壓力管道的破壞類別與防護措施探討

摘要：隨著壓力管道使用領域和數量的不斷增多，相應的破壞問題與防護措施研究顯得十分迫切。文章從壓力管道的破壞類別入手，著重探討了相關的防護措施。

關鍵詞：壓力管道；破壞類別；防護措施；管道運輸；運輸介質 文獻標識碼：A

中圖分類號：TQ015 文章編號：1009-2374（2015）12-0065-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.12.032

1 概述

隨著人民生活水平的提高，壓力管道的應用范圍越來越廣泛，由原來的石油、化工、冶金等工業領域擴展到供電、城建、燃氣、熱力等民用領域。壓力管道承載與輸送的是氣體或液體介質，是引發毒氣泄漏、火災、爆炸等安全事故的源頭。同時，隨著我國城鎮化建設的深入，對于保障人民生命和國家財產安全，壓力管道的安全性問題越發突顯出來。如何強化壓力管道的防護工作，已經成為一個重要的課題。本文從壓力管道的破壞類別入手，著重探討相關的防護措施。

2 壓力管道的破壞類別

壓力管道所處的環境都比較惡劣，高溫高壓、低溫真空、地下承壓泡水；壓力管道運輸的介質都比較特殊，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、施工、安裝都比較復雜。正是因為壓力管道存在復雜的多樣性，所以其破壞類型也表現為多樣性，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

當壓力管道長期處于超壓運行狀態，管道的直徑會出現局部膨脹的情況，其周長的伸長率可達10%～20%，勢必會造成管壁的減薄，這種變化稱作塑性變形，在塑性變形達到一定程度的時候，突破管道材料的應力極限，管道在應力方向上就會出現斷裂。

2.2 腐蝕破壞

腐蝕破壞是最常見的破壞類型，表現的形式也比較多，主要有全面腐蝕、點腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕、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，在管道的內外都可能發生，在管道外壁，多因為保護層損壞遭受潮濕環境中的氧分子的銹蝕；在管道內壁，多因為輸送介質與管道發生化學、物理反應。

2.2.2 點腐蝕，多發生在焊縫熱影響區，此處材質的分子結構因為在焊接時受到焊藥、熱處理效應的影響，對輸送介質的抗腐蝕能力相對較弱。點蝕的表現特點是在管道內壁出現局部腐蝕點，然后在材質相近的地方逐漸擴大腐蝕范圍，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，當介質為電解質溶液，且存在酸堿性雜物的時候，在這些縫隙處，均會出現縫隙腐蝕。

2.2.4 晶間腐蝕，該腐蝕發生在不銹鋼管道焊縫處，壁厚減薄不明顯，由于不銹鋼特殊的金屬光澤，該腐蝕具有較強的隱蔽性，只觀察管壁很難被識破，只有采用力學性能測驗和金相試驗才能發現。

2.2.5 應力腐蝕，多發于管內壓力溫度比較大，輸送介質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。在應力與腐蝕性介質的共同作用之下，管道內壁會出現嚴重的點狀或條狀腐蝕形式，需要運用射線、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，外界環境中的氫原子深入到管道鋼材內部，使其機械性能變劣，導致鋼材的強度與韌性出現明顯下降的后果。當管道的材質為低合金鋼和高強度不銹鋼的時候，最容易發生氫腐蝕。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，其發生的原因有兩種：一是氣體、液體介質中的微小固體顆粒對管道內壁的摩擦；二是液、固體介質與管道內壁發生相對運動產生的摩擦。當摩擦作用破壞掉內壁保護膜之后，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

脆性破壞的表現特點是斷裂速度極快，往往發生在瞬間，幾乎沒有塑性變形過渡，管道直接碎裂成為碎片。這種情況多發于低溫高壓狀態，雖然管道材質的應力依然很強，但是由于管道材質存在缺陷，焊接處熱應力未消退，于是這些缺陷處的韌性降低，對壓力的敏感度降低，很容易發生管道脆性破壞。

2.4 疲勞破壞

金屬材料發生疲勞的原因是反復增加和降低載荷的結果。疲勞破壞的特點是在反復載荷以后沒有明顯的塑性變形，裂紋的發展較為緩慢。產生疲勞破壞的主要原因是：泵站、動力設備等機械安裝不平衡，產生的過震效應通過管道得到放大；管道在內外壞境的影響下，熱脹冷縮作用使其反復變形。

2.5 蠕變破壞

蠕變是一種緩慢變化的過程，隨著使用時間的增加，管道在高溫高壓的作用之下，出現管壁變薄、管徑增粗的變化，最后發生管壁破裂。蠕變破壞不易被發現，檢測困難，待破壞發生之后，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。蠕變破壞的預防需要從管道的選材、加工、熱處理、鋪設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是：材料的塑性變形較大，斷面不整齊呈犬牙狀，碎片少。及時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 壓力管道的防護措施

壓力管道的防護措施完全表現在檢驗檢測方面，離開它就無法有效保證壓力管道的運行安全，也就談不上防護了。壓力管道的檢驗分為役前檢驗、在線檢驗和全面檢驗。

3.1 役前檢驗

役前檢驗是壓力管道在制造安裝之后，正式使用之前，由專業檢驗機構進行的應用資格的審查與檢驗。役前檢驗不屬于壓力管道使用單位的職責，故不在此

討論。

3.2 在線檢驗

在線檢驗指的是在壓力管道正常使用的狀態中，使用單位對管道進行的宏觀的、常規的檢驗，是在不拆除保溫層與防護層的前提下，在一年內按照一定的時間周期進行檢驗。在線檢驗的內容有：（1）泄漏檢查，檢查重點是管道外觀、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）檢查保溫層或防護層是否破損；（4）檢查各個操控部件與固定螺栓的使用情況；（5）檢測管壁，使用超聲波等技術手段檢測壁厚，記錄腐蝕、變形情況。

3.3 全面檢驗

全面檢驗指的是在暫停使用壓力管道的前提下，對管道進行內外全方位的檢驗，該檢驗周期一般為每6年進行一次。全面檢驗包括宏觀檢查和測厚。測厚的重要的技術手段是無損探傷與理化檢驗。

3.3.1 宏觀檢查的內容包括：（1）在線檢驗的全部項目；（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：在管道易受介質沖刷及積液部位，根據管道直徑選擇若干測厚點，對管壁進行厚度檢測。管道直徑越大，選擇的測厚點數量越多，最少選擇3個點。當發現異常的時候，需在異常部位增加測厚點數量，以便進一步確定損傷情況。

3.3.3 無損探傷：使用射線或超聲波，在管道外壁對管道內部進行損傷探測，可以發現腐蝕裂紋、應力跡象、焊接裂隙、管壁厚度變化等安全隱患。

3.3.4 理化檢驗：運用化學分析、硬度測定、金相組織檢查、機械性能試驗等手段，抽查不同部位、不同深度的管壁材質，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 結語

總之，保證壓力管道的正常運行是一件很嚴肅的工作，了解掌握壓力管道破壞類型與正確的防范措施，是防止壓力管道發生安全事故的有效保障，對于維護社會安定、保障人民生命財產安全有著重要的意義。

參考文獻

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作者簡介：毛衛東，男，寶雞市泰和化工科技有限公司化工機械工程師，研究方向：壓力容器設計。

（責任編輯：秦遜玉）