浅析燃气管网建设中的无损检测

摘要：由于燃气的特性，一旦发生爆炸或泄漏，往往并发火灾、二次爆炸与中毒等灾难性事故，造成严重的环境污染，给社会经济和人民生命财产带来巨大损失和危害。随着城市燃气管网也在不断向更稳定、更安全、更长效的方向探寻发展，无损检测是保障管网建设质量不可或缺的一项检验手段，每个燃气管网项目建设的验收、投产、稳定运行，都离不开标准快捷的无损检测。可以说没有经过无损检测的管网是决不可验收投用的燃气管网。在此简单对燃气管网建设过程中的无损检测环节进行探讨，让更多的人了解燃气管网背后中无损检测技术。

关键词：燃气管网缺陷无损检测方法

中图分类号： TU996.6+2 文献标识码： A 文章编号：

引言：燃气管网管道件(如法兰、活接、三通接头、四通接头、变径、封头、弯头、封堵、管子、膨胀节、阀门等)在制造过程中没有强制性的监督控制，给燃气管道运行留下了隐患。燃气管网焊接处任何部位出现的裂纹、未焊透、未熔合、气孔、夹渣等缺陷的存在，都将给整个管网带来不可估量的财产损失以至于人员伤亡事故，如何通过无损检测手段在安装建设过程中排除缺陷、避免瑕疵，如何选择一个合理的检测方案，保证燃气管网投产运行后的安全稳定？在不损伤构件和焊口性能和完整性的前提下，检测物理性能和组织状态，以及查明构件金属表面和内部各种缺陷的材料试验方法，就是无损检测。

一、管网连接件可能出现各种缺陷及产生的原因

燃气管网中的燃气不但压力高而且气体有易燃易爆的特性。整个管网建设连接件使用量大，种类繁多，使用频次高，为保障建成后的安全运行，连接件的使用必须通过无损检测进行质量确认，否则，不可投入燃气管网使用。连接件的常见缺陷有以下八项：

1、缩孔和缩管：管件铸造时，因冒口切除不当、铸模设计不良，以及铸造条件（温度、浇注速度、方法、熔炼）不达标，且锻造不充分，没有被锻合而遗留下来的缺陷。

2、疏松：管件铸件在凝固过程中由于收缩以及补缩不足，中心部位出现细密微孔性组织分布，而且也可能是锻造不充分，缺陷没有被锻合而遗留下来的缺陷。

3、非金属夹杂物：炼钢时，由于熔炼不良以及铸锭不良，混进硫化物和氧化物等非金属夹渣物或者耐火材料等所造成的缺陷。

4、夹砂：管件铸造时熔渣、耐火材料或夹渣物以弥散态留在锻件中形成的缺陷。

5、折叠：锻压操作不当，锻钢件表面的局部未结合缺陷。

6、龟裂：连接件件表面上出现的较浅的龟状表面缺陷叫龟裂。它是由于原材料成分不当，原材料表面情况不好，加热温度和加热时问不合适而产生的。

7、裂纹：缩孔残余引起的裂纹；皮下气泡引起的裂纹；柱状晶粗大引起的裂纹；轴芯晶问裂纹引起的锻造裂纹；非金属夹杂物引起的裂纹；锻造加热不当引起的裂纹；锻造变形不当引起的裂纹；以及终锻温度过低引起的裂纹。

8、白点：白点是一种微细的裂纹，它是由于钢中含氢量较高，在锻造过程中的残余应力，热加工后的相变应力和热应力等作用下而产生的。由于缺陷在断口上呈银白色的圆点或椭圆形斑点，故称其为白点。

二、管网建设焊接作业过程常见缺陷及产生原因

不光是燃气管网建设，现在多数管网施工过程中最常见的永久连接方式就是焊接，众所周知，焊接质量的好坏直接影响连接处的强度以及使用寿命。好的焊接操作，能够使连接处强度超过管体本身，但如果焊口质量不过关，那么这个焊口就将成为整个管网的最薄弱环节，出问题的必将是这个焊口。

1、外观缺陷（表面缺陷）是指不借助于仪器，用肉眼可以发现的工件表面缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等，有时还有表面气孔和表面裂纹。单面焊的根部未焊透也位于焊缝表面。

2、气孔：是指焊接时，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝之中所形成的空穴。其气体可能是熔池从外界吸收的，也可能是焊接冶金过程中反应生成的。

3、 夹渣：是指焊后熔渣残存在焊缝中的现象。金属夹渣指钨、铜等。非金属夹渣指未熔的焊条药皮或焊剂、硫化物、氧化物、氮化物残留于焊缝之中。夹渣的分布与形状有单个点状夹渣，条状夹渣，链状夹渣和密集夹渣。

4、裂纹：金属原子的结合遭到破坏，形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹。裂纹可分为：焊缝裂纹；热影响区裂纹；熔合区裂纹；焊趾裂纹；焊道下裂纹；弧坑裂纹等

5、未焊透：未焊透指母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部的现象，

6、未熔合：未熔合是指焊缝金属与母材金属，或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。按其所在部位，未熔合可分为坡口未熔合，层间未熔合根部未熔合三种。

根据2011年全球燃气管网事故数据统计：由于管网连接件缺陷导致事故占整个事故的24.5%；由于焊接缺陷导致事故的占26.7%，两项因素合计超过燃气管网事故的50%，可见管网连接件及焊接环节在保障管网安全投产是何等重要，如何避免以上两项不利因素，确保管网安全投入使用是每个燃气管网建设施工重点监控环节，无损检测方法的的选择是保障管网安全投产的关键环节。

三、燃气管网建设中无损检测方法的选择

了解了燃气管网连接件、焊缝的这两处最容易出现缺陷的部位，如何选择一个合适的检测方法是我们在管网施工中药着重考虑的问题。无损检测的方法无损检测NDT是利用声、光、磁和电特性，不损害或不影响被检对象使用性能，对零部件、焊口存在缺陷或不均匀性，给出大小、位置、性质及数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态。无损检测水平的高低在一定程度上反映了一个管网建设标准的高低。我国燃气管网施工监测的主要方式有以下五种，这五种方法各有优点，应按照检测工件和检测部位的不同进行择优选择。下面我跟大家一同学习五种方法的特点，有助于在管网建设施工中进行合理选择。

1、射线照相检验(RT)：射线的种类很多，其中易于穿透物质的有X射线、γ射线、中子射线三种。这三种射线都被用于无损检测，其中X射线和γ射线常应用于承压设备焊缝和其他工业产品、结构材料的缺陷检测，而中子射线仅用于一些特殊场合。射线检测是工业无损检测的一个重要专业门类。最主要的应用是探测试件内部的宏观几何缺陷（探伤），如：气、：焊接夹渣、裂纹、未焊透等焊口缺陷。

2、超声检测(UT)：压力管道焊接接头超声波检测所采用是脉冲反射法超声检测。检测的基本步骤是：检测前的准备，仪器，探头，式块的选择，仪器调节与检测灵敏度确定，偶合补偿，扫查方式，缺陷的测定，记录和等级评定，仪器和探 头系统复核等。钢管焊缝超声波检测常用的探头型式有横波斜探头、纵波斜探头、双晶探头、聚焦探头等。根据工件的形状和可能出现缺陷的部位、方向等条件来选择探头的型式，使声束轴线尽量与缺陷垂直。横波斜探头是通过波型转换来实现横波检测的。横波波长短，检测灵敏度高，主要用于检测与检测面垂直或成一定角度的缺陷，如焊缝中的未焊透、夹渣、裂纹、未熔合等缺陷。

3、磁粉检测(MT)：磁粉检验是检测铁磁材料中表面和近表面缺陷的一种无损检测方法。它由三个基本程序组成：在受验材料中建立一个合适的磁场；将磁粉撒在材料表面上，检查材料表面上积聚的磁粉(显示痕迹)。磁粉检验特别适合于检查强铁磁性金属中的表面和近表面缺陷。磁粉检验对铁磁性管道焊接接头表面检验有高的灵墩度，容易在受验材料表面中的缺陷处产生看得见的痕迹。 磁粉检验法通常所能查出的各类焊缝缺陷有表面裂纹、未焊透、未熔合以及表面的气孔，以及连接件加工过程中的非金属夹杂物：夹砂、折叠、龟裂、裂纹、白点等缺陷。

4、液体渗透检测(PT)：液体渗透检验能查出铁磁性或非铁磁性合金制造的焊件中开口于表面的缺陷，甚至是一般肉眼看不见的缺陷也能查出。将液体渗透剂涂在零件表面上，停留一段时问以便渗入缺陷中。为了正确进行液体渗透检验，将零件表面彻底清理干净是极为重要的，以便敞口的缺陷能自由汲取渗透剂。10～50℃的操作温度能给出最佳的结果，此时，一般零件或经过铣、磨后的焊缝中的表面缺陷、裂纹都可以通过简单快速的渗透法显现判断。

5、涡流检测(ET)：给一个线圈通入交流电，在一定条件下通过的电流是不变的。如果把线圈靠近被测工件，像船在水中那样，工件内会感应出涡流，受涡流影响，线圈电流会发生变化。由于涡流的大小随工件内有没有缺陷而不同，所以线圈电流变化的大小能反映有无缺陷。涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，它适用于导电材料。如果我们把一块导体置于交变磁场之中,在导体中就有感应电流存在，即产生涡流。由于导体自身各种因素（如电导率，磁导率，形状，尺寸和缺陷等）的变化，会导致感应电流的变化，利用这种现象而判知导体性质，状态的检测方法叫做涡流检测方法。由于涡流检测具有超声波检测、磁粉检测等其他检测都不拥有的特点，与之互相补充，成为五大无损检测之一。近表面缺陷的管子和管状连接件应首选涡流检测，长管及管状连接件多用此方法发现缺陷。

结束语：燃气管网的规模在不断扩大，管网建设施工的标准也在日益提高，但不论新技术、新能源给我们带来多少方便与快捷，燃气管网日后运行的安全平稳永远是设计、施工、验收、投产的首要任务。了解管网建设中可能产生的缺陷，科学掌握检测缺陷的手段，让无损检测保障每个燃气管网项目都能成为“无损检测，管网安全”。