李成超,崔云龍，翟永軍，胡 棟

(泰安市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，山東 泰安 271000)

氨制冷壓力管道是冷庫(kù)設(shè)備的重要組成部分，其安全狀況對(duì)冷庫(kù)制冷系統(tǒng)有著至關(guān)重要的作用，隨著食品工業(yè)快速發(fā)展，冷庫(kù)數(shù)量和容量迅速增加，因此，氨制冷壓力管道的安全運(yùn)行對(duì)于保障人身安全和國(guó)家財(cái)產(chǎn)安全的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義日趨明顯[1]。近年來(lái)氨制冷系統(tǒng)泄漏事故時(shí)有發(fā)生，因此，如何加強(qiáng)氨制冷系統(tǒng)的檢驗(yàn)，特別是壓力管道的檢驗(yàn)是保證氨制冷系統(tǒng)安全的重要環(huán)節(jié)[2]。

MsS超聲導(dǎo)波技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展出來(lái)的一種能夠?qū)艿赖慕饘俑g情況進(jìn)行快速、長(zhǎng)距離、大范圍、相對(duì)低成本檢測(cè)的無(wú)損檢測(cè)方法，在固體中傳播的超聲導(dǎo)波，由于自身的特性，沿傳播路徑的衰減很小，可以沿構(gòu)件傳播幾十至百余米遠(yuǎn)的距離，因此，可以對(duì)管道進(jìn)行較長(zhǎng)距離的非接觸式檢測(cè)，同時(shí)，超聲導(dǎo)波可以在充液、帶管套或保溫層的管道中傳播，克服了傳統(tǒng)無(wú)損檢測(cè)方法需要逐點(diǎn)檢測(cè)的缺點(diǎn)，故使得檢測(cè)此類壓力管道的費(fèi)用大大降低，利用超聲導(dǎo)波檢測(cè)壓力管道，快速、經(jīng)濟(jì)且只需剝離部分保溫層，是管道檢測(cè)的一個(gè)新興發(fā)展方向[3]。

1 超聲導(dǎo)波技術(shù)介紹及檢測(cè)原理

1.1 超聲導(dǎo)波技術(shù)介紹

MsS超聲導(dǎo)波技術(shù)是由美國(guó)西南研究院研究與開(kāi)發(fā)，作為一種全新的、成熟的檢測(cè)技術(shù)，已經(jīng)被應(yīng)用在多種工業(yè)領(lǐng)域中，用于快速和低成本的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)大型構(gòu)件。

采用MsS導(dǎo)波技術(shù)能夠?qū)毫艿肋M(jìn)行100%快速檢測(cè)，結(jié)合其它無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)缺陷進(jìn)行驗(yàn)證，多種檢測(cè)技術(shù)交互應(yīng)用，進(jìn)一步對(duì)缺陷定性評(píng)定，了解管線的運(yùn)行狀況，合理的進(jìn)行維護(hù)，可以把危害降到最低，是一種有效可行的檢測(cè)方案。

1.2 超聲導(dǎo)波檢測(cè)原理

MsS技術(shù)基于磁致伸縮效應(yīng)在磁致伸縮帶上激勵(lì)導(dǎo)波，通過(guò)干耦合或粘接耦合的方式將導(dǎo)波由磁致伸縮帶傳送到待測(cè)構(gòu)件上，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)波激勵(lì)；并通過(guò)相同耦合的方式將導(dǎo)波從待測(cè)構(gòu)件傳送回磁致伸縮帶，基于逆磁致伸縮效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)波接收。該方法既適用于鐵磁性材料的檢測(cè)，也適用于非鐵磁性材料的檢測(cè)，其檢測(cè)原理如圖1所示。這種方法的超聲導(dǎo)播傳感器包括線圈和磁致伸縮帶兩部分，磁致伸縮帶在使用前，需要進(jìn)行預(yù)磁化。檢測(cè)時(shí)，磁致伸縮帶與被檢構(gòu)件可采用固化膠緊密粘貼、也可用其他方式緊密耦合，實(shí)現(xiàn)聲能傳遞[4]。

圖1 磁致伸縮超聲導(dǎo)波檢測(cè)原理

MsS技術(shù)可以激發(fā)縱波、扭力波、彎曲波、Lamb波、表面波、水平剪切波等多種模態(tài)形式的導(dǎo)波，只要正確選擇導(dǎo)波模式和頻率，并控制其傳播方向，導(dǎo)波就可以從其傳感器位置沿著構(gòu)件快速傳播，瞬間即可完成對(duì)管道本體的100%體積掃描檢測(cè)[5]。

2 氨制冷壓力管道定期檢驗(yàn)

2.1 定期檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)引用

近期國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局發(fā)布了關(guān)于《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則-工業(yè)管道》(TSG D7005—2018)的實(shí)施意見(jiàn)及氣瓶安全監(jiān)察有關(guān)工作的通知(市監(jiān)特[2018]26號(hào)文)，其中對(duì)涉氨制冷管道的定期檢驗(yàn)規(guī)定如下：對(duì)于以氨為介質(zhì)的制冷裝置中的壓力管道，原則上應(yīng)按《管檢規(guī)》進(jìn)行定期檢驗(yàn)。對(duì)于遠(yuǎn)離人員密集區(qū)域且暫時(shí)無(wú)法按《管檢規(guī)》實(shí)施檢驗(yàn)的氨管道，可按《質(zhì)檢總局特種設(shè)備局關(guān)于氨制冷裝置特種設(shè)備專項(xiàng)治理工作的意見(jiàn)》(質(zhì)檢特函[2013]61號(hào))執(zhí)行，否則，應(yīng)停止使用[6]。

2.2 壁厚測(cè)定

最新《管檢規(guī)》壁厚測(cè)定中有關(guān)采用超聲導(dǎo)波技術(shù)的規(guī)定：1. 測(cè)定點(diǎn)的位置，重點(diǎn)選擇易受腐蝕、沖蝕，制造成型時(shí)測(cè)厚減薄和使用中易產(chǎn)生變形、積液、磨損部位，超聲導(dǎo)波檢測(cè)、電磁檢測(cè)以及其他方法檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的可疑部位，支管連接部位等；2. 采用長(zhǎng)距離超聲導(dǎo)波、電磁等方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以僅抽查信號(hào)異常處的管道壁厚。

61號(hào)文中規(guī)定保溫層完好的氨制冷管道，必要時(shí)采用數(shù)字射線成像技術(shù)進(jìn)行壁厚檢測(cè)。雖然數(shù)字射線成像技術(shù)便攜性強(qiáng)，圖像靈敏度高，無(wú)需拆除聚氨酯保溫層，能夠進(jìn)行壁厚測(cè)量，但是有一定的偏差，如果結(jié)合超聲導(dǎo)波技術(shù)在實(shí)施壁厚檢測(cè)可有效提高檢測(cè)效率。

由上可知，在壁厚測(cè)定中采用超聲導(dǎo)波技術(shù)進(jìn)行氨制冷管道檢測(cè)時(shí)，可避免停機(jī)和僅拆除部分保溫層，僅抽查信號(hào)異常處的管道壁厚，結(jié)合其它無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)缺陷進(jìn)行驗(yàn)證，可有效提高檢測(cè)效率。

2.3 埋藏缺陷檢測(cè)

《管檢規(guī)》中規(guī)定埋藏缺陷檢測(cè)一般采用NB/T 47013中規(guī)定的射線檢測(cè)或者超聲檢測(cè)等方法。當(dāng)檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法實(shí)施射線檢測(cè)或者超聲檢測(cè)時(shí)，可采用其他有效的檢測(cè)方法。低壓側(cè)氨制冷壓力管道，由于溫度較低，有聚氨酯保溫，而保溫層不容易去除，即使去除后在運(yùn)行狀態(tài)還是會(huì)很快結(jié)冰，對(duì)于測(cè)厚檢測(cè)和射線探傷增加了難度，因此可采用超聲導(dǎo)波技術(shù)進(jìn)行氨制冷管道檢測(cè)。

3 超聲導(dǎo)波在某大型冷庫(kù)氨制冷管道檢驗(yàn)中的應(yīng)用

3.1 上次檢驗(yàn)情況

2017年對(duì)某大型冷庫(kù)氨制冷管道進(jìn)行全面檢驗(yàn)，管線全長(zhǎng)近10 600 m，于2004年4月投用，材質(zhì)為20#鋼，管道規(guī)格從DN50到DN250各種規(guī)格都有，由于該企業(yè)管道保溫采用聚氨酯澆注制作，保溫層光聚氨酯保溫厚度達(dá)120 mm，用0.5 mm厚304不銹鋼做保護(hù)殼，管道系統(tǒng)均涂防銹漆二遍，色漆二遍(保溫層在其保護(hù)面層的外面涂色漆二遍，外包不銹鋼板不涂漆)，使用單位檢驗(yàn)前準(zhǔn)備工作用時(shí)近2個(gè)月，租借大量腳支架，鋼管，專用工具等，拆除多處聚氨酯保溫層、不銹鋼保護(hù)殼，由于機(jī)房制冷管道經(jīng)管廊進(jìn)入庫(kù)房，管道與管道間距離不能放置射線探傷設(shè)備，高度距離地面5 m以上，保溫拆除極為困難，還有機(jī)房、附屬間、機(jī)房頂部等大量管道高度高于5 m，由于該氨制冷系統(tǒng)管道工況復(fù)雜，最終確定檢驗(yàn)方案有部分管道用超聲波代替射線探傷，部分管道射線探傷，部分保溫管道進(jìn)行DR檢測(cè)，通過(guò)資料審查、宏觀檢驗(yàn)、繪制單線圖、壁厚測(cè)定、無(wú)損檢測(cè)等內(nèi)容，檢驗(yàn)工作歷時(shí)近1個(gè)月。該次檢驗(yàn)壁厚測(cè)定共測(cè)得933點(diǎn)，射線探傷共探傷115個(gè)焊口，超聲波70個(gè)焊口，DR檢測(cè)60個(gè)焊口，工作量大，造成檢驗(yàn)實(shí)施過(guò)程緩慢。

3.2 本次檢驗(yàn)情況

圖2 某大型冷庫(kù)超聲導(dǎo)波現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

2018年該冷庫(kù)達(dá)到全面檢驗(yàn)日期，2018年1月26日《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則-工業(yè)管道》(TSG D7005—2008)頒布，于5月份正式實(shí)施，結(jié)合最新管檢規(guī)，壁厚測(cè)定及當(dāng)檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法實(shí)施射線檢測(cè)或者超聲檢測(cè)時(shí)，采用超聲導(dǎo)波技術(shù)對(duì)管段實(shí)施檢測(cè)，避免停機(jī)和僅拆除部分拆除保溫層，僅抽查信號(hào)異常處的管道壁厚，有效的提高了檢驗(yàn)檢測(cè)效率。本次檢驗(yàn)在有利于壁厚測(cè)定的地方進(jìn)行壁厚測(cè)定共測(cè)得300點(diǎn)，超聲導(dǎo)波檢測(cè)共24處，其中保溫處10處，不帶保溫處14處，未發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)，本次檢驗(yàn)節(jié)約了使用單位檢驗(yàn)前準(zhǔn)備工作成本，避免資源浪費(fèi)，檢驗(yàn)工作效率明顯提高。

4 結(jié) 論

大型冷庫(kù)氨制冷壓力管道工況復(fù)雜，檢驗(yàn)檢測(cè)難度大，依據(jù)最新標(biāo)準(zhǔn)可采用超聲導(dǎo)波方法對(duì)氨制冷管道進(jìn)行壁厚檢測(cè)，僅對(duì)抽查信號(hào)異常處的管道壁厚，結(jié)合其它無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)缺陷進(jìn)行驗(yàn)證，可有效提高檢測(cè)效率。通過(guò)對(duì)某大型冷庫(kù)氨制冷管道實(shí)際應(yīng)用效果表明，MsS超聲導(dǎo)波技術(shù)在大型冷庫(kù)氨制冷管道檢驗(yàn)中具備一定的優(yōu)勢(shì)，存在較大的應(yīng)用市場(chǎng)。