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管道腐蚀无损检测:保温层神马的都是浮云
发布:kittyll   时间:2016/9/18 10:57:37   阅读:768 
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现代腐蚀领域的研究进步使得我们能够通过选择适当的材料、调整操作参数、控制腐蚀发生的周围环境以及采用正确的无损检测技术等方法对腐蚀进行有效的检测及控制。
 

管道上的突起物,如喷嘴区域,极易发生保温层下腐蚀;图片来源:Monica Chauviere
 
在石油化工领域内,对于固定设备的损坏,人们能够列出超过50种不同的可能损伤机理。但是,如果你仔细检查设备的故障历史,就会发现超过60%的工艺管道的失效都是由于三种腐蚀机理造成的:
 
1、保温层下腐蚀,Corrosion under insulation,CUI;
2、支撑层下腐蚀,Corrosion under support,CUS;
3、应力腐蚀开裂,Stress corrosion cracking,SCC。
 
现代无损检测技术已经能够在不需要去除保温层的前提下对管道的保温层下腐蚀进行有效的检测。此外,先进的无损检测技术还能够与传统技术结合使用,形成低成本的管道腐蚀综合检测技术。其中常用的几类无损检测技术包括红外热成像技术、超声导波技术、脉冲涡流技术、射线照相技术以及计算机X射线照相技术。在这些方法中,射线照相技术和超声导波技术被API 581标准列为传统方法(去除保温层进行检测)的可替代选择。
 

利用红外成像技术检测出潮湿的保温层
 
红外热成像技术
 
红外热成像技术能够有效检测出管道线路中潮湿的保温层,相比于传统的湿度测试仪器,红外热成像仪检测更加灵敏、检测速度更快。此外,利用红外热成像技术能够在管道远处进行扫描检测,这样极大地避免了搭建脚手架工程所耗费的时间。
 
红外热成像检测技术一般用于传统方法难以检测到的保温管道;通常情况下,潮湿的保温层相比于干燥的保温层维持热量的时间更久,因此,在日落后的两到三小时内,潮湿的保温层区域将比干燥的保温层区域更加的“热”,这也即是红外热成像技术的基本原理。当利用这种技术检测潮湿的保温层时应当考虑到以下几个方面:
 
1、利用这种技术鉴别潮湿保温层的最适宜时间为日落后的两小时;尤其是晴天的傍晚,被视为最佳的检测时间。
 
2、潮湿保温层以及干燥保温层之间的温度差异并不十分明显,因此最好使用较小的温度跨度以提高检测灵敏度。
 
远距离超声检测技术(LRUT)
 
对于一些较难检测的管道,远距离超声检测技术利用导波对管道进行扫描能够轻松的进行检测。超声波在管道内遇到不连续处,例如环形焊缝、管路分支以及管道壁厚减少区域(意味着可能发生了腐蚀现象)等会被反射回来;这些反射波能够利用计算机及相关设备检测出来并进行分析。
 

用于深埋涂层管道和保温管道检测的远距离超声检测装置
 
远距离超声检测技术一般情况下(管道是直的)能够扫描60-120米的长度;如果管道线路属于保温管道,可检测的长度会有所减小,这主要是因为超声波被保温层吸收更加明显;支撑位置、连接处以及弯曲管道则会进一步降低可检测的长度。但即使如此,远距离超声检测技术仍然被认为是检测工艺管道内保温层下腐蚀最有效的方法之一,尤其是在难以去除保温层的情况下,该方法越发显得高效。
 
导波的传播速率与传播介质的厚度和导波的频率有关,而保温层下腐蚀现象则会导致传播介质(管道壁)厚度发生改变;除了散射和反射现象,管壁厚度的变化还会导致入射波的模式发生转换,因此,反射波不仅包含了原始入射波模式,还包含了模式发生转换后的入射波模式;通过在反射信号中对这些模式发生转换的声波进行检测能够有效的判断出保温管道内的不连续处,例如发生了保温层下腐蚀现象的区域。
 
与红外热成像技术相比,对于远距离超声检测结果的理解更加困难,有时甚至需要相关专家进行解读。但是,对于一些利用  其他检测技术难以检测的区域,这种方法是十分有效且检测结果是十分可靠的,例如保温管道中穿过涵洞的部分以及位于公路交叉口的地下管道等。
 
射线照相技术

 
射线照相技术已经被证明能够有效检测出小口径管道内部的壁厚变薄情况。假如辐射源到胶片的距离(source-to-film distance,SFD)足够大,能够覆盖整个管道直径,该方法还可以用于检测管道设备的保温层下腐蚀现象。但是,当管道直径超过8英尺并且管道之间的间隙较小时,利用该方法检测可能会有些困难。射线照相法的装置示意图如下图所示。
 

射线照相法装置示意图
 
对于大口径管道,可以通过每次只对部分管道进行检测,相应的,为了覆盖整个大口径管道,通常需要多次辐射检测;这样一来将会耗费更多的时间。因此说,该检测技术更加适用于对小直径管道进行检测。
 

对保温管道进行全直径扫描的射线图像
 
从上图可以发现,材料的腐蚀现象能够很清晰地被检测出来;根据检测结果将相应的保温层去除掉,观察到了保温层下腐蚀现象,证明了该检测方法的准确性。
 
计算机X射线照相技术
 
计算机X射线照相技术(CR)与常规射线照相技术所使用的设备装置类似,除了采用成像板代替胶片以形成检测图像。CR技术与上述提及的射线照相技术由于具有射线辐射,都存在一些固有的安全隐患问题,但是有文件记录这种方法在一些石化炼油厂里取得了成功的应用,尤其是在印度等国家。
 
利用CR技术获得的图像可以轻松的存储与分享,此外,该方法由于能够快速的识别管道中的不连续处(如缺陷等),从而极大的提升了检测效率。下图为利用CR技术检测腐蚀现象的案例。
 

计算机X射线照相技术得到的图像中清晰显示出腐蚀位置
 
上图清晰显示出该保温管道的腐蚀位置位于该管道的弯头处;利用相关软件能够计算出管道壁厚减薄率。在进行测量之前,该软件应参照标准物进行校正,例如参照已知尺寸的钢珠或管道等。
 
对于保温管道中的保温层下腐蚀,CR技术是一种有效的检测手段,除了不需要剥除保温层这一优点外,该方法的另一优势在于检测数据易于储存以及分享,有利于未来进行比较或者审核。
 
脉冲涡流检测技术
 
脉冲涡流检测技术(PEC)属于电磁检测范围,具有无接触式检测和表面无需清理等优点;相对超声和红外热成像技术,脉冲涡流检测不需要任何耦合介质;与射线检测技术相比,该方法不需要放射源,不会造成环境污染以及带来安全隐患。
 
脉冲涡流检测装置中的检测探针上包含一个发射器和一个接收器;发射器本质上就是一个线圈,主要用来在导体中产生涡流(在我们研究的领域中,导体就是指金属管道)。探针被置于保温层上,通过在发射器线圈内通入电流来创建一个磁场,磁场会将保温管道进行磁化并在管道内形成循环涡流。当管道内存在异常现象时,脉冲被切断,涡流的强度发生降低并导致磁场强度下降;涡流强度下降的速率能够由PEC接收器进行监测,并用于进行计算管道壁厚。涡流的衰变与管道壁厚成正比例关系,腐蚀情况则是根据壁厚减少百分比计算得出。
 
与射线照相检测技术相比,脉冲涡流检测技术的检测灵敏度相对较低;利用该方法能够检测出的最小缺陷直径为保温层厚度的50%左右,即30-120mm。换句话说,该方法比较适合用于检测一般管道的管壁减薄现象,却不适宜检测孤立的点蚀缺陷。因此,脉冲涡流检测技术更加适合对碳钢保温管道进行检测,因为这种工艺管道的腐蚀面积一般都较大。
 
 
译自:corrosionpedia
来源:材料与测试
译者:vince

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