管道缺陷论文

管道缺陷论文（精选8篇）

管道缺陷论文 篇1

1 低温环境下影响管道焊接质量因素分析

1.1 操作人员的工作技能水平以及思想意识有待提高

一个好的焊工人员首先要掌握较好的操作技能, 无论国家, 还是焊工本人、用人单位都非常重视。正式上岗前必须要通过众多严格的技能培训及实战演练, 因为保证焊接质量的前提是拥有熟练的操作技能。在培训过程中应具有较强实际性, 比如模拟现场实际施工工况。此外, , 一般来说一个优秀的焊工都拥有一个良好的质量意识以及职业习惯, 焊前应尽量避免不受外界因素所干扰, 努力做到从心态以及工件准备到焊材准备等都充分到位;并在转下道工序之间务必做好全方位的质量检查。

1.2 关于焊接设备的性能分析

焊接设备的选型与焊接工艺的制订应同时进行。该项工作的特点是较大的投资, 如果选择不当, 将会遭受巨大的损失及各种不利影响等。因此在保证施工进度以及焊接质量的前提下, 尽可能的选择成本低的焊接设备来得到最大的经济效益。流水作业是管道焊接施工的一个特点, 某一个焊工只焊接每个焊口的一道焊缝, 并且焊接工艺的参数控制在正常范围内, 因此焊接设备的选型就有了多种选择。但是其流水作业的形式以及野外施工的特殊环境也对焊机的可靠性做出了严格的要求。笔者在这大致总结出焊接设备保证管道焊接施工正常的一般要求如下:

性能必须要满足使用要求, 而且容量有较大裕量, 故障率低并且现场有应急抢修。焊机组合尽量采用积木式结构, 例如移动式电站十直流弧焊电源+送丝机。移动式电站可选五十千瓦的 (若施工地区的海拔超过三千米时应选择七十五千瓦的为佳) , 它可同时带动两台额定电流为四百安培的弧焊电源, 当焊接电流不超过二百五安培时基本能满足要求。

另外, 焊接设备一般来说都采用逆变焊机ZX7-500S, 但在野外施工时应采取轮式拖拉机;此外, 在低温环境的影响下, 会影响焊接设备的仪表等其它灵敏部件从而不够精确, 因此耐寒性也对焊接设备提出了严格要求。

1.3 材料选用

材料选取中 (包括焊材、母材等都是由相关专业人员经过仔细计算、筛选并经过试验而选定的) , 我们一般认为在选材中的原则是:不仅能确保满足各种技术数据的要求, 还要可焊性好以及较易采购。当然, 在焊材的管理以及发放过程中应按严格遵循与之相关的文件要求, 其中焊丝的清洗一般采用酒精或者丙酮, 但要适度;放置的时间一般都控制在二到四小时之间, 最好是先清理再使用。如果表面的污垢不易清洗掉时, 则可以采用机械方式进行处理。

1.4 焊接工艺

在焊接方法种类繁多的事实下, 已经确定焊接工艺方法时, 需要充分把产品的经济性、特点以及效率等各方面因素考虑周到。另外, 管道焊接在特殊情况下以手工电弧焊为主。目前来看广泛采用的管道焊接方法有电弧焊和闪光对焊两大类。后者曾经在前苏联的管道建设中已经广泛应用过, 但在我国目前没有实列。因此本文只涉及关于电弧焊技术 (1888年, 俄罗斯发明了手工电弧焊接技术) 。目前在我国的相关文件中一般都明确规定必须采用向下焊技术的施工工艺方法, 自动 (包括半自动) 化率必须达到70%以上。从而制订焊接工艺时这个原则是不能偏离的。管道焊接与常规焊接工序大致类似, 在工序上分为盖面、填充和打底焊三大步。在长时间的施工实践中, 人们也摸索出了焊接工艺及其组合的多种形式。

1.5 环境因素

当在雪天或是下雨天以及风速大于或是等于八米每秒时或大气相对湿度大于或等于百分之九十时将会产生一些负面影响。此外, 焊工在低温环境下操作上受保暖防护服以及人体耐寒能力的双重影响下, 能某些施工上不方便或者动作不够敏捷可, 因而在焊接过程中很容易产生失误, 从而存在焊接缺陷。

2 各工序中影响焊接质量的某些因素

2.1 焊前清理

施焊前, 焊材、坡口要清理干净, 不能有铁锈、油污等物质, 同时要避免焊材受潮, 气体保护焊时保护气流量不能过小或过大。否则将会产生气孔, 继而对焊接质量产生一定的影响。

2.2 预热除湿

因为在冬季时温度较低, 管口的内部和外部都会出现雪及霜, 使管道内壁及外壁上的水蒸汽完全蒸发掉, 因此须严格按照工艺要求进行预热, 冬季施时应采取保温措施, 而且必要时进行热处理或焊后加热。

2.3 组对

在低温环境下时, 绝不允许采取任何办法去达到组对, 同时严禁采用吊管机推管及摔管以及弹性敷设, 防止引起负面的焊接应力集中。

2.4 管口预热

当风速超过焊接相关规定的最大风速, 或者环境温度低于焊接相关规定的最低温度时, 则用密封性以及质量都较好的保一定需采温棚。但同时也要配备防爆灯, 因为防爆灯可以达到稳定棚内的温度的效果, 而且也为焊后的缓冷工作作铺垫。在管口预热时注意要均匀加热, 而且预热 (温度大约在120到200摄氏度) 时需谨慎, 以免对管道的防腐层以及其它的造成不必要的损坏, 同时注意坡口的二侧不小于75mm。

2.5 管道焊接

预热达到要求后应立即进行根焊, 以达到管口温度不受到降低过快而错过最佳时机。根焊后还需要测温, 当满足层间温度要求后方可对盖面进行填充。为了确保低温条件下的焊接的质量, 每一道焊口最好采用连续焊接来完成, 同时采取缓冷措施, 避免出现应力而对焊缝金属造成不良影响, 防止产生冷裂纹。因此每条焊缝应尽可能一次焊完, 当中断焊接时, 对冷裂纹敏感的焊件应及时采取后热、缓冷措施, 重新施焊时, 仍需按规定进行预热。

2.6 焊后工作

焊后的焊口需马上用保温被加以覆盖, 待焊口的温度小于十摄氏度时, 方可撤除保温被, 并且将表面的焊渣清除掉。

3 焊缝常见质量缺陷及预防措施

3.1 裂纹

裂纹是焊接中危害性极大的一种缺陷。在焊接应力及其它不良因素的共同影响下, 接金属原子结合力可能会遭到破坏时所产生的缝隙叫裂纹。

预防冷裂纹方法:

选用杂质少以及可焊性好的钢材作焊接材料。

对于可焊性不是很好的钢材, 以及含碳量较高或合金元素较多时, 焊前可进行预热 (温度在250℃~400℃为佳) , 焊后保温缓冷, 从而达到降低接头冷却速度的目的, 因此这可以说是防止焊接冷裂纹的有效措施。

根据实际情况采用最合理的焊接顺序以及焊接工艺参数值, 同时做到尽量减少焊接应力。

3.2 气孔

气孔是孔穴类缺陷中易常见的一种现象。气孔一般是由于熔池中的气体在熔化金属凝固时没有逸出所产生。气孔的存在减少了焊缝有效工作截面, 同时接头强度也有所降低。当有连续性气孔或者穿透性存在时, 则会对焊件的密封性产生严重影响

产生气孔的原因及预防措施

焊材、坡口上的锈、油、氧化皮未清除干净;焊前务必尽可能清除焊件坡口上的锈、油、氧化皮等, 当采用碱性焊条时, 这点及其关键。

焊条受潮;焊重要构件时焊前必须烘干。

电源电压不稳, 电流不稳;焊接电流以及焊接速度均要适中, 尽可能的多采用短弧焊。

3.3 夹渣

夹渣是指焊缝中存在的铁锈、熔渣或其它物质。其在焊道的根部以及层间都可能会存在, 其中最常见的就是层间夹渣。夹渣形状以及它们的大小各不相同, 当中呈尖锐形的夹渣危害性最大, 因为它会影响焊道的塑性, 特别是在焊道受拉应力时有可能会产生严重的应力集中。

3.4 未焊透、未熔合

众所周知, 焊接时, 接头根部未完全熔透的现象, 称为未焊透;未熔合是在焊件与焊缝金属或焊缝层间有局部未熔透的现象。未焊透或未熔合是一种比较严重的缺陷, 由于未焊透或未熔合, 焊缝会出现间断或突变, 焊缝强度大大降低, 它往往成为焊缝开裂的根源。因此重要结构中的焊接接头不允许有未焊透存在。

未焊透和未熔合的产生原因是焊接时由于焊接坡口角度太小、钝边太厚、焊条直径过大、电流过小、间隙太小等原因均易造成根部未焊透。如果焊件坡口表面氧化膜、油污等没有清除干净, 或在焊接时该处流入熔渣, 妨碍了金属之间的熔合, 或运条手法不当, 电弧偏在坡口一边等原因, 都会造成边缘不熔合。

防止未焊透或未熔合的方法是精确选取坡口尺寸, 合理选用焊接电流和速度, 坡口表面氧化皮和油污要清除干净;封底焊清根要彻底, 运条摆动要适当, 密切注意坡口两侧的熔合情况。

3.5 形状因素

是指焊缝的表面形状与原设计几何形状有偏差:如坡口加工不恰当, 导致间隙不够, 角度太小, 以及钝边太厚等;在清理层间赃物时过度, 造成坡口被打宽后, 继而形成沟槽等;手法不熟练, 线路中电流不稳定, 以及线能量输入不稳定等。

参考文献

[1]许廷强, 董立新, 王长卫.焊接冷裂纹成因及预防研究[J].内江科技.2005 (01)

[2]陈力, 郭锐.低温环境下输油管线钢焊接性能试验研究[J].石油天然

[3]何文杰, 王杰.天然气管道焊接施工质量控制措施[J].河南建材.2010 (06)

[4]赵松.浅析长输天然气管道安装过程中的焊接质量管理[J].化学工程与装备.2011 (03)

管道缺陷论文 篇2

【 关键词】工业管道；管道安装；管道焊接；焊接缺陷；缺陷预防

一.引言

工业管道安装过程中，焊接技术是工业管道连接的重要保障。工业管道经常出现渗漏及泄露事故，究其原因多半都是焊接质量不合格造成的。

二.工业管道安装过程中焊接的重要性

在整个工业管道安装中，焊接技术作为工业管道连接的重要保障，其技术是否合格，将直接关系着工业今后的投入使用。针对当前工业管道中出现的渗漏、泄露事故，深究其原因不难发现，多数是由焊接质量不合格而引起的。由此可见，在管道的正常安装使用中，焊接质量将直接影响着管道的安全性与可靠性。针对工业管道安装中焊接的重要性，主要体现在以下几个方面： 首先，面对当前工业发展规模的不断扩大，已有的工业管道已无法满足当前工业行业的发展需求，在扩大管道铺设规模的过程中，焊接作为连接新旧管道的重要途径，对管道今后的投入使用有着极其重要的作用。其次，在连接各个分段的工业管道时，焊接能够凭借自身的优势，将这些分段管道完整的联系到一起，使其在原有的基础上形成统一的整体，确保其今后的安全使用。最后，工业管道在应用中，所运输的工业物质多为液体或气体，若焊接处出现问题，将会造成液体或气体的大量外漏，在给环境造成严重威胁的同时，还会造成严重的经济损失。

三.工业管道安装过程中的焊接缺陷

1.焊接裂纹

裂纹是焊接中危害性最大的一种缺陷，它主要包括结晶裂纹、液化裂纹、延迟裂纹等几种形式。裂纹主要在焊接应力和其他相关因素的共同作用下，金属材料中原子结合被破坏，产生新界面的缝隙。由于其有延伸性，在焊道存在内应力的情况下裂纹会一直延伸扩展，直至焊道被破坏。裂缝是工业管道安装中，焊接接头中危害最大的缺陷，所以，在长输管道的施工中，裂纹缺陷是不允许存在的，不仅难于返修，而且会给管道运行带来直接影响，必须割口重焊，因此必须引起足够的重视。

2.未熔合

未熔合是指未能完全熔化结合，它包括两部分：焊道与母材之间或焊道与焊道之间。其主要发生在管道时钟1点钟和11点钟的接头位置及管道底部6点钟仰焊位置。未熔合可分为根部未熔合、层间未熔合、坡口未熔合三种。根部未熔合主要是打底过程中焊缝金属与母材金属以及焊缝接头未熔合、层间未熔合主要是施焊过程中层与层间的焊缝金属未熔合。坡口未熔合是焊缝金属与母材坡口之间的未熔合，其中根部未熔合出现的几率较大。未熔合易造成应力集中，危害性仅次于焊接裂纹。因此，未熔合缺陷在焊缝中是不允许存在的。

3.咬边

所谓咬边就是通常所说的焊道咬肉，主要是由于在焊接过程中熔敷金属未能盖住母材的坡口，在焊道边缘留下的低于母材的缺口。浅短的咬边可以不作处理，但过深的咬边会对焊道力学性能产生严重的影响，咬边将减少母材的有效截面积，在咬边处引起应力集中，降低接头强度，特别是低合金高强钢的焊接，另外咬边的边缘组织被淬硬，易引起裂纹。这都严重影响了管道输送的安全度。

4.气孔

气孔主要是在焊接时，由于熔池金属中的气体没有在熔池凝固之前及时逸出，而残留在焊缝金属的内部或者表面，形成孔穴。气孔的大小、形状、数量等均与母材材质、焊接位置、焊条性质、焊工操作技术等有关。对于形成气孔的气体，一些是原本溶解在母材与焊条钢芯中的气体；一些则是在药皮熔化过程中产生的气体，也有些来自母材上的油垢、锈迹等受热后分解产生。

四.防范焊接缺陷的預防措施

1.提高管道焊接工艺

①选择合适的坡口角度与装配间隙；选择合理的焊接电流，同时要求施工操作者对运条方式、焊条或者焊把的速度与角度等充分掌握，以满足焊件装配的间隙变化，确保焊接缝均匀。当焊角焊缝时，应注意保持正确的角度，避免焊缝尺寸不满足要求。②引弧时，尽量拉长电弧，通过预热的形式逐渐形成熔池；在收弧时，应将焊条在熔池中短暂停留，或者进行几次环形运条处理，以保证足够的焊条金属将熔池填满，以避免焊缝收尾的位置产生弧坑。③将坡口和焊层之间的熔渣认真清理干净，并铲平凹凸处，再进行焊接。适当加大焊接的电流，必要时则缩短电弧长度，并提高电弧停留时间。根据熔化的实际情况，适当调整焊条角度与运条方法，让熔渣上浮到铁水表面；正确选择焊条金属的母材与化学成分，以降低熔渣的熔点与粘度，避免产生夹渣缺陷。④在焊接前，做好准备工作。清除坡口两侧约 20-30mm 范围内的焊件表面油污；在焊接前，将焊条根据说明书中规定的时间与温度进行烘干，并选择符合规定的焊接方式。如果使用碱性焊条施焊，应尽量控制电弧长度，在风大的情况下则采取防风手段；如果焊条产生焊心锈蚀，且药皮开裂、变质、剥落、偏心时，都不能再使用，以避免气孔的产生。⑤选择合适的优质链条及焊接规范，合理安排焊接的次序与方向，减少焊接应力。另外，在焊接前还应对坡口周围的水、锈、油等污物进行认真清除，避免产生裂纹。

2. 使用先进的焊接设备

在保证工业管道焊接质量的过程中，使用先进的焊接设备，除了能提高焊接质量外，还能科学的缩短焊接时间，为整个工业管道今后的投入使用奠定基础。这就要求相关部门能够加大焊接设备的投资力度，在现有的基础上，不断更新焊接设备； 同时在条件允许的前提下，尽量引进国外先进的焊接设备，在避免焊接缺陷的同时，还能减少不必要的成本浪费。

3.加强焊接的全过程控制

在整个焊接活动中，焊接施工人员作为焊接活动的实施者，其焊接技术是否合格，将直接关系中管道的焊接质量，同时也关系着管道今后的投入使用。加强焊接全过程的控制，除了对焊接技术进行管理外，还需要对焊接工作人员进行相应的培训，确保其焊接技术在符合国家相关标准的前提下，避免焊接缺陷的出现。一般来讲，在影响焊接质量的过程中，除了施工人员的技术水平外，还包括施工人员的资历、责任心、工作态度等主观因素，而其他监督人员所其的作用是确保施工秩序的顺利进行，对焊接质量没有太大影响。而在避免焊接缺陷的过程中，首先应加强对焊接人员的技术培训，使其能够在实际工作中端正自己的工作态度，使用正确的施工技术进行施工，确保整个焊接活动的顺利进行。其次，加大对焊接施工的检测力度，针对焊接施工中查出的问题，应及时上报总部，并填写检修质量定期整改报告，令其限期整改。最后，在避免管道焊接对管道安装的影响，需要在看着焊接工作时，从施工现场的实际状况出发，除了严格遵守相应的规章制度外，还应加强与施工管理人员的配合，定期对管道焊接质量进行检查，以便在出现问题时，能及时的采取措施进行完善，避免问题的进一步扩大。

五.结束语

工业管道安装过程中的焊接缺陷对管道运营造成安全隐患，施工过程中必须要提前采取预防措施，加强焊接质量管控，保障管道焊接质量。

参考文献：

[1]张永利，郑新兵.工业管道安装过程中的焊接缺陷及预防措施[J].石油和化工设备，2009，12（12）：41-43.

[2]李利兵.工业管道安装中的焊接缺陷及预防措施[J].科技展望，2010，（7）：7.

[3]李军红.大口径天然气管道安装焊接施工技术[J].山西建筑，2009，35（35）：121-122.

管道缺陷论文 篇3

一、压力管道焊接质量问题是如何造成的

焊接点在整个管道构件中是最脆弱的地方, 压力管道作为一个整体, 对其中传送的物质所形成的压力的承受能力, 基本上是取决于管道接口的焊点上。如果接口处的焊点质量不达标存在瑕疵, 将埋下事故的隐患, 泄漏也好, 爆炸也好, 这些事故的发生将是早晚的事。焊接不过关主要有如下几种形式:1、断裂痕迹;2、焊接马虎;3、焊口接缝处有缝隙结合不好;4、母材部位产生沟槽或凹陷而形成咬边;5、焊接处有熔渣杂质;6、因操作不当焊接面出现气泡。虽然以上这些问题人的肉眼很难看出来, 但却埋下了事故的隐患, 由于整个金属接面不能融为一体, 在运行过程中会产生应力聚集现象, 当压力达到一定数值时候, 就会产生开裂现象, 发展到最后, 若不及时发现, 泄漏和爆炸将成为不可避免的事故。所以说, 焊接质量问题, 是关乎到压力管道能否安全运行的关键因素。一般来说, 造成焊接质量问题的因素有以下几点:材料、依据的参数、坡口、工人技术水平、责任心。

二、关于压力管道焊缝缺欠的几种种类

1. 所形成的夹渣

所谓夹渣, 就是在焊接过程当中, 由于操作不当, 在焊缝中残留的熔渣。这是电焊工在操作中常见的失误, 夹渣一般分为金属夹渣和非金属夹渣。样式有以下几种:1、像金钱豹花纹样的斑点形状的;2、像斑马表皮花纹的条纹状;3、像蟒蛇花纹的锁链状;4、像雀斑样的密集形状。等等。表面看不到, 深深埋藏在焊接缝里面的斑点夹渣和条纹夹渣, 是在实际生产运行过程的检验当中发现数量和比例最多的焊接瑕疵和缺欠。通过剖面发现, 大都是接近椭圆形状的光洁面。

2. 气孔问题

由于焊接时电弧区和熔池中进行的反应非常复杂, 在金属凝固之前, 某些气体没有被赶出来, 在焊缝当中安营扎寨结果形成了小洞穴。各种合金成分对气孔形成的影响也很复杂。

造成洞孔的气体可能是一氧化碳, 也可能是氢气。在气孔的内壁要么有锈斑, 要么有污渍。其直接原因除操作者水平外, 主要是焊条因潮湿含有水分和熔池冷却降温速度太快所致。因为大都处在浅层位置, 故容易导致管子外表出现裂纹。

3. 未焊透或未熔合

何为未焊透?就是在焊接时对接部位还没有来得及整个熔合就冷却成型, 造成咬合不紧, 这是最主要的一种瑕疵。其原因有二:一是电焊工不按操作规程进行;二是生手技术不过关。此外, 没融合也是经常出现的瑕疵。所谓未熔合, 是指焊条与被焊接的材料之间的缝隙过大。X型焊接坡口是在管道的焊接操作中最常用的焊接方式, 焊接坡口的中间部位, 一般距离表面不浅, 不管是焊不透还是没融合, 大都存在于这个位置, 很难发现和补救。剖面形状要么不规则, 要么是椭圆形状。

4. 焊缝表面的裂缝痕迹

焊接是通过焊材与母材在高温的情况下, 让两种材质的原子紧密结合在一起而成为一个整体的。假如两种材质的原子不能有机熔合, 就会互相排斥产生破坏力, 便会导致焊缝位置的表面出现裂缝的纹路, 继而会出现裂缝.这一隐患之于管道是非常可怕的, 一般这是造成管道破裂的直接原因。裂缝纹路大致可以分为如下几类:1、由结晶造成的;2、因液化所造成的;3、因受热后热应力造成的;4、因延迟造成的;5、因锈蚀造成的;6、其他。

三、如何控制压力管道的焊接缺失瑕疵

1. 若是角变形或者错边该如何控制?

在施工过程组装的时候, 压力管道一般是先进行现场对接, 然后再电焊, 在对接的时候, 稍有不慎就可能造成错边或者角变形的错误。如果组装好后或者在使用的过程当中再发现出现了上述问题, 则就木已成舟, 纠正和消除就变得非常困难。那么该怎么办呢?其实也很简单, 就是重在预防, 防患于未然, 高标准严要求, 严格施工纪律和施工流程, 严把质量关, 将可能出现的问题严格控制在允许的公差之内。否则, 几何应力就会非常强大, 继而会因发生弯曲的强大应力导致断裂。

2. 关于气孔与夹渣的问题如何控制

对这类深埋于内部的缺失和瑕疵, 除作业时候严格标准外, 若在施工完毕后的检验时发现, 必须认真对待坚决消除, 必要时候要返工重焊, 若存在侥幸心理而放任不管或敷衍了事, 将来一旦使用起来, 泄漏或爆炸将是必然的。根据经验和统计, 针对炭化管道, 用氩弧焊焊接打底, 是克服气孔与夹渣的有效方法。

3. 未焊透或未熔合

用手工和自动焊接这两种方式最容易出现未焊透, 出现这种情况后, 若在允许的公差范围内, 是不用返工的。而在焊接缝与坡口的对接部位则容易出现没熔合的问题, 出现这种情况, 最好的补救措施就是补焊, 防止留下隐患。管道质量的高下, 焊材是起决定作用的要素, 所以, 必须重视焊材的质量, 选用名牌, 以保障管道焊接的质量。

4. 裂痕纹路

裂痕纹路简称裂纹, 顾名思义, 就是压力管道上出现了要开裂的纹路。在管道所有存在的问题中, 裂纹的危害最大, 隐患最严重。处理裂纹的方式有如下几种:1、浅表层存在的裂纹可以用砂轮打磨, 用磨平的方式处理;2、若裂纹又深又长, 超过了所允许的数值, 则需要通过用电焊补平的方式来处理;3、对一些非常细小的小纹路, 可以忽略不计, 留着用作研究之用, 以获取研究预防的第一手资料。

结束语

保障管道安全需要把握三个重要环节:1、加强管理, 包括在运行与检修两个方面;2、严格检测, 尤其在安装环节;3、处理及时, 即有问题要及时处理, 不能带病运行。只要做到这三点, 管道运行的安全性就有了可靠保障。

参考文献

[1]赵俊岭.长输管道常见焊接缺陷分析控制[J].科技传播, 2012 (13) .

管道缺陷论文 篇4

安全评价是安全系统工程的重要组成部分, 也称危险性评价或风险评价。它是以实现系统安全为目的, 按照系统科学的方法, 对系统中的危险因素进行预先的识别、分析和评价, 确认系统存在的危险性, 并根据其形成事故的风险大小, 采取相应的安全措施, 以达到系统安全的全过程。

安全评定的管道缺陷是平面缺陷 (未熔合、未焊透) 。对于平面缺陷, 根据国家标准《在用含缺陷压力容器安全评定》 (GB/T 19624-2004) 中的规定, 采用U因子法和失效评定图法两种方法进行评定。

1 平面缺陷的评定方法

平面评定是对所列出的管道缺陷进行评定, 现采用两种评定方法:

a) 失效评定图法:该评定方法步骤如图1所示:

b) U因子评定法:该方法是根据国家标准《在用含缺陷压力容器安全评定》 (GB/T 19624-2004) 中的附录G中规定, 对使用工况下无脆化倾向的20#钢或奥氏体不锈钢管道及壁厚≤13mm的16Mn管道的未焊透缺陷允许采用附录H, 由于本次计算的管道为20#钢和不锈钢TP304 (奥氏体不锈钢) 材料, 故可以采用附录H对管道的缺陷进行安全评定[1]。该方法的评定过程按下列步骤进行:

1) 缺陷部位管道尺寸的确定;

2) 缺陷的规则化;

3) 材料性能数据的确定;

4) U因子评定法;

5) 安全性评价。

2 平面缺陷管道的安全评价

某根管道的设计参数为:工作压力为1.4MPa, 设计压力为2MPa, 设计温度为80℃, 实际工作温度为50℃, 管道公称直径为40mm, 实测最小厚3.6mm, 管道输送介质为AV, 材料为不锈钢TP304 (即0Cr18Ni9) , 不考虑环境以及介质对材料影响, 即视为理想新材料, 查得材料性能数据为:弹性模量为204GPa, 泊松比为0.285, 屈服强度σs为206MPa, 抗拉强度σb为520MPa。该管道存在一未熔合缺陷和一未焊透缺陷, 缺陷特征尺寸为:未熔合长度90mm, 高度2.0mm, 未焊透长度90mm, 高度1.5mm。

比较未熔合和未焊透缺陷特征尺寸, 可知未熔合缺陷明显比未焊透缺陷危险, 所以先评定未熔合缺陷, 如果未熔合缺陷评定结果是安全的, 则未焊透缺陷也安全。

未熔合缺陷的安全评定:

a) 缺陷的表征:缺陷的原始尺寸见缺陷示意图2 (a) 所示, 根据检测情况, 缺陷相关尺寸参数按以下情况考虑:

图中:b=3.6mm, l=90mm, h=2.0mm。

缺陷的表征尺寸如图2 (b) 所示:

其表征的结果。考虑失效后果严重, 缺陷表征尺寸均乘以分安全系数1.1, 并作为计算用的表征裂纹尺寸:

a=2.2mm, c=99mm。

b) 应力计算

undefined

分解得到的一次薄膜应力Pm=11.11MPa, 一次弯曲应力Pb=0。

考虑焊接残余应力, 二次薄膜应力Qm=0.3σundefined, σundefined取管道材料的σs, 故Qm为61.8MPa, Qb为0。

考虑失效后果严重性, 各类应力均乘以分安全系数, 一次应力的分安全系数为1.5, 二次应力的分安全系数为1.0, 并作为评定计算的应力:

Pm=16.67MPa;

Pb=0MPa;

Qm=61.8MPa;

Qb=0MPa。

c) Kundefined和Kundefined的计算

Kundefined和Kundefined的计算式如下:

undefined (1)

undefined (2)

式中:fm依据标准的附录D计算分别为3.321。故:

Kundefined=145.51N/mm3/2

Kundefined=539.43N/mm3/2

d) Lr的计算

Lr的计算式如下:

undefined (3)

鼓胀效应计算式:

undefined (4)

根据式 (3) 和式 (4) 计算, 结果如下:

Mg=15.21

Lr=0.24

e) Kr的计算

Kr计算式如下:

Kr=G (Kundefined+Kundefined) /KP+ρ (5)

不考虑裂纹群影响, 裂纹干涉效应因子G为1, 查得材料性能数据手册得不锈钢TP304 (即0Cr18Ni9) 的平面应变断裂韧度KIC取平均值66MPa·mm1/2。对于断裂后果严重, 断裂韧度的分安全系数取为1.2, 故KP=55MPa·mm1/2=1739.3N/mm3/2。上述计算的Lr=0.38<0.8, 故根据标准取ρ=Ψ1, Ψ1可由标准中图5-14根据undefined查得[1]。

ρ=0.025

Kr=0.42

f) 安全性评定:平面缺陷的常规评定采用通用失效评定图的方法进行。失效评定曲线 (FAC) 的方程为:

Kr= (1-0.14Lundefined) (0.3+0.7e-0.65L6r) (6)

将计算得到的Lr=0.24和Kr=0.42所构成的评定点 (Lr, Kr) 绘制在常规评定通用失效评定图, 如图3所示。

从图3可知, 该缺陷在安全区域内, 所以该缺陷是安全的。

由于未熔合缺陷评定后是安全的, 故不需要对未焊透缺陷进行评定也能确定是安全的。

3 结论

根据上述管道的计算结果, 可知管道的缺陷是安全的。通过安全评价的工业管道可以为企业节约很大的成本以及为企业连续生产带来更大的经济效益, 安全评价也可以为企业领导的安全决策提供必要的科学依据。为今后工作更好的开展提供保障。

参考文献

管道缺陷论文 篇5

1 漏磁检测的缺陷类型判别

1.1 漏磁检测原理

1.1.1 漏磁检测原理概述

漏磁检测主要是通过漏磁探头捕获管道出现的漏磁通来检测石油管道的缺损情况。石油管道是一种铁磁性石油管道, 将铁磁石油管道进行磁化处理, 石油管道对磁感应线有约束作用, 并将磁感应线约束在石油管道内。如果铁磁石油管道的材质均匀、平整, 磁通会与石油管道表面平行, 并且磁通会均匀地分布在石油管道内部。从理论上讲, 如果石油管道的材质极为均匀和平整, 不会出现磁通泄漏情况。如果石油管道存在缺陷, 石油管道缺陷部位的磁导率会降低, 磁阻增加, 导致缺陷部位的磁通发生畸变, 磁感应线的途径发生改变[1]。磁通离开石油管道, 从空气中越过缺陷并重新进入石油管道内部, 从而在石油管道的缺陷部位形成漏磁场。因此, 存在缺损的石油管道的磁通可分为三个部分。当石油管道存在缺陷, 磁探头可检测到漏磁通, 并形成相应的感应缺陷信号, 通过分析信号可对缺陷进行准确的推断。

1.1.2 二维漏磁检测原理概述

二维漏磁检测是漏磁检测的完善, 依据漏磁感应原理并不能探测到所有缺陷的漏磁通, 例如缺陷的倾角为0°时, 缺陷与工件表面的中心轴线平行, 平行缺陷则变成纵向缺陷, 在这种情况下不会产生漏磁场, 因此也检测不到石油管道的缺陷。二维漏磁检测则是在已有磁化场基础上再施加一个垂直的磁化场, 即使缺陷的倾角为0°, 缺陷也可以产生较强的漏磁场。通过实施互为垂直的磁化场, 石油管道中的细微缺陷也可以形成较强的漏磁场[2]。

1.2 漏磁检测系统判别石油管道缺陷技术

1.2.1 缺陷判定过程

在缺陷判定前先要设置相关的参数, 由于二维漏磁检测从横向和总线两个方向对石油管道进行检测, 因而缺陷判定所需的参数包括横线和纵向的切割电平、缺陷电平、脉宽上限、脉宽下限、内外缺陷判定脉宽。判定过程如下:探头收集检测信号以后, 先判定信号是归属于横向还是纵向检测信号, 再对信号进行滤波和去噪等预处理[3]。然后, 依据信号的绝对峰值、切割电平的高低, 以及绝对峰值与缺陷电平的高低判断石油管道是否有缺陷。如果绝对峰值大于切割电平, 但是小于缺陷电平, 则可以判断石油管道不存在缺陷, 但是绝对峰值同时大于切割电平和缺陷电平, 则表明石油管道存在缺陷。判断石油管道存在缺陷后, 依据信号与脉宽上限、脉宽下限以及内外缺陷判定脉宽的大小判断缺陷为内缺陷还是外缺陷。如果信号波宽大于脉宽下限且小于内外缺陷判定脉宽, 则缺陷为外缺陷;如果信号波宽大于内外缺陷判定脉宽且小于脉宽上限, 则表明缺陷为内缺陷。漏磁检测系统判断过程见图1。

1.2.2 缺陷信号的提取和信号的判别

检测系统检测的信号不仅包括缺陷信号, 还包括噪声信号, 因此, 检测系统感应到信号后还需要提取有用的信号。缺陷信号和噪声信号在宽度和幅度上有一定的差异, 缺陷信号的宽度和幅度处于相对固定的范围, 而且变化大。如果信号的幅度低于切割电平, 则不处理该部分信号, 并直接记录为低电平。如果幅值超过记录电平, 则记录信号的宽度。如果信号高于缺陷电平, 且切割电平的宽度处于设定的范围内, 则可判定该信号为缺陷信号。如果不满足以上两个条件, 也将信号作低电平处理。缺陷信号提取原理见图2。提取缺陷信号后, 再判别是管道内缺陷、外缺陷还是粗糙表面信号[4]。石油管道的内缺陷和外缺陷依据缺陷信号的宽度和幅度判别, 内缺陷漏磁场区域宽度高于外缺陷漏磁场, 磁通量变化更小, 因而内缺陷信号具有幅度小和宽度宽的特点。管道粗糙表面形成的缺陷信号在运算后形成的信号带有直流、噪声和缺陷, 信号的直流在某些情况下会极高。

1.3 裂纹缺陷和孔洞缺陷漏磁信号的判别比较

1.3.1 裂纹缺陷信号和孔洞缺陷信号的特点

漏磁信号的特点不仅与内缺陷和外缺陷有关, 还与信号的具体类型有密切的关系, 不同类型的缺陷形成的漏磁信号的特点也有很大的差异。前人针对漏磁信号与缺陷类型的关系已有许多研究, 并总结出许多漏磁信号与缺陷类型的关系。如管道缺陷边界越陡峭, 缺陷信号的幅度越高、宽度越窄;裂纹缺陷信号的幅度最高、宽度最窄;密集腐蚀坑或腐蚀点的缺陷信号较为混乱, 而且幅值很高, 持续范围也很长。

1.3.2 裂纹缺陷信号和孔洞缺陷信号判别依据

裂纹缺陷信号和孔洞缺陷信号的波形有很大的差异。在信号宽度上, 孔洞缺陷信号的宽度高于裂纹信号的宽度[5]。在幅度上, 裂纹缺陷信号的幅度大于孔洞缺陷信号的幅度, 裂纹缺陷信号的变化更加块, 而且裂纹缺陷信号的宽度更窄。裂纹缺陷信号的幅度和宽度的比值更大, 而孔洞缺陷信号的幅度和宽度的比值更小。因此, 要准确判别裂纹缺陷信号和孔洞缺陷信号, 可以将缺陷信号的峰谷值、峰谷间距以及两者之间的比值作为判别依据。

2 BP神经网络在缺陷类型判别中的应用

神经网络 (Artificial Neural Networks) 是在现代神经生物学研究成果的基础上发展起来的一种模仿人脑信息处理机制的网络系统[6]。神经网络自适性强, 具有非线性处理能力和并行处理能力。将神经网络技术应用于漏磁缺陷检测识别是一种智能识别结构损伤的方法, 可以有效提高缺陷判别的精确性和准确度。在漏磁信号判别中, BP神经网络是应用较多的神经网络技术。BP神经网络判别漏磁信号的过程如下:针对漏磁信号的峰谷值、峰谷间距以及峰谷值与峰谷间距之间的比值三个波形特征, 在BP神经网络的输入层中选择3个神经元, 分别对应漏磁信号的波形特征。在BP神经网络的输出层选择两个神经元, 分别与裂纹缺陷和孔洞缺陷对应。选择神经元后, 确定目标的输出向量。将漏磁信号输入BP神经网络, 观察网络输出向量即可判定缺陷的类型。

3 结语

本文主要介绍了漏磁检测以及基于BP神经网络的漏磁检测技术在石油管道缺陷类型判别中的应用。大量试验以及实践结果证明, 以上两种方法可以有效判别石油管道的缺陷类型, 即使缺陷信号被线性放大和缩小也不会产生误判, 而且检测过程简单, 易操作, 在实际的石油管道缺损类型判别中有极高的实用价值。

参考文献

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[2]唐莺, 潘孟春, 罗飞路, 陈棣湘, 高军哲.基于三维场测量的脉冲漏磁检测技术[J].仪器仪表学报, 2011 (10) .

[3]黄辉, 何仁洋, 熊昌胜, 张智.漏磁检测技术在管道检测中的应用及影响因素分析[J].管道技术与设备, 2010 (03) .

[4]常磊.改进BP神经网络在入侵检测中的应用研究[D].广西大学, 2012 (06) .

[5]陈志勇, 李书臣, 翟春艳, 王可.改进BP神经网络在管道泄漏检测中的应用[J].河南科技大学学报 (自然科学版) , 2008 (03) .

聚乙烯管道电熔接头缺陷分类研究 篇6

高密度聚乙烯管道具有优异的化学稳定性和耐候性,其主要特点表现为抗压能力强、摩擦系数小、施工便捷、使用寿命长、适当的柔性和绿色环保。聚乙烯管道以其可靠的性能在燃气系统、给水系统、化工管道和通讯管道等领域有着广泛的应用[1]。聚乙烯管道的焊接方式主要有热熔焊接和电熔焊接两种,其中电熔连接技术成熟、自动化程度较高、安装方便快捷,在聚乙烯管道维修中使用较为普遍[2,3]。实践证明,聚乙烯管道最易损坏和泄漏的部位就是管道接口[4]。因此,本研究对聚乙烯管道接头进行无损检测和缺陷识别,实现接头焊接质量和安全性能的评定具有重大意义。

聚乙烯管道电熔接头的检测方法有目视检测、破坏性试验、超声检测等,靠目视检测无法探查内部缺陷,而破坏性检测是一种抽样性质的方法[5]。目前比较有效的无损检测方法是采用超声相控阵成像检测技术。研究表明,采用超声相控阵技术及B型扫描成像技术,能够可靠地检出聚乙烯管道电熔接头的内部缺陷,并能精确地确定缺陷的位置和大小[6]。

为了提高缺陷检测效率,减少人为因素的影响,实现基于超声相控阵成像检测的聚乙烯管道电熔接头的缺陷自动识别,本研究在运用数字图像处理技术得到聚乙烯管道电熔接头超声图谱的缺陷区域的基础上,研究实现对各个缺陷区域进行分类识别的方法。

1小波变换

小波变换作为一种时频局部化的分析方法,其窗口是可变的。小波变换在低频部分具有较低的时间分辨率和较高的频率分辨率,在高频部分具有较低的频率分辨率和较高的时间分辨率,具有对信号的自适应性和局部分析与细化的功能,被广泛应用于信号分析的多个领域[7,8,9,10],是现代信号分析与处理的有力工具[11]。

对于任意函数f( t) ∈L2( R) 的连续小波变换为:

式中: a—尺度参数,b—平移参数。

为了降低小波变换的系数冗余度,将小波变换基函数尺度参数a和平移参数b限定在一些离散的点上进行取值,即可得到离散小波变换函数:

相应的离散小波变换可以表示为:

为了克服小波分解在高频段的频率分辨率较差而在低频段的时间分辨率较差的缺点,本研究在小波分解的基础上提出了小波包分解。小波包分解提高了信号的时频分辨率,是一种更精细的信号分析算法。

2缺陷分类识别

聚乙烯管道电熔接头中常见的缺陷类型主要有电阻丝错位、熔合面缺陷、孔洞[12]和冷焊[13]等。聚乙烯管道电熔接头超声相控阵检测B型扫描所得的原始图像如图1所示。图1中包含一个孔洞缺陷。

本研究运用数字图像处理技术能够得到聚乙烯管道电熔接头超声图谱的缺陷区域,结果如图2所示。图2中共分离出15个缺陷区域,其中6号标记的区域为孔洞。笔者在此基础上,研究了利用计算机对不同类型的缺陷进行自动分类识别的方法。

为此,本研究首先求出图像中缺陷区域的质心位置,取出图像矩阵中质心所在的列上所有像素点的灰度值,截取质心以下的部分进行5点平滑处理,从而对应于每个缺陷区域构成一组一维信号。结果如图3所示。图3中的序号与图2中的序号对应,图中的横坐标表示图像上的点到质心的竖直距离。

所提取的一维信号的波形特征与聚乙烯管道电熔接头的超声检测成像规律相一致如图3所示。大部分电阻丝信号均发生了明显的振荡,只有少数几个电阻丝的振荡信号较弱,而孔洞信号不发生振荡。在所有的电阻丝信号中,随着信号的振荡趋于稳定之后,均会出现一个峰值较小的波峰,该波峰信号即是聚乙烯管道接头的内壁反射信号,而在孔洞信号中没有出现该波峰,则是由于超声波不能穿透孔洞到达管道内壁造成的。本研究取图3中的第5、6、10组信号作进一步的分析,对3组信号进行小波分解,并重构其高频分量,结果如图4所示。图3中第5、6、10组信号的高频分量分别如图4( a ~ c) 所示。从图4中能够看出,信号高频分量的振荡与信号的波形特征相一致,在信号幅值较大的区间内,其高频分量的振荡也较强烈。由于孔洞信号不发生振荡,也没有内壁反射形成的波峰,孔洞信号高频分量的振荡明显比电阻丝信号弱。本研究采用信号高频分量的标准差来度量信号的振荡程度,图4中3个信号高频分量的标准差分别为2. 546 3、1. 204 5、1. 548 3。参考图3中对应的信号波形可以看出,由于图4( b) 为孔洞信号,不发生振荡,因此其高频分量标准差也最小; 而图4( c) 为振荡较弱的电阻丝信号,但是其高频分量的标准差仍然比孔洞信号高; 图4( c) 为正常的电阻丝信号,其高频分量的标准差明显大于孔洞信号。所有15组信号的高频分量的标准差如表1所示。

因此,本研究可以将信号高频分量的标准差作为对孔洞缺陷和电阻丝信号进行区分的依据。而对于振荡较弱的电阻丝信号,可以通过判断其是否包含内壁反射信号将其与孔洞信号区别开来。

3结束语

为实现聚乙烯管道电熔接头超声相控阵成像检测的缺陷自动分类识别,在运用数字图像处理技术能够得到聚乙烯管道电熔接头超声图谱的缺陷区域的基础上,笔者研究了对各个缺陷区域进行分类识别的方法。该方法通过取出图像矩阵中缺陷区域的质心所在的列上所有像素点的灰度值,截取质心以下部分,从而对应于每个缺陷区域构成一组一维信号。本研究对这些一维信号进行平滑处理及小波分解,并重构其高频分量,将信号高频分量的标准差作为区分孔洞缺陷和电阻丝信号的依据。

管道缺陷论文 篇7

管道长期运行时会因内外环境因素导致管道腐蚀,使管道的实际运行压力下降,运输功能降低,甚至会对管道的安全运行造成潜在的威胁[1],运营者必须确定当前腐蚀缺陷管道是否可以继续服役,因此必须对管道进行剩余强度评价。腐蚀管道的剩余强度评价的目的就是评价管道受到腐蚀、产生腐蚀缺陷时管道是否能在规定的压力下继续运行。管道公司希望在保证安全的前提下,最大限度地降低管道评价的保守性,提高管道运营的经济效益,因此选择何种评价标准与管道公司的经济利益和安全运营密切相关。

腐蚀缺陷管道按照缺陷形态特征可分为:均匀腐蚀、局部腐蚀以及点蚀三类。其中,均匀腐蚀和局部腐蚀是导致管道失效的主要形式,对含有均匀腐蚀和局部腐蚀缺陷的管道进行评价,具有重大的经济价值和社会效益[2,3]。对于这两类腐蚀缺陷的评定,基于Kiefuner和Maxey等人20世纪70年代建立的半经验断裂力学关系式[4,5],形成了最早的评价标准和规范[6]。从20世纪90年代开始,国内外对腐蚀缺陷的评定方法开展了大量研究,并颁布了新的标准和方法,其中最具代表性的则是标准SY/T6477 - 2000[7]和标准API RP579 - 2007[8]。本文就此两种标准展开保守性对比分析,对指导我国管道的剩余强度评价具有重要的价值。

1评价方法

美国标准API RP579—2007《服役适用性准则》的工业背景是石油化工承压设备,评价含各类缺陷设备,确保设备服役期间能够安全运行。标准SY/T6477—2000《含缺陷油气输送管道剩余强度评价方法第一部分:体积型缺陷》是按GB /T1. 1—1993的规定,通过非等效采用标准API RP 579《服役适用性准则》(1997年草案)而编写的标准。在技术内容上与API RP579中的含体积型缺陷管道剩余强度的一级评价和二级评价等效。若腐蚀管道不能通过标准的一级评价,则需降低最大允许工作压力来进行二级评价。

管道的运行压力、几何尺寸、材料特性和缺陷形貌以及其他运营条件是影响管道剩余强度的主要因素,相关准则都是根据缺陷的几何尺寸进行校核。两种标准都提出了一种腐蚀缺陷部位划分网格并测量剩余壁厚(如图1 ~ 2),用危险厚度截面(CTP)来表征金属损失的方法。此法通过检测确定危险厚度截面,基于剩余壁厚检测数据评估腐蚀损伤区域内的轴向和环向以及管道所处地区级别、管道材料理化性能数据 和焊缝系 数等,确定最小 测量壁厚(tmm)[9]。通过分析区腐蚀情况,根据得到的CTP及其他参数,再按标准中提出的相关参数的方法进行计算、评价,最后根据最大操作压力(MAWPr) 计算原则评估操作压力P下管道是否能安全运行。

2 均匀腐蚀评价判据对比

根据国内外两个标准适用范围的不同,笔者从两个标准共有的部分进行比较,找出两者差异,并进行分析。

Mi线表示环向检测; Ci线表示轴向检测; 虚线表示缺陷轮廓

2. 1 最小测试壁厚 tmm判据

均匀腐蚀缺陷是否通过一级评价必须满足下面判据:

1) SY / T6477标准

2) API RP579标准

式中,tmm为最小测试壁厚,mm;FCA为未来腐蚀裕量,根据介质的腐蚀速率、管道设计寿命选取,对于腐蚀较小的管道,一般取1. 5mm,对于腐蚀较大的管道,一般取3mm,mm;tmin为管道最小要求壁厚,mm。

根据公式(1)和公式(2)可以看出,两标准关于tmm的判据均只与参数tmin和FCA有关,而在针对同一腐蚀管道缺陷的情况下,FCA与tmin值是相同的,但在标准GB50251 - 2003《输气管道工程设计规范》[10]中明确规定了tmin与管道公称直径的关系,结合两标准判据公式,于是可以得出在不同公称直径的腐蚀管道情况下,针对同一缺陷,两标准判据对比情况,其结果见图3。

根据判据可知,当最小测试壁厚值tmm位于曲线上方时,缺陷管道中均匀腐蚀可接受,而位于曲线下方时,则不可接受。由图3可以看出,当管道公称直径小于500mm时,标准SY/T6477对最小测试壁厚的可接受值高于标准API RP579,即此时SY/T6477标准较API RP579标准更保守,使得缺陷管道更难通过一级评价;而当管道公称直径大于500mm时,两标准的可接受值相等,且随着管道公称直径的增大而增大。

2. 2 腐蚀区域轴向金属腐蚀量 s 判据

均匀腐蚀缺陷的可接受性取决于轴向金属腐蚀长度s和腐蚀区域长度L的大小:如果s≤L,轴向腐蚀量可以接受;如果s > L,轴向腐蚀量不可接受,则需进行其他方式的评价。两标准中s判据见表1。

式中,L为腐蚀区域长度,mm;Q为由Rt确定的用于计算L的系数;Dt为管道内径,mm;Rt为剩余厚度比;RSFa为许用剩余强度系数(两种标准规定取0. 9); tc= tam- FCA,mm; tam为测试壁厚平均值,mm。

根据两个标准中Rt与Q的关系式,可得出在不同Rt下Q的数值,计算结果见表2。

由表2可以看出,在不同Rt情况下,根据两个标准计算出的Q值几乎相同,于是假设,两个标准在相同Rt下,Q值相等。将表2中相对应的Rt与Q值带入L判据式,再结合2. 1中tmm与D关系,计算得出D与L曲线关系图,如图4所示。

根据判据可知,当轴向金属腐蚀量s位于曲线下方时,腐蚀量可接受,而位于曲线上方时,则不可接受。由图4可以看出,当管道公称直径小于500mm时,标准API RP579对腐蚀区域长度L的可接受值稍低于标准SY/T6477,即此时API RP579标准较SY/T6477标准保守,使得缺陷管道更难通过一级评价;而当管道公称直径大于500mm时,两标准的可接受值相等,且随着管道公称直径的增大而增大。

3 局部腐蚀评价判据对比

局部腐蚀评价方法,即因局部腐蚀或机械损伤而导致的管道内表面或外表面局部金属损失的评价方法。此评价方法还可以用来评价裂纹型缺陷打磨后造成的局部金属损失。

3. 1 局部金属腐蚀轴向尺寸 s 的可接受判据

局部金属腐蚀轴向尺寸s能够接受取决于(λ,Rt)在λ - Rt曲线上的位置,其位于曲线上方或左方,可接受;位于下方或右上,不可接受。

1) SY / T6477标准

式中,λ为壳体参数。

2) API RP579标准

根据公式(10)和公式(12)可以得知,两种标准的不同之处在于对函数的分段上,即在[0,0. 330]区间上对应的Rt的取值不同。将区间[0,1]上λ与Rt对应关系局部放大作图,如图5所示。

从公式方面比较分析,API RP579判据分段更为细致;从图形曲线方面比较分析,当λ在[0,0.330]区间时,Rt取得最大值情况是在当λ = 0. 330时,用公式计算得出Rt数值近似为0. 1846 ( < 0.2) 。由于判据的可接受区域位于在两标准曲线上方,所以在此条件下,局部金属腐蚀轴向长度s不一定被SY/T6477标准接受,但一定不被API RP579标准接受,此时,API RP579标准较SY/T6477标准更保守。

3. 2 降级后最大允许工作压力 MAWPr判据

在缺陷参数不能满足一级评判时,标准规定需减低最大允许工作压力再执行二级评价,在不考虑外部载荷条件下,对于最大允许工作压力必须满足下面判据。

1) SY / T6477标准

2) API RP579标准

根据判据公式可以看出,两标准的降级后最大允许压力MAWPr都是取环向最大允许工作压力MAWPcr与轴向最大允许工作压力MAWPLr的较小值,对比两边准中MAWPcr与MAWPLr的计算式,容易看出较小值为MAWPcr。再对比两标准的MAWPcr计算式,因为

于是可以得出,API RP579标准要求的MAWPcr值小于SY/T6477标准要求值的结论,即API RP579标准要求的MAWPr值小于SY/T6477标准要求值。根据判据可知,当管道最大允许压力MAWP一定时,腐蚀管道降压后的最大允许压力MAWPr更不易通过API RP579标准的二级评价,于是,对于降压后的最大允许压力判据,API RP659标准较SY/T6477标准更保守。

4结论

1) 使用各评价标准对不同公称直径的缺陷管道进行均匀腐蚀评价时,得到的SY/T6477与APIRP579判据计算结果存在差异:当管道公称直径小于500mm时,SY/T6477标准对最小测试壁厚的要求值较API RP579标准保守;在轴向金属腐蚀长度判据方面,API RP579标准较SY/T6477标准保守;当管道公称直径大于500mm时,两标准要求的可接受值相等。

管道缺陷论文 篇8

1 和压力管道焊接缺陷有关的因素

压力管道构件当中最为薄弱的环节就是焊接点, 每一个焊接点都关系到整个压力管道对压力的承载能力。因此如果压力管道的焊接点存在着缺陷, 则很容易产生泄漏的问题以至于引发事故。在焊接当中产生的主要问题有以下几点:裂痕、焊接不彻底、焊接面没有融合、焊接面咬边、焊接面夹渣、焊接面出现大量气孔等严重问题。这些问题一般用肉眼无法观察出来, 存在于整个金属基体当中, 使得整个金属面被割裂, 最终产生应力集中的现象, 在介质内压的作用力下对以上缺陷进行压力施加, 使得基杆逐渐开裂, 并慢慢发展成为宏观意义上的裂纹, 最终对管道内壁进行贯穿, 直接导致泄露以及爆炸的事故频繁发生。因此对于压力管道来说, 焊接的质量将会直接影响到压力管道的安全程度, 从某种意义上来说, 也会对管道本身的安全运行产生十分重大的影响。焊接缺陷一般说来会被以下的若干因素决定:焊接材料、焊接参数指标、坡口形式以及焊接工人本身的手艺技术。

2 压力管道焊缝的具体种类

2.1 夹渣

夹渣是一种常见于焊缝当中的焊接失误。夹渣主要分为两种, 首先是金属夹渣, 其次是非金属夹渣。其分布的种类样式有很多, 主要包括以下的几种样式:斑点状、条纹状、锁链状、密集分布形状的夹渣。根据统计, 在焊缝内部被深埋的斑点状夹渣以及条纹状夹渣是在管道的检查当中被发现次数最多的一种焊接缺陷, 对于这一类夹渣的断面观察, 我们可以发现其形状一般都是近似椭圆的光滑面。

2.2 气孔

气孔主要就是指在进行焊接作业的时候熔池当中的一些气体在金属完全凝固之前没有逸出来, 同时残存于焊缝当中, 形成了相应的空洞。整个气孔的构成方式有很多。气孔当中所残存的气体构成一般为氢气或者是一氧化碳, 对于气孔的填充处一般来说都有锈迹或者是污迹等, 其形成的物理原因主要是因为焊条没有进行彻底烘干以及熔池的冷却速度超出了预计的速度。一般来说, 气孔多数分布在焊缝的近表面位置, 这也是造成管道表面冷裂纹的主要原因。

2.3 没有焊透或者是没有熔合

没有焊透的意思就是说, 在进行焊接的时候接头部分没有完全熔合完整而直接导致了一部分被留了下来;这是一种十分常见的缺陷, 其主要原因是工人在进行作业的时候没有按照要求进行操作, 手法不熟练。没有熔合也是一种常见的缺陷, 主要是指熔焊的金属和母材之间产生了超出标准要求的缝隙, 或是相邻的焊道之间也产生了不应该产生的缝隙。对于通用管道当中常用的X焊接坡口来说, 无论是没有焊透或是没有熔合这一类的缺陷一般都是存在于所有焊坡接口的中间部分, 距离表面的位置很深, 断面的形状一般来说是椭圆形的或是不规则形状的。

2.4 焊缝表面经常产生的裂痕

当焊缝表面接触部分的原子结构产生了原子层面上的结合力破坏, 就会给接缝处的表面增添裂纹, 从而产生相应的缝隙。这一类缺陷对于管道来说是十分致命的, 因为这一类缺陷一般来说是管道破裂的最直接因素。这些裂纹的类型一般来说可以分成以下种类:结晶性质的裂纹、液化性质的裂纹、热应力性质的裂纹、延迟性质的裂纹、应力腐蚀性质的裂纹以及其它性质的裂纹等。

3 对于压力管道焊接缺陷的控制方法

3.1 针对错边或是角变形的方法

在进行压力管道的组装过程当中, 错边以及角变形是不可能完全避免的。但是, 一旦压力管道在进行组装或者是在以后的使用当中出现了错边或者是角变形的问题, 要想把这个情况消除也是十分困难的。唯一正确的预防方法就是在进行施工的时候严格执行相应的施工标准, 把整个缺陷控制在可以进行调校的范围之内。如果在施工的时候没有把握好这一步, 后续的错边或者是角变形就会产生强大的几何应力, 同时也能产生相应的附加弯曲的应力。

3.2 气孔和夹渣

这一类问题属于深埋的缺陷, 在进行自检的时候必须进行消除, 同时还要进行重新焊接作业, 否则在进行使用的时候必然会发生泄漏以及爆炸的情况。根据观察统计, 大多数的压力管道所有的气孔以及夹渣没有大幅度扩散的迹象。针对这样的特点, 为了对气孔和夹渣进行克服, 对于炭化的管道来说最好是进行氩弧焊作业打底。

3.3 没有焊透或者是没有熔合

没有焊透的情况主要是出现在两种焊接手段 (手工焊接和自动焊接) 的交接面上。在进行处理的时候, 如果出问题的地方在允许尺寸的范围之内, 可以免除返修的步骤;没有熔合的情况一般来说会发生在焊缝部位金属和破口的交界部位, 这个时候最稳妥的方式就是进行补焊作业, 以避免出现意外。焊接材料对整个压力管道的质量是起到决定性质作用的, 因此应该选用合格的焊接材料进行填充, 以保证质量。

3.4 裂纹

裂纹是管道问题当中最重要的问题, 也是危害性最大的问题。一般来说我们的处理方法有以下方式:首先, 所有的浅表裂纹都可以通过对其进行打磨的方式进行消除;其次, 如果裂痕本身的大小长度远远超出了规定的允许长度则必须采取补焊的方式进行处理, 使之消除;最后, 如果可以保证管道本身的使用安全, 可以对一些细小的裂纹进行保留, 以便对其发展规律进行研究, 使其后续发展趋势被观察记录到, 获得潜在危险的发展趋势并加以预防。

4 结语

为了避免产生管道爆炸泄漏的事故, 我们要在整套管道运行系统的运行以及检修方面进行大规模的管理, 同时还要在安装环节上对质量进行严格检测, 并在发现问题的时候进行及时修补, 以此来实现管道运行的可靠性。

摘要：压力管道属于一种特种设备, 在生产及生活当中被人们应用。但是在使用当中, 这些管道也有很大程度的风险会出现, 如燃烧爆炸或者毒气泄漏等情况, 不仅危害周围人身安全, 还对周围的环境造成强烈的污染。因此我们在进行正常的生产过程当中应该严格执行对压力管道的安装以及运行、检修和检验规范, 在源头上减少此类频发的事故。同时还要杜绝压力管道的爆炸性损失, 对管道运行本身的安全性进行提高。压力管道与锅炉同属特种设备, 我们应有实现国家安全的保障意识。本文探讨了压力管道焊接缺陷的成因及控制措施。

关键词：压力管道,焊接缺陷,夹渣,气孔,裂纹

参考文献

[1]赵俊岭.长输管道常见焊接缺陷分析控制[J].科技传播, 2012 (13) .