石油化工管道工程質(zhì)量通病與防治措施解析

“第五編石油化工管道的故障檢修“TOUQ。第五編石油化工管道的故障檢修影響材料沖擊韌性的因素很多，材料本身的各種缺陷（如裂紋、白點(diǎn)、夾雜、偏析、氣孔、疏松、過(guò)燒等）和工作溫度導(dǎo)致的各種脆性（如冷脆、熱脆、藍(lán)脆、紅脆等）都會(huì)導(dǎo)致材料沖韌性的下降。因此，通過(guò)沖擊試驗(yàn)可以評(píng)判這些缺陷對(duì)材料性能的影響。（三）硬度檢驗(yàn)硬度試驗(yàn)指標(biāo)與沖擊韌性指標(biāo)一樣，并不能直接用于材料的強(qiáng)度計(jì)算，而是用來(lái)反映材料在加工過(guò)程中的組織變化、熱處理效果、加工或焊接殘余應(yīng)力的存在程度等特性的定性判斷指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，金相組織中的馬氏體硬度高于珠光體，珠光體的硬度高于鐵素體，鐵素體的硬度高于奧氏體。材料進(jìn)行不同的熱處理，得到的組織也不一樣，故熱處理對(duì)材料硬度的影響實(shí)際上是反映材料的金相組織和金相結(jié)構(gòu)對(duì)硬度的影響。對(duì)于奧氏體不銹中的奧氏體，因?yàn)樗写罅康暮辖鹪卮嬖?，故其硬度要高于鐵素體；化學(xué)成分中，碳對(duì)材料硬度的影響最直接。材料中的碳含量越大，其硬度越高。除碳含量以外，大多數(shù)合金元素都會(huì)使材料的硬度升高；加工殘余應(yīng)力與焊接殘應(yīng)力的存在對(duì)材料的硬度也將產(chǎn)生影響，加工殘余應(yīng)力與焊接殘余應(yīng)力值越大，硬度越高。實(shí)驗(yàn)表明，材料的硬度與其強(qiáng)度存在著一定的比例關(guān)系。對(duì)黑色金屬材料來(lái)說(shuō)，其抗拉強(qiáng)度近似等于三分之一的布氏硬度值。正因?yàn)橛绊懖牧嫌捕鹊囊蛩剌^多，故工程上在很多場(chǎng)合下常通過(guò)檢驗(yàn)硬度來(lái)定性了解材料的化學(xué)成分、組織狀態(tài)、熱處理效果及加工或焊接殘余應(yīng)力存在的程度等。又因?yàn)樗僮骱?jiǎn)便，成本較低，又屬于非破壞性試驗(yàn)（即可直接在成品上進(jìn)行試驗(yàn)），因此在材料加工過(guò)程和現(xiàn)場(chǎng)施工檢驗(yàn)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，已出現(xiàn)的硬度試驗(yàn)方法有很多，但工程上常用的試驗(yàn)方法有布氏硬度試驗(yàn)法、洛氏硬度試驗(yàn)法和維氏硬度試驗(yàn)法三種。“、“提出而得名。它是利用角度為3/65的金剛石四方錐體作為壓頭，通過(guò)加載使其壓入試樣表面，然后計(jì)量壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度，并通過(guò)計(jì)算單位壓痕面積上所受載荷大小來(lái)確定其硬度值。其硬度值用“”后面跟硬度數(shù)值來(lái)表示。由于維氏硬度試驗(yàn)中采用了固定角度的壓頭，其壓力角是恒定的。當(dāng)施加載荷變化時(shí)，其壓痕的幾何形狀相似且符合比例關(guān)系，故無(wú)論采用什么載荷值，其測(cè)得的硬度相同，但相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)中還是給出了系列荷載以簡(jiǎn)化換算關(guān)系。試驗(yàn)時(shí)間對(duì)黑色金屬來(lái)說(shuō)一般為3439，對(duì)有色金屬一般為9左右。不難看出，維氏硬度試驗(yàn)法吸取了布氏硬度和洛氏硬度試驗(yàn)法的優(yōu)點(diǎn)，即它采用了較硬的壓頭，既可測(cè)量較硬材料的硬度，又可測(cè)量較軟材料的硬度。對(duì)于不同硬度的材料，它克服了洛氏硬度試驗(yàn)中須更換壓頭材料從而造成測(cè)到的結(jié)果無(wú)法比較的缺點(diǎn)。但是維氏硬度試驗(yàn)法也不能直接從試驗(yàn)機(jī)上讀出硬度值，需要查表計(jì)算，故測(cè)量效率較低。由于維氏硬度試驗(yàn)法所具有的優(yōu)點(diǎn)，它常用在相應(yīng)的研究試驗(yàn)室中。第五編石油化工管道的故障檢修為了便于設(shè)計(jì)人員查對(duì)，本章附錄“中給出了部分布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度的對(duì)照表。三、耐腐蝕性試驗(yàn)石油化工生產(chǎn)過(guò)程中涉及到的腐蝕介質(zhì)是很多的。我們已經(jīng)知道，不同的材料對(duì)相同的介質(zhì)，或者不同的介質(zhì)對(duì)同一種材料，其腐蝕機(jī)理和腐蝕形態(tài)是不相同的。即使同一種材料在同一介質(zhì)中，因介質(zhì)的溫度、壓力、濃度、流態(tài)等不同，其腐蝕機(jī)理和腐蝕形態(tài)也是不同的。這些因素耦合的結(jié)果導(dǎo)致了許多浩繁的材料腐蝕環(huán)境，而這樣的每個(gè)耦合環(huán)境都需要通過(guò)試驗(yàn)來(lái)判定材料的耐蝕問(wèn)題，因此可以說(shuō)，這一類的試驗(yàn)方法是十分浩繁的。但是，工程上要做的腐蝕試驗(yàn)并不多，而大多數(shù)的腐蝕試驗(yàn)是在試驗(yàn)研究中進(jìn)行的，或者是在實(shí)際生產(chǎn)中實(shí)測(cè)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和經(jīng)驗(yàn)積累的。工程設(shè)計(jì)中往往是借助于這些試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行材料選擇的，只有當(dāng)由于制造或施工過(guò)程中可能會(huì)引起材料耐蝕性的變化時(shí)，設(shè)計(jì)人員才可能提出做一些腐蝕試驗(yàn)。這類腐蝕試驗(yàn)主要包括晶間腐蝕試驗(yàn)和應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)兩種。（一）晶間腐蝕試驗(yàn)可發(fā)生晶間腐蝕的材料環(huán)境組合在石油化工生產(chǎn)中有很多，除不銹鋼外，鋁及其合金、鎳合金、鎂合金等材料在特定的腐蝕環(huán)境下都可以發(fā)生晶間腐蝕，但是工程上遇到最多的是奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕問(wèn)題，故在此僅介紹奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕試驗(yàn)。8。除此之外，在探傷時(shí)還應(yīng)在被檢件表面上涂一層耦合劑，以增加探頭與被檢件接觸面間的透射率。我國(guó)現(xiàn)行的超聲波探傷應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)較多，如“為“鐵素體鋼管道缺陷評(píng)定規(guī)程及驗(yàn)收準(zhǔn)則”。該標(biāo)準(zhǔn)是目前國(guó)際上最具有代表性的用于壓力管道缺陷評(píng)定的規(guī)范，并在國(guó)際上得到廣泛應(yīng)用。該規(guī)范在大量試驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)計(jì)算和理論分析的基礎(chǔ)上，把復(fù)雜的斷裂力學(xué)計(jì)算簡(jiǎn)化為方便的圖表和簡(jiǎn)單計(jì)算公式，極大地方便了工程技術(shù)人員的應(yīng)用。隨著含缺陷壓力管道評(píng)定方法研究的進(jìn)展，相應(yīng)的分析計(jì)算軟件和專家神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也在不斷出現(xiàn)。我國(guó)的壓力管道評(píng)定研究工作剛剛起步，其中南京化工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院、華東理工大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院等一些研究人員已做了大量的工作。相信不久的將來(lái)，我國(guó)的含缺陷壓力管道評(píng)定方法、評(píng)定程序、專家網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)會(huì)在工程上得到應(yīng)用。應(yīng)該說(shuō)，大多數(shù)石油化工用壓力管道在使用中并非僅遭受單一的損傷，往往是兩種或多種損傷并存，并發(fā)生交互作用。例如，管道材料在蠕變的過(guò)程中常伴隨著相變，應(yīng)力腐蝕開裂常伴隨著均勻腐蝕的發(fā)生等等。在解決工程上的問(wèn)題時(shí)，應(yīng)全面考慮各因素，綜合分析，并充分考慮其交互作用的結(jié)果，最終給出一個(gè)可靠的判定。第三節(jié)壓力管道事故的呈報(bào)及分析壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定第八條第九款規(guī)定“壓力管道使用單位應(yīng)按有關(guān)規(guī)定及時(shí)如實(shí)地向主管部門和當(dāng)?shù)貏趧?dòng)行政部門報(bào)告壓力管道事故，并協(xié)助做好事故調(diào)查和善后處理工作?！卑创艘?guī)定要求，壓力管道使用單位除應(yīng)及時(shí)向主管部門和當(dāng)?shù)貏趧?dòng)行政部門如實(shí)報(bào)告壓力管道事故外，還應(yīng)著重做好事故的調(diào)查分析工作，查清事故發(fā)生的真正原因，并采取相應(yīng)對(duì)策，以防類似事故再次發(fā)生。因?yàn)椴檎沂鹿拾l(fā)生的原因時(shí)涉及到了87）。此方法的優(yōu)點(diǎn)是考慮了最大腐蝕深度兩側(cè)材料的承力增強(qiáng)效應(yīng)，適當(dāng)?shù)販p少了不必要的保守度。（“）采用41789方法評(píng)價(jià)管道剩余強(qiáng)度。41789方法基本原理是假設(shè)沿管體的一周截掉截面形狀為軸向417的一個(gè)環(huán)形體；按照軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，用二維彈塑性有限元（89）進(jìn)行計(jì)算，得出管子極限承壓,能力。第五編石油化工管道的故障檢修圖“缺陷檢測(cè)截面網(wǎng)絡(luò)及）“（81）1）；管道在點(diǎn)的海拔高度，；管道在點(diǎn)的海拔高度，；（“8）抽品密度，汽油取1，故密閉鉆孔器各部件的承壓能力可取0，若放油壓力值較高，應(yīng)仔細(xì)檢查控制閥門的啟閉性能和鉆孔器填料的密封性能，以防鉆孔后油品向外噴射。密閉鉆孔放油。在管道泄漏處開挖工作坑，檢查油氣濃度是否在爆炸極限之外，用無(wú)機(jī)素土掩埋油跡并噴灑泡沫滅火劑，在待切割的管道上焊接閥門短接，在閥門短接里放入鉆頭定位環(huán)，將控制閥門與閥門短接擰緊后，打開控制閥門，放入帶導(dǎo)桿的鉆頭，擰緊封閉短管，在封閉短管上部的封閉塞內(nèi)放入填料（用滑油浸泡過(guò)的石棉繩），并用壓蓋壓緊，使填料與鉆桿緊密接觸，將鉆桿與鉆機(jī)卡緊，密閉鉆孔器組裝完畢（見圖“0）。密閉鉆孔器接通電源開始鉆孔，待鉆透后，將鉆頭提到最高點(diǎn)，關(guān)閉控制閥，拆除控制閥以上鉆孔使用的各零件，換裝放油短管和“0膠管。將膠管另一端放入油罐車8第五編石油化工管道的故障檢修圖“鉆孔器裝置內(nèi)，逐漸打開閥門，油品自流進(jìn)入油罐（見圖“）。在油品不能流出時(shí)，用電動(dòng)螺桿泵或其它油泵將管內(nèi)存油抽空，鉆孔放油完畢。圖“放油裝置切除舊管。舊管切除長(zhǎng)度根據(jù)管道受損情況決定（通常為,“（6“）5型減阻劑，5年取得專利，5545年間應(yīng)用于美國(guó)A9B9原油管道的越站輸送及提高輸量方面。/年又研制成功,型減阻劑，比,型的性能成數(shù)倍地提高。/年代初，開展了成品油管道的減阻試驗(yàn)，用于汽油、煤油、柴油和CDE、E8D的油品減阻，到/“4型減阻劑的試生產(chǎn)，并在國(guó)內(nèi)原油管道上進(jìn)行了中型試驗(yàn)，產(chǎn)品性能已達(dá)到國(guó)外“年代初期水平。,年成都科技大學(xué)也發(fā)表了4型減阻劑的研制成果，以上兩校的試驗(yàn)，都曾采用過(guò)柴油和煤油等成品油。8A減阻劑的應(yīng)用和減阻增輸效果（）管道適于應(yīng)用減阻劑的幾種情況。減阻劑發(fā)展到目前階段，尚不能作為一種大量、常年使用的減阻或增輸手段，主要的原因是受應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性的限制，所以，多在下列情況下，作為一種短期的、權(quán)宜性的或特殊處理手段而采用季節(jié)性輸油任務(wù)的波動(dòng)；“暫時(shí)性的輸油任務(wù)的高峰；根據(jù)市場(chǎng)需求時(shí)增加輸量（這種情況在國(guó)內(nèi)外尤為多見）；管道超過(guò)額定輸油能力，暫時(shí)來(lái)不及擴(kuò)建，或在一定的超額范圍內(nèi)不準(zhǔn)備擴(kuò)建；順序輸送多種油品時(shí)，對(duì)某種油品減阻輸送，以提高全管道系統(tǒng)的輸油能力；）減阻劑的使用條件。減阻劑必須在輸送的油品中連續(xù)注入使用才能有減阻效果?！皽p阻劑在管道里要避免受油泵、管件、孔板等各種形式的剪切作用；對(duì)某些種類的減阻劑而言，管徑放大效果很顯著；在小管徑上得到的試驗(yàn)結(jié)果，不適用于較大管徑的條件，甚至在管徑大到一定程度時(shí)，減阻效果極其微弱。油流流態(tài)為層流時(shí)不宜采用。在紊流的低“值區(qū)，存在減阻效果為零的臨界雷諾數(shù)“；在8AB的柴油試驗(yàn)管道上“CB“。（）使用減阻劑的經(jīng)濟(jì)性。使用減阻劑減阻或增輸，是一種非工程性的技術(shù)措施，不需要擴(kuò)展原有管道工程規(guī)模，不需增設(shè)泵站或建管道復(fù)線，也不需要更換輸油設(shè)備即可達(dá)到提高管道輸送能力的目的；因此，應(yīng)用減阻劑的工程投資是相當(dāng)省的，這是采用減阻措施可以簡(jiǎn)捷而迅速的達(dá)到減阻或增輸目的優(yōu)越性所在。但是，減阻劑的耗量與價(jià)格是決定采用與否的關(guān)鍵因素，應(yīng)通過(guò)經(jīng)濟(jì)論證確定下列問(wèn)題與其它工程性的增輸措施相比是經(jīng)濟(jì)的或者是適時(shí)的；“使用減阻劑的費(fèi)用與增輸而耗電的費(fèi)用相比是經(jīng)濟(jì)的；選擇經(jīng)濟(jì)效果顯著的特定使用條件油品、季節(jié)、站間等對(duì)象?！埃ǎ┯?jì)算公式。第五編石油化工管道的故障檢修減阻率“（“）公式“（），也可寫成6（688），因此2,輸量的管道減阻測(cè)算中，（）“關(guān)系如圖所示。圖（“）“關(guān)系圖表為我國(guó)78減阻劑對(duì)煤油和柴油的減阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)。油品第五編石油化工管道的故障檢修表“式中加入濃度極限（即為圖中直線截距）；（）“直線的斜率。上式的倒數(shù)可寫成下式，并可作圖如圖“/。2第五編石油化工管道的故障檢修圖“（）關(guān)系圖“（）（）（“）“（）關(guān)系曲線是評(píng)定減阻劑減阻效果的一項(xiàng)主要技術(shù)資料，也是衡量減阻經(jīng)濟(jì)效益的主要依據(jù)?！埃ǎ┡c流速（）的關(guān)系最優(yōu)減阻狀況的流速與管徑有關(guān),管徑的最優(yōu)減阻流速范圍在/01之間；,管徑的最優(yōu)減阻流速范圍在2/301