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射线数字成像检测技术(DR)在低温真空绝热管道测厚评估上的应用

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低温真空绝热压力管道在低温液化气体的传输过程中应用广泛,在役低温真空绝热压力管道内管道的测厚工作一直是定检工作中的难点。本文主要通过射线检测原理、DR测厚评估原理、DR在低温真空绝热压力管道内管道测厚三个方面阐述射线数字成像检测技术(DR)在在役低温真空绝热压力管道内管道测厚评估上的应用。为低温真空绝热内管道定期检验的测厚提供了新思路,也为企业降低了化工装置停车过程中破环真空绝热夹套带来的检验成本。



01
液化空气低温真空绝热压力管道内管定期检验存在的难点

液化空气低温真空绝热技术在液氧、液氩、液氮等的深冷液化空气的储存、运输等阶段一直被广泛应用,低温真空绝热管道长期承受低温工况,对内管材料的选用奥氏体不锈钢等具有低温韧性的材料,以便管道能在低温工况下的长时间、稳定、可靠的运行。

为了保证低温真空绝热管道安全运行,国家规定这些管道必须进行定期检验,并出台了相应的检验标准和规范。

低温真空绝热压力管道内管道定期检验是现在工业管道定期检验的一个难点。低温真空绝热压力管道长期在低温工况下运行,本文主要以某液化空气公司两条液化气体充装低压压力管道(压力管道级别的划分主要依据TSG D7001-2009《压力管道安全技术监察规程-工业管道》进行)为例,对低温真空绝热压力管道的定期检验展开讨论。其主要工况见表1:

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两条压力管道均为充装站低温液体储槽到泵箱的液化空气充装管道,内管为低温液化气体,外管和内管之间为珠光砂真空绝热,该压力管道需要在不破坏外管的前提下进行定期检验,在这样的条件下,通过射线数字成像技术(DR)对内管进行厚度评估,同时对内管的焊口进行检测是可行的。

本次定期检验的主要依据是TSGD7005-2018《压力管道定期检验规则——工业管道》,它是国家市场监管总局颁布的、目前用于工业压力管道定期检验的主要技术规范。TSG D7005-2018《压力管道定期检验规则 ——工业管道》中2.4.1规定,定期检验项目应当以宏观检验、壁厚测定和安全附件检验为主,必要时应当增加表面缺陷检测、埋藏缺陷检测、材质分析、耐压强度校核、应力分析、耐压试验和泄漏性试验等项目,其中壁厚测定是压力管道定期检验过程中的必检项目。

壁厚测定是为了检测管道在运行中的减薄率,预判下一个检验周期内管道的减薄量,确定管道的安全等级,明确检验周期的时长。壁厚测定一般采用超声波测厚方法,抽查比例见表2:

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注:管道材质为奥氏体不锈钢,或者介质无腐蚀性,或者腐蚀轻微(年腐蚀速率不超过0.05mm/年),并且检验时已抽查部位壁厚无异常减薄情况的,抽查比例可议适当降低,但不得低于表中要求的50%。超声波测厚方法应用在常规管道的定期检验过程中,能很好地帮助检验人员预估下次检验的周期。针对低温夹套管的压力管道,在不破坏外部夹套管的情况下,超声波测厚方法无法完成内部管道的测厚工作,因此引入射线数字成像的方法对低温夹套管内部管道进行测厚评估,以达到定期检验中壁厚测定的目的。




02
射线检测原理及数字射线检测技术检测原理

射线检测(Radiography Testing-RT)是指用X射线或γ射线穿透物体,用成像器件(如胶片、成像板、探测器等)作为信息载体,对物体的结构或者材料进行检测,发现其内部或表面不连续性,并以图像的形式呈现在记录介质上,以确定其性质、尺寸、数量、位置的无损检测(nondestructivetesting-NDT)技术。

数字射线检测基于射线检测原理,射线透照物体衰减后的射线光子由成像器件(成像板或探测器)接收,成像器件把射线光子转换成电信号,经过放大和A/D等转换变成数字信号,通过计算机处理,以图像的形式输出在显示器上。


03
3.射线数字成像技术(DR)测厚的原理


利用不同尺寸的小圆珠与被检管道同侧布置透照成像(图1) 。

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在图像上对小圆珠进行尺寸标定,由圆珠尺寸得出尺寸标定因子,直接得出管道的壁厚(图2)。

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04
线数字成像技术(DR)在低温真空绝热压力管道内管道测厚上的应用


首先我们在DR开始前对两条管道的外管通过超声波测厚的方法测出外管的壁厚(图3) 。

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利用射线数字技术(DR)选取适当的管电压和管电流在焊口附近成像(图4)。

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利用射线数字技术(DR)软件对图像进行处理,测出总体厚度(图5)。

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利用射线数字技术(DR)软件对图像进行处理,输入现场超声波测厚数值,得到最终压力管道内管道的厚度评估值(图6)。

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显示的数值是通过灰度对比得到的内管道双壁的厚度值,由于图像清晰切均匀,说明内部基本不存在腐蚀,故厚度评估值为显示厚度值得二分之一,以此来判断被检低温夹套压力管道内管道在当前运行工况下的内部腐蚀情况,为下次检验周期的确定提供了理论依据和参考方法。


05
结语


特种设备的安全运行事关人民的生命财产,需要每一个人都要重视。低温真空绝热压力管道在液化空气的生产和传输应用较为广泛,是相关部门和液化气体生产和使用企业重点监测的特种设备,因此每一个液化气体生产和使用单位都有责任、有义务确保低温真空绝热压力管道的安全平稳运行。


本文来源:石油和化工设备2024年第27卷

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