文/李杰 李盛 顧素蘭

經(jīng)多年實(shí)踐證明，針對大口徑煤氣管道局部腐蝕缺陷的檢測，超聲C掃描檢測技術(shù)檢測數(shù)據(jù)直觀，準(zhǔn)確性高。同時(shí)根據(jù)管道的實(shí)際使用情況，制定個(gè)性化的檢測方案進(jìn)行檢測，可為煤氣管道維護(hù)和安全評價(jià)提供有效的技術(shù)支撐，保證了此類煤氣管道安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

鋼廠煤氣管道數(shù)量較多，涉及BFG（高爐煤氣）、COG（焦?fàn)t煤氣）、LDG（轉(zhuǎn)爐煤氣）和CRG（歐冶爐煤氣）幾種煤氣介質(zhì)。其中較大部分煤氣管道，介質(zhì)的壓力遠(yuǎn)低于0.1 MPa，未納入特種設(shè)備的壓力管道管理范疇，因此這部分管道都由企業(yè)自行制訂管理制度。

金屬的腐蝕主要是由于化學(xué)或電化學(xué)作用引起的破壞。煤氣管道中的煤氣成分復(fù)雜，主要有CO（一氧化碳）、H2（氫氣）、CO2（二氧化碳）、CH4（甲烷）、O2（氧氣）、N2（氮?dú)猓?、H2S（硫化氫）、NH3（氨氣）、HCN（氰化氫）、NO（一氧化氮），還有水、氯化銨、萘、焦油等，其中CO2、H2S等與煤氣冷凝水結(jié)合形成酸性腐蝕環(huán)境。煤氣管道通常采用普通碳鋼材料，在這種工作環(huán)境條件下，尤其是BFG介質(zhì)，極易造成管道內(nèi)壁“點(diǎn)狀”“蜂窩狀”的局部腐蝕（詳見圖1）。從管道現(xiàn)場腐蝕的情況看，腐蝕基本都發(fā)生在管道的下半部分。這種腐蝕是管道最具有破壞性和隱藏性的腐蝕形態(tài)之一，它常常使得管道在整體失重還很小的情況下，就穿孔產(chǎn)生泄漏。

近年來，隨著管道使用年限的增加，管壁腐蝕引起的穿孔泄漏事故時(shí)有發(fā)生，腐蝕泄漏不僅會發(fā)生在管道本體上，也會發(fā)生在與管道相連的喇叭口、排水密封罐上，還會發(fā)生在波紋管等管道附件上，對生產(chǎn)和人員造成一定的安全隱患，因此，有必要定期對管道進(jìn)行腐蝕檢測，保證煤氣管道的安全運(yùn)行。

圖1 煤氣管道內(nèi)壁腐蝕

檢查方法

常規(guī)檢查方法

企業(yè)通常制訂巡檢制度，采用巡檢方式進(jìn)行檢查，即利用“五感”（視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺）定期檢查管道及其附件的完好情況并做好記錄，一旦發(fā)現(xiàn)異常/故障，及時(shí)采取一些臨時(shí)性緊急措施。

表1 煤氣管道的不停輸修復(fù)方法

由于煤氣管道的失效模式主要是內(nèi)壁腐蝕減薄，普通的巡檢從外觀上很難判斷管道的使用狀況，只有等腐蝕穿孔發(fā)生泄漏后，才能發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行事后補(bǔ)救。

超聲測厚方法

針對管道腐蝕問題，目前應(yīng)用較多的是定點(diǎn)測厚，即采用脈沖反射式超聲測厚儀，當(dāng)探頭發(fā)射的超聲波脈沖通過被測物體到達(dá)材料分界面時(shí)，脈沖被反射回探頭，通過精確測量超聲波在材料中傳播的時(shí)間來確定被測材料的厚度。凡能使超聲波以一恒定速度在其內(nèi)部傳播的各種材料均可采用此原理測量。

這種定點(diǎn)測厚方法，不易檢測到圖1所示的煤氣管道不規(guī)則局部腐蝕，難以描述一定范圍內(nèi)局部腐蝕的分布，即檢測數(shù)據(jù)不能準(zhǔn)確反映管道內(nèi)壁的腐蝕狀況。

超聲C掃描檢測

超聲C掃描檢測技術(shù)是一種利用超聲聲波的聲學(xué)特性并結(jié)合運(yùn)動編碼信息，通過電腦集成化系統(tǒng)，對超聲信號進(jìn)行一系列的處理分析，獲得缺陷在不同深度層面上的二維聲學(xué)圖象的一種檢測方法。從所顯示的二維圖象上可以直觀地看到在一定深度層面上缺陷的形狀、位置、分布及取向。根據(jù)缺陷圖像和所選擇的掃描參數(shù)可以得到缺陷在層面各個(gè)方向上的尺寸，包括長度、寬度及單個(gè)分散缺陷的大小，密集缺陷的分布范圍等。利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)或幾何作圖法將不同深度層面上的C掃描圖象進(jìn)行疊加，便可以得到被檢體的三維聲學(xué)圖像，從而可以得到缺陷的立體圖像、三維尺寸和空間分布。

此種檢測方法，可對所檢區(qū)域進(jìn)行100%檢測，檢測煤氣管道不規(guī)則局部腐蝕的有效性和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高。

煤氣管道的不停輸修復(fù)方法

針對檢測到的煤氣管道嚴(yán)重的內(nèi)壁腐蝕，為防止其繼續(xù)腐蝕而導(dǎo)致泄漏發(fā)生，應(yīng)對其進(jìn)行修復(fù)。由于生產(chǎn)原因，煤氣管道常需要進(jìn)行不停輸修復(fù)。經(jīng)多年實(shí)踐中摸索出幾種修復(fù)腐蝕泄漏的方法。

煤氣管道常規(guī)的修復(fù)方法有，焊接修復(fù)、帶壓堵漏、鋼板局部托補(bǔ)、環(huán)氧樹脂包覆、整體更換、碳纖維復(fù)合材料包覆，這些方法都有各自的特點(diǎn)，如焊接修復(fù)方法通常在停輸狀態(tài)下進(jìn)行，對于焊縫泄漏及薄壁管體缺陷修復(fù)，在線焊接修復(fù)存在巨大的安全隱患；帶壓堵漏，是一種臨時(shí)性的補(bǔ)救方法，且安全風(fēng)險(xiǎn)高；鋼板局部托補(bǔ)修復(fù)，施工難度高、安全風(fēng)險(xiǎn)大，會增加管道自重，影響管道應(yīng)力分布及支架沉降，如管道有泄漏，原管道與托補(bǔ)板間的夾層會積水，從而可能加速管道腐蝕；環(huán)氧樹脂包覆，老化速度快，可導(dǎo)致管道短期內(nèi)再次發(fā)生泄漏；整體更換，成本高，需要停機(jī)，影響連續(xù)生產(chǎn)。碳纖維復(fù)合材料包覆修復(fù)具有不需動火焊接、工藝簡單、施工迅速、操作安全、使用壽命長、可實(shí)現(xiàn)不停輸修復(fù)，并且成本相對較低。其中3種主要修復(fù)方法及其優(yōu)缺點(diǎn)對比見表1。

圖2 煤氣管道易腐蝕部位

應(yīng)用案例

對某鋼廠BFG主干管道進(jìn)行腐蝕檢測。該主干管道共約24 km，檢測采用抽查方式，按建設(shè)時(shí)期、管道規(guī)格等不同將整個(gè)BFG主干管道分為若干管段，選取42個(gè)部位，

檢測部位的選取原則是有代表性，運(yùn)行中發(fā)生腐蝕泄漏的部位等。

根據(jù)多年檢測實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，高爐煤氣管道的腐蝕主要集中在管道的底部區(qū)域，其中最嚴(yán)重的腐蝕部位位于管道下部θ角對應(yīng)的圓周上的A點(diǎn)到B點(diǎn)位置，θ角大約為40°，詳見圖2，所以抽查檢測時(shí)，重點(diǎn)掃查此部位。采用超聲C掃描檢測技術(shù)進(jìn)行檢測，每個(gè)部位檢測約2 m2。

對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，壁厚減薄超過30%公稱壁厚的部位有10處，詳見表2。

上述10處檢測部位的檢測數(shù)據(jù)，通過與管道原壁厚以及管道極限壁厚對比來評價(jià)管道當(dāng)前的安全狀況；同時(shí)，將這些數(shù)據(jù)與以往的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，給出管道壁厚的減薄速度（腐蝕速率），從而預(yù)測管道剩余壽命，提出管道的檢測周期及維護(hù)策略。

表2 煤氣管道壁厚減薄部位數(shù)據(jù)匯總表

針對大口徑煤氣管道局部腐蝕缺陷的檢測，超聲C掃描檢測技術(shù)檢測數(shù)據(jù)直觀，準(zhǔn)確性高，同時(shí)根據(jù)管道的實(shí)際使用情況，制定個(gè)性化的檢測方案進(jìn)行檢測，可為煤氣管道維護(hù)和安全評價(jià)提供有效的技術(shù)支撐，保證了此類煤氣管道安全、穩(wěn)定運(yùn)行。