陳浩禹* 蔡剛毅 劉海云 葉宇峰

（1.浙江省特種設(shè)備科學(xué)研究院 2.浙江省特種設(shè)備安全檢測技術(shù)研究重點實驗室）

0 引言

在石油化工行業(yè)中，保溫層下腐蝕可能造成設(shè)備運行故障，使產(chǎn)品泄漏，增大了企業(yè)的檢維修成本，每年造成的經(jīng)濟損失高達幾十億元，甚至可能會造成各類嚴(yán)重事故。石化行業(yè)中壓力管道的保溫層對其工藝控制、高效節(jié)能以及安全生產(chǎn)都至關(guān)重要，但保溫層下的管道容易發(fā)生腐蝕減薄，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致管道泄漏、穿孔，影響設(shè)備正常運行，造成維護檢修費用大大增加[1]。

1 現(xiàn)有檢測工藝

壓力管道的保溫層下管道局部腐蝕具有較強的隱蔽性，在正常的生產(chǎn)過程中很難被發(fā)現(xiàn)，容易產(chǎn)生突發(fā)性的介質(zhì)泄漏事故，因此對在用壓力管道進行保溫層下腐蝕檢測尤為重要。

現(xiàn)有的保溫層下腐蝕檢測工藝必須在裝置停車之后，按照一定比例對壓力管道進行抽檢。首先對相應(yīng)部位的保溫層進行拆除，然后采用宏觀檢測、超聲波壁厚檢測等方法對壓力管道的腐蝕情況進行判定，檢測完成后還需對之前破壞的保溫層進行恢復(fù)。但裝置停車檢驗會給企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟損失，且由于保溫層的拆除和恢復(fù)問題，無法對壓力管道進行全方位檢測，只能定點抽檢，導(dǎo)致壓力管道保溫層下腐蝕檢測效率不高，缺陷檢出率低且存在檢測盲點，無法完全保證帶保溫層壓力管道的運行安全。

因此，需根據(jù)創(chuàng)新的檢驗思路和先進的檢測手段，制定符合企業(yè)需求的保溫層下腐蝕檢測新工藝，在不停車的情況下，就能對帶保溫層的壓力管道進行全方位的腐蝕排查，節(jié)約成本、增加效益，同時快速檢測所有可疑部位，大幅度提升其腐蝕缺陷檢出率。

2 在線檢測新工藝

在裝置不停車的情況下對壓力管道進行檢測，可采用能進行在線高溫檢測的新技術(shù)如超聲導(dǎo)波檢測、脈沖渦流檢測、電磁超聲檢測等。各項技術(shù)的優(yōu)缺點不同，需充分利用其優(yōu)點，形成一套新的檢測工藝，在不停車的情況下全方位排查在用壓力管道保溫層下腐蝕情況，精確定位腐蝕點，排除安全隱患，降低運營成本，提高局部腐蝕檢出率，確保管道安全運行。

保溫層下腐蝕檢測新工藝流程如圖1 所示。

圖1 壓力管道保溫層下腐蝕檢測工藝

（1）采用超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)，在不拆除保溫的前提下，對帶保溫層的壓力管道進行長距離檢測，可以確定保溫層下壓力管道發(fā)生局部腐蝕的橫截面。

（2）采用脈沖渦流檢測技術(shù)，在不拆除保溫的前提下，對有腐蝕減薄的壓力管道橫截面進行周向掃查，從而確定保溫層下壓力管道發(fā)生局部腐蝕的減薄點。

（3）在精確定位保溫層下腐蝕位置后，拆除該區(qū)域的保溫層，采用電磁超聲檢測技術(shù)對在用高溫管道進行厚度檢測，最終判斷其表面腐蝕情況，并采取相應(yīng)的處理措施。

3 保溫層下腐蝕檢測新工藝

3.1 超聲導(dǎo)波定位腐蝕截面

超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)是通過超聲導(dǎo)波在試件中傳播，遇到焊縫、支撐、缺陷等管道特征會返回部分能量，然后相應(yīng)傳感器探測到信號并進行采集分析記錄試件截面壁厚金屬損失情況[2]。較傳統(tǒng)的檢測技術(shù)，其具有以下優(yōu)點：（1）檢測范圍大、可以進行長距離檢測，檢測出金屬損失較大的截面；（2）不用拆除在用管道的保溫層，可以直接進行檢測；（3）對壓力管道的機械損傷、局部腐蝕等體積型缺陷較為敏感，有較高的檢測靈敏度。但超聲導(dǎo)波檢測也有不足之處，只能定位壓力管道金屬損失較大的截面，不能精準(zhǔn)定位局部腐蝕的點。

因此在不拆除保溫層的前提下，可以利用超聲導(dǎo)波對幾十米長的壓力管道管壁厚度進行在線檢測，超聲導(dǎo)波在管道壁厚發(fā)生變化的位置會產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖信號波。檢測人員根據(jù)管壁橫截面的缺損率可以定位到壓力管道發(fā)生保溫層下局部腐蝕減薄的截面位置，確定在用壓力管道保溫層下的腐蝕截面。

3.2 脈沖渦流定位腐蝕點

脈沖渦流檢測技術(shù)是利用寬帶脈沖激勵線圈在被檢試樣上感應(yīng)瞬時渦流[3]。如果被檢試樣中存在缺陷，就會使感應(yīng)磁場的強度發(fā)生變化，對渦流的分布產(chǎn)生影響，從而影響磁場的分布情況，使得檢測線圈上的瞬態(tài)感應(yīng)電壓發(fā)生相應(yīng)變化，所以通過測量瞬態(tài)感應(yīng)電壓信號和參比值，計算出金屬試件被測區(qū)域的平均厚度。渦電流信號在被測管件內(nèi)沿厚度方向傳播，當(dāng)?shù)竭_管件邊界會發(fā)生突然的衰變，這時磁場強度會迅速減弱。渦電流在被測管件中的衰減時間t與被測管件的特性（如電導(dǎo)率μ、磁導(dǎo)率σ以及壁厚d）存在固定的函數(shù)關(guān)系：

式中：c——常數(shù)。

因此管件厚度d可通過電導(dǎo)率μ、磁導(dǎo)率σ以及衰減時間t獲得，在脈沖渦流檢測開始前，通過測量同一材料、厚度明確的壓力管道設(shè)置一個校準(zhǔn)點，因為電導(dǎo)率μ、磁導(dǎo)率σ相等，通過比對衰減時間，可以得到被測壓力管道的厚度d。

脈沖渦流檢測技術(shù)相比較傳統(tǒng)的檢測技術(shù)有以下優(yōu)點：（1）脈沖渦流探頭不受外覆蓋層影響，能直接穿透保溫鐵皮及保溫棉對壓力管道進行檢測；（2）對壓力管道的體積型缺陷敏感，有較高的檢測靈敏度；（3）檢測速度快、檢測效率高，可以實現(xiàn)快速全方位掃查，避免漏檢。但脈沖渦流也有不足之處，不能一次性進行長距離檢測且只能測得相對值（相較于校準(zhǔn)點的壁厚），不能得到在用保溫管道的絕對壁厚。

因此，可以利用脈沖渦流檢測技術(shù)對壓力管道的腐蝕截面沿著壓力管道的周向依次對腐蝕截面進行全方位掃查，由于傳感器面積較大，能覆蓋所有位置，掃查得到的全腐蝕截面的管道相對厚度（與校準(zhǔn)點比對），如圖2 所示。通過比對判斷可以確定腐蝕截面上的腐蝕點，但與超聲波測厚不同，脈沖渦流檢測只能得到相對值（相較于校準(zhǔn)點的壁厚），所以脈沖渦流檢測只能定位到腐蝕減薄點位置，具體數(shù)值及表面腐蝕狀況還需要其他手段進行檢測。

圖2 脈沖渦流腐蝕截面檢測數(shù)據(jù)

3.3 電磁超聲確定腐蝕情況

電磁超聲技術(shù)是利用電磁超聲換能器在試樣表面激發(fā)和接受超聲波信號，根據(jù)聲波在試樣中的傳播時間來計算管道壁厚[4]。相比較傳統(tǒng)的超聲波測厚檢測技術(shù)，電磁超聲技術(shù)具有以下優(yōu)點：（1）可對在用高溫管道進行厚度測量，最高溫度可達750 ℃；（2）壓力管道表面無需打磨處理，可對帶有防銹漆的壓力管道進行測厚，大大提高了檢測速度；（3）電磁超聲測厚不需要在探頭位置涂抹耦合劑，可以進行非接觸式測厚。但電磁超聲技術(shù)也有不足之處，不能隔著保溫層對壓力管道進行壁厚檢測。

因此，可以利用電磁超聲測厚技術(shù)對精準(zhǔn)定位的腐蝕點進行在線測厚。通過超聲導(dǎo)波定位腐蝕截面，脈沖渦流定位腐蝕點后，拆除這一區(qū)域的保溫層，采用電磁超聲檢測儀對腐蝕減薄點進行壁厚檢測。通過激發(fā)接收超聲波剪切振蕩的電磁超聲來測量計算此處管道的壁厚，對發(fā)生腐蝕減薄的地方按按照GB 150—2011《壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)要求進行厚度校核，若腐蝕較為嚴(yán)重應(yīng)按相關(guān)規(guī)定進行返修處理。

4 結(jié)語

現(xiàn)有檢測工藝只能在裝置停車時，拆除壓力管道的保溫層，并打磨防銹漆后再進行檢測，費時費力且需較大停工成本、人工成本，缺陷檢出率不高，容易造成漏檢，無法保證壓力管道安全運行。本文總結(jié)了一套從線到面到點的全方位保溫層下腐蝕在線檢測新工藝，利用超聲導(dǎo)波長距離檢測，找到腐蝕減薄的截面；然后利用脈沖渦流對全截面進行周向掃查，精準(zhǔn)定位腐蝕截面上的腐蝕點；最后利用電磁超聲檢測得到腐蝕部位的管道壁厚，了解管道的腐蝕狀況，若腐蝕減薄較為嚴(yán)重則需按相關(guān)規(guī)定進行返修處理。

壓力管道保溫層下腐蝕檢測新工藝能在裝置不停車的情況下在線檢測帶保溫層的壓力管道，精準(zhǔn)定位保溫層下腐蝕，在降低運營成本的前提下，精準(zhǔn)消除局部腐蝕隱患，確保壓力管道安全運行。當(dāng)然，壓力管道保溫層下腐蝕檢測新工藝還有一些不足，相關(guān)的“超聲導(dǎo)波技術(shù)”、“脈沖渦流技術(shù)”、“電磁超聲技術(shù)”都跟電磁信號相關(guān)，其在馬氏體不銹鋼中衰減較大，因此無法對馬氏體不銹鋼為材料的壓力管道進行在線檢測。對于馬氏體不銹鋼的保溫層下腐蝕檢測還需進行廣泛的探討與研究。