鄭兵團(tuán)(新疆華泰重化工有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830019)

化工企業(yè)壓力管道缺陷及處理措施研究

鄭兵團(tuán)(新疆華泰重化工有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830019)

壓力管道是化工企業(yè)生產(chǎn)和運(yùn)輸中必不可少的一類特殊管狀設(shè)備，它是通過一定的額定壓力計(jì)量功能實(shí)現(xiàn)對(duì)化工油氣的運(yùn)輸。其結(jié)構(gòu)組成也是多樣化的形式，運(yùn)輸?shù)慕橘|(zhì)都是具有一定的危險(xiǎn)性質(zhì)，而且運(yùn)輸環(huán)境也復(fù)雜多樣化，容易產(chǎn)生較大的事故危險(xiǎn)等?？梢姍z測(cè)壓力管道在運(yùn)輸過程中存在的缺陷以及研究其防護(hù)處理措施是一件非常重要的事情。文中分別腐蝕、疲勞、高溫、焊接缺陷這些缺陷對(duì)壓力管道帶來的影響做了分析，同時(shí)也提出了相應(yīng)的處理措施。

化工企業(yè)；壓力管道；缺陷；處理措施

在化工企業(yè)的生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中，壓力管道是一類對(duì)安全性要求特別高的工業(yè)設(shè)備，它是運(yùn)輸氣態(tài)或者液態(tài)介質(zhì)不可缺少的載體，是非常重要的運(yùn)輸載體。目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在城建供電，冶金采礦、石油化工、燃?xì)夤┡雀鞣N民用和工業(yè)領(lǐng)域。特別是用于化工企業(yè)中的壓力管道，高壓高溫的長距離運(yùn)輸?shù)亩际且恍└g性強(qiáng)、易爆易燃的天然氣和石油，因此這類管道都是由不同的結(jié)構(gòu)組成，運(yùn)輸?shù)囊捕际窍鄬?duì)危險(xiǎn)的介質(zhì)，運(yùn)輸環(huán)境也是相對(duì)復(fù)雜。在這些不良因素的影響下，也容易使化工企業(yè)壓力管道產(chǎn)生更多的缺陷，容易引發(fā)一些不必要的安全事故。因此研究壓力管道的缺陷和處理措施，增強(qiáng)化工壓力管道的安全性是非常重要的。

1 缺陷分析

通過分析研究國內(nèi)外化工企業(yè)壓力管道的各種缺陷，現(xiàn)今最常見的缺陷有四個(gè)方面：腐蝕、疲勞、高溫、焊接缺陷。

腐蝕性破壞?；て髽I(yè)使用的壓力管道通常都是以Fe作為基礎(chǔ)材料，根據(jù)不同的溫度需求采用各種型號(hào)的碳鋼或者不銹鋼作為原材料。所以壓力管道的腐蝕破壞的形成，也是因?yàn)橥饨绲囊恍┎涣家蛩負(fù)p壞了保護(hù)Fe元素的膜層，才會(huì)導(dǎo)致管道中的Fe跟外界的氧化物發(fā)生反應(yīng)，從而使管道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疏松或者失效的狀況，進(jìn)而導(dǎo)致管道泄漏，產(chǎn)生危害。從外界因子對(duì)管道的腐蝕機(jī)理來看，其形式和分為三類：生物腐蝕、化學(xué)腐蝕和物理腐蝕。其中生物腐蝕是因?yàn)榈叵鹿艿澜佑|到了一些厭氧型還原細(xì)菌，通過自身的脫氫作還原作用。地下管道長期處在缺氧的環(huán)境中，當(dāng)環(huán)境中的溫度在27.5±2.5℃，pH值在7.0±2的條件下，該細(xì)菌就會(huì)發(fā)生一系列的還原反應(yīng)，和保護(hù)壓力管道的H2發(fā)生反應(yīng)，從而使管道中的Fe失去保護(hù)層，直接處于偏酸性的地下環(huán)境中，從而不斷的溶解，發(fā)生腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕通?？煞譃殡娀瘜W(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕，電化學(xué)腐蝕是以管道周圍環(huán)境作為陰極，而以管道中的鐵作為陽極，兩者之間以點(diǎn)位差的形式構(gòu)成了簡單的原電池反應(yīng)，從而使Fe失去電子形成腐蝕。常見的化學(xué)腐蝕都是由于壓力管道接觸了具有腐蝕性作用的物質(zhì)，如酸性電解質(zhì)溶液、水、SO2、CO2、Cl2、H2S等，這些具有腐蝕氧化性的物質(zhì)跟Fe發(fā)生反應(yīng)，從而形成腐蝕。化工企業(yè)壓力管道的物理腐蝕主要是應(yīng)力腐蝕和沖蝕腐蝕兩種，應(yīng)力腐蝕的表現(xiàn)形式通常是線狀、點(diǎn)狀腐蝕，沖蝕腐蝕則是由于流體在運(yùn)輸中和管道內(nèi)壁產(chǎn)生的摩擦，多表現(xiàn)為管道內(nèi)壁變薄。

疲勞失效通常和壓力管道的應(yīng)力負(fù)載、管道的晶體結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系。其微觀表現(xiàn)為特殊輝紋，宏觀可見斷裂裂紋。當(dāng)壓力管道在運(yùn)輸介質(zhì)的過程中受到荷載適量的不斷作用，其內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)都會(huì)在不同程度上出現(xiàn)不均勻位移。如此反復(fù)的周期性作用，就會(huì)影響管道內(nèi)外壓力的平衡，產(chǎn)生壓力變化，再加上一些規(guī)律性的外力作用、機(jī)械振動(dòng)、溫差應(yīng)力等，這也都會(huì)導(dǎo)致壓力管道出現(xiàn)疲勞失效。

高溫?fù)p傷形成的失效主要有五種類型：蠕變失效、彌散強(qiáng)化相聚集、珠光體球化、石墨化、合金再分配。主要是因?yàn)閴毫艿涝诟邷貤l件下，特別是溫度條件超過450℃，鋼材滲碳體分解出C元素，然后聚集，形成的石墨在蠕變性和抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋼材的性能，所以在C聚集的地方非常容易出現(xiàn)爆炸或者斷裂的現(xiàn)象。

焊接缺陷主要是壓力管道在制作過程中，受到管理制度、工藝水平以及預(yù)制工作等的原因的影響。從而在使用過程中產(chǎn)生缺陷，根據(jù)其表現(xiàn)部位可分為內(nèi)部缺陷和外部缺陷兩種形式。

2 處理措施

關(guān)于壓力管道腐蝕性缺陷的處理措施，通常有三種形式：防腐層的增加、保護(hù)陰極、連接線的設(shè)置。其實(shí)際的應(yīng)用過程中，這三種形式都是既有優(yōu)點(diǎn)，又有缺點(diǎn)，所以通常都是將這三種方法相互結(jié)合起來使用。壓力管道最常用的防腐涂層材料的種類也比較多，通常有無機(jī)氧化涂料、多層結(jié)構(gòu)的高分子涂料、煤焦油瓷漆等等。除此之外，還可以通過對(duì)鋼材的表面進(jìn)行相關(guān)的處理從而達(dá)到防腐的效果，如表面硼砂處理，使壓力管道的表面被化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的Fe-B層緊密的覆蓋。還有一種是采用陶瓷內(nèi)襯無縫鋼管作為化工企業(yè)壓力管道的輸送路徑，將陶瓷的耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫性和鋼材的良好力學(xué)性能相結(jié)合。

當(dāng)壓力管道出現(xiàn)了損傷、裂紋、腐蝕等缺陷時(shí)，通常采用的處理方法多為焊接修復(fù)、復(fù)合材料修復(fù)和夾具修復(fù)等。焊接修復(fù)已經(jīng)是時(shí)壓力管道修復(fù)技術(shù)上最為成熟的一種，但是經(jīng)濟(jì)性和安全性問題也較為突出。焊接缺陷通常是將上一焊道的熔渣徹底的清理干凈。結(jié)合超標(biāo)的長度或深度超咬合缺陷，取直徑較小的相同牌號(hào)的焊條，將存在的缺陷補(bǔ)焊填滿。并借助切削機(jī)、角磨機(jī)、電弧氣刨等對(duì)焊縫的外形進(jìn)行修正。復(fù)合材料如高分子樹脂、鋼碳纖維是當(dāng)前管道修補(bǔ)研究的熱點(diǎn)。夾具修復(fù)是針對(duì)發(fā)生泄漏的管道采取的應(yīng)急處理措施。

3 結(jié)語

隨著社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的提高，我國的化工產(chǎn)業(yè)也逐漸走向了全球化發(fā)展的步伐。這一進(jìn)步和發(fā)展對(duì)化工企業(yè)壓力管道的安全性提出了更高的要求，為了避免發(fā)生一些不必要的安全事故，研究壓力管道的缺陷和處理措施，對(duì)于促進(jìn)化工企業(yè)的全球化發(fā)展有著重要且深遠(yuǎn)的意義。

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