏一般是从应力集中的地方开始。这些高应力集中在反复的载荷作用下，会使受力最大的晶粒产生塑性变形并逐渐发展成微小裂纹。裂纹两端在交变应力作用下不断扩展，最后导致容器的破坏。疲劳破坏的发生，是由于交变载荷以及局部应力过高所引起。所谓疲劳设计，实际上主要是开孔部位的强度校核，如果该部位的疲劳强度能满足要求则其它部位的疲劳强度一般就不成问题。蠕变破坏是和材料抗蠕变性能密切相关的一种破坏形式，金属材料在一定的温度和载荷作用下，随时间而缓慢产生塑性变形的现象称为蠕变。高温、应力和时间是蠕变发生的三要素。

3、蠕变破坏的发生，需经过较长一段时间的高温下的外力载荷，破坏应力低于材料在使用温度下的强度极限。产生蠕变破坏的部位主要位于管道弯头、三通及纵、环焊缝、丁字口焊缝，存在高拉伸应力的局部区域等。制造中的夹杂及管道安装焊接缺陷的应力集中，对蠕变破坏也起着加速作用。

4、韧性破坏（延性破坏）是材料承受过高的压力，以至超过了它的屈服极限和强度极限，因而使它产生较大的塑性变形，最后发生破裂的一种破坏形式。

四、压力管道的焊接技术

在压力管道的安装工程中，主要的焊接技术包括有：

1、组对和定位

焊接人员在进行焊接作业前，要首先选择恰当的接头，保证其同钝边大小、坡口形式以及组对间隙之间的合适，从而更好的提高焊接的质量，防止在管道接头的背面出现焊瘤、内凹、未焊透等问题。

2、填充层

在进行焊接前，焊接人员要首先清理干净打底层的焊渣。在焊接过程中，焊接人员要严格的遵循中间稍快、两侧稍慢的焊接原则对运条进行摆动，以确保填充层焊道的平坦性。要保证坡口的两侧不产生夹角(深沟)，并防止出现层间夹渣等问题。

3、打底层

在进行打底层的焊接时，要采用长弧先进行焊点的预热，在坡口出现汗珠状铁水时立即将电弧压低，并自右向左的来回横摆。向下进行灭弧，并形成首个熔池座。在二次起弧时，要将电弧尽量的对准坡口的内角，并往上顶焊条，确保电弧能够完全的在管壁内部，从而尽可能的防止管壁背面出现凹陷。

4、盖面层

焊接人员在进行盖面层的焊接作业时，应采取同填充层焊接相同的技术方法进行操作。在摆动焊条时要注意均匀性，以确保焊缝成形时的美观。同时，要确保焊缝的余高在2mm左右，盖面焊道的两侧超出坡口的边缘约2mm。

5、封底层

在盖面层的焊接完成后，要重新熔化压力管内的焊道，并进行封底焊接处理，以便于使压力管内部的焊缝在高低、宽窄方面保持一致性，从而确保焊接的圆滑过渡和成形美观。同时，还要消除压力管道中焊道上存在的缩孔、焊瘤、凹陷等问题。

6、焊接后

在压力管道的焊接完成后，焊接人员要严格的按照相应规定对焊接项目进行压力试验、X光探伤检验以及焊口防腐蚀处理等等检验，确保焊接项目的质量。

五、压力管道全面检验的内容及重点检验项目

根据管道检规的要求，全面检验主要包括：外观检查、壁厚测定、耐压试验和泄露试验，并根据管道的具体情况,对压力管道进行无损检测。与压力容器相比，管道检验分散，检验工作量大，因此在检验中，应该有所侧重，抓住其中的重要项目，进行详细的分析和测定。全面检验中需要重点检查的项目有以下几项：

1、支吊架检查

管道的支吊架选用和设置是否合理，将会对管系应力水平和端部作用力大小产生很大影响，从而影响管道的使用寿命，所以必须慎重对待。在进行此项检查时，一是要注意支吊架的种类是否存在混用的现象;二是要注意支吊架的设置是否满足要求。

2、管道受压零部件的检测

对于弯头、法兰、阀门、流量计、补偿器这些零部件，在检验中也应该作为重要的检测项目。详细检查连接螺栓与法兰材料是否匹配，检查法兰是否有腐蚀和泄露现象；检查流量计的材料与管道介质是否相容；检查补偿器的选用和安装是否符合设计图纸的要求。

3、壁厚测定

管道在正常运行时需要一定的强度和稳定性，这就要求管道必须满足一定的壁厚要求。管道壁厚计算公式在相应的管道设计规范中均可查找，当管道的全面减薄量超过公称厚度的10%时应进行耐压强度试验。因此，获得准确的壁厚减薄数据是非常重要的。在进行壁厚测定时，要选择具有代表性的测厚点，接管部位、制造成型时壁厚减薄部位、冲蚀部位等都是测厚点。

4、无损检测

通过对压力管道进行无损检测，可以了解管道焊缝的内部和表面状况，及时发现管道焊缝所存在的裂纹，从而避免压力管道因裂纹的存在而发生泄漏、爆炸等安全事故。

（1）表面无损检测。表面无损检测通常采用磁粉或渗透检测进行,磁粉检测多应用于碳钢管道，渗透检测多应用于不锈钢管道。表面无损检测可以有效地检测出焊缝的表面、近表面缺陷。

（2）焊缝

内部无损检测。对于焊缝的内部缺陷多应用射线或超声检测方法。射线或超声能有效地检测出焊缝内部的气孔、条渣、未焊透、未熔合、裂纹等焊接接头内部缺陷。检测比例应满足相关规程的要求,在条件允许的情况下,应扩大抽查比例。

5、安全附件

安全附件主要检查压力表的量程是否合适，精度是否符合要求，是否在检验有效期内；安全阀的选用及安装是否符合设计要求，开启压力小于设计压力，安全阀是否按时进行校验。

六、结束语

总之，压力管道的安全至关重要。要加强对压力管道的管理，杜绝危险隐患的发生，保证管道的正常稳定运行。

参考文献

［１］宋继红．中国压力设备安全形势与对策［Ｊ］．压力容器，2011

［２］李平，我国在用压力容器检验现状及发展趋势［Ｊ］．石化技术，2012

［３］刘应平．在用压力管道若干常见缺陷的分析与检验［Ｊ］．工业安全与防尘，2011