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、夾雜、偏析、氣孔、疏松、過燒等）和工作溫度導(dǎo)致的各種脆性（如冷脆、熱脆、藍脆、紅脆等）都會導(dǎo)致材料沖韌性的下降。因此，通過沖擊試驗可以評判這些缺陷對材料性能的影響。（三）硬度檢驗硬度試驗指標(biāo)與沖擊韌性指標(biāo)一樣，并不能直接用于材料的強度計算，而是用來反映材料在加工過程中的組織變化、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)。一般來說，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。材料進行不同的熱處理，得到的組織也不一樣，故熱處理對材料硬度的影響實際上是反映材料的金相組織和金相結(jié)構(gòu)對硬度的影響。對于奧氏體不銹中的奧氏體，因為它有大量的合金元素存在，故其硬度要高于鐵素體；化學(xué)成分中，碳對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。實驗表明，材料的硬度與其強度存在著一定的比例關(guān)系。對黑色金屬材料來說，其抗拉強度近似等于三分之一的布氏硬度值。正因為影響材料硬度的因素較多，故工程上在很多場合下常通過檢驗硬度來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。又因為它操作簡便，成本較低，又屬于非破壞性試驗（即可直接在成品上進行試驗），因此在材料加工過程和現(xiàn)場施工檢驗中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，已出現(xiàn)的硬度試驗方法有很多，但工程上常用的試驗方法有布氏硬度試驗法、洛氏硬度試驗法和維氏硬度試驗法三種?！?、“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，通過加載使其壓入試樣表面，然后計量壓痕對角線長度，并通過計算單位壓痕面積上所受載荷大小來確定其硬度值。其硬度值用“”后面跟硬度數(shù)值來表示。由于維氏硬度試驗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，其壓痕的幾何形狀相似且符合比例關(guān)系，故無論采用什么載荷值，其測得的硬度相同，但相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)中還是給出了系列荷載以簡化換算關(guān)系。試驗時間對黑色金屬來說一般為3439，對有色金屬一般為9左右。不難看出，維氏硬度試驗法吸取了布氏硬度和洛氏硬度試驗法的優(yōu)點，即它采用了較硬的壓頭，既可測量較硬材料的硬度，又可測量較軟材料的硬度。對于不同硬度的材料，它克服了洛氏硬度試驗中須更換壓頭材料從而造成測到的結(jié)果無法比較的缺點。但是維氏硬度試驗法也不能直接從試驗機上讀出硬度值，需要查表計算，故測量效率較低。由于維氏硬度試驗法所具有的優(yōu)點，它常用在相應(yīng)的研究試驗室中。第五編石油化工管道的故障檢修為了便于設(shè)計人員查對，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照表。三、耐腐蝕性試驗石油化工生產(chǎn)過程中涉及到的腐蝕介質(zhì)是很多的。我們已經(jīng)知道，不同的材料對相同的介質(zhì)，或者不同的介質(zhì)對同一種材料，其腐蝕機理和腐蝕形態(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，而這樣的每個耦合環(huán)境都需要通過試驗來判定材料的耐蝕問題，因此可以說，這一類的試驗方法是十分浩繁的。但是，工程上要做的腐蝕試驗并不多，而大多數(shù)的腐蝕試驗是在試驗研究中進行的，或者是在實際生產(chǎn)中實測并進行數(shù)據(jù)分析和經(jīng)驗積累的。工程設(shè)計中往往是借助于這些試驗研究數(shù)據(jù)或?qū)崪y數(shù)據(jù)進行材料選擇的，只有當(dāng)由于制造或施工過程中可能會引起材料耐蝕性的變化時，設(shè)計人員才可能提出做一些腐蝕試驗。這類腐蝕試驗主要包括晶間腐蝕試驗和應(yīng)力腐蝕試驗兩種。（一）晶間腐蝕試驗可發(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題，故在此僅介紹奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕試驗。8。除此之外，在探傷時還應(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定規(guī)程及驗收準(zhǔn)則”。該標(biāo)準(zhǔn)是目前國際上最具有代表性的用于壓力管道缺陷評定的規(guī)范，并在國際上得到廣泛應(yīng)用。該規(guī)范在大量試驗研究、數(shù)據(jù)計算和理論分析的基礎(chǔ)上，把復(fù)雜的斷裂力學(xué)計算簡化為方便的圖表和簡單計算公式，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定方法研究的進展，相應(yīng)的分析計算軟件和專家神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也在不斷出現(xiàn)。我國的壓力管道評定研究工作剛剛起步，其中南京化工大學(xué)機械工程學(xué)院、華東理工大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)機電學(xué)院等一些研究人員已做了大量的工作。相信不久的將來，我國的含缺陷壓力管道評定方法、評定程序、專家網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)會在工程上得到應(yīng)用。應(yīng)該說，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。在解決工程上的問題時，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，最終給出一個可靠的判定。第三節(jié)壓力管道事故的呈報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)定及時如實地向主管部門和當(dāng)?shù)貏趧有姓块T報告壓力管道事故，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)及時向主管部門和當(dāng)?shù)貏趧有姓块T如實報告壓力管道事故外，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)對策，以防類似事故再次發(fā)生。因為查找事故發(fā)生的原因時涉及到了87）。此方法的優(yōu)點是考慮了最大腐蝕深度兩側(cè)材料的承力增強效應(yīng)，適當(dāng)?shù)販p少了不必要的保守度。（“）采用41789方法評價管道剩余強度。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的一個環(huán)形體；按照軸對稱結(jié)構(gòu)，用二維彈塑性有限元（89）進行計算，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“缺陷檢測截面網(wǎng)絡(luò)及）“（81）1）；管道在點的海拔高度，；管道在點的海拔高度，；（“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，用無機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，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，油品自流進入油罐（見圖“）。在油品不能流出時，用電動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，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)，并在國內(nèi)原油管道上進行了中型試驗，產(chǎn)品性能已達到國外“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，都曾采用過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；“暫時性的輸油任務(wù)的高峰；根據(jù)市場需求時增加輸量（這種情況在國內(nèi)外尤為多見）；管道超過額定輸油能力，暫時來不及擴建，或在一定的超額范圍內(nèi)不準(zhǔn)備擴建；順序輸送多種油品時，對某種油品減阻輸送，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，減阻效果極其微弱。油流流態(tài)為層流時不宜采用。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的柴油試驗管道上“CB“。（）使用減阻劑的經(jīng)濟性。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捷而迅速的達到減阻或增輸目的優(yōu)越性所在。但是，減阻劑的耗量與價格是決定采用與否的關(guān)鍵因素，應(yīng)通過經(jīng)濟論證確定下列問題與其它工程性的增輸措施相比是經(jīng)濟的或者是適時的；“使用減阻劑的費用與增輸而耗電的費用相比是經(jīng)濟的；選擇經(jīng)濟效果顯著的特定使用條件油品、季節(jié)、站間等對象?！埃ǎ┯嬎愎?。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,輸量的管道減阻測算中，（）“關(guān)系如圖所示。圖（“）“關(guān)系圖表為我國78減阻劑對煤油和柴油的減阻試驗數(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)系曲線是評定減阻劑減阻效果的一項主要技術(shù)資料，也是衡量減阻經(jīng)濟效益的主要依據(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