天然气长输管道裂纹的无损检测技术手段

1 长输天然气管道裂纹成因

1.1 冷裂纹

在长距离天然气管道中，熔合管线是冷裂纹发生的主要部位。硬化结构是管道焊接接头不可避免的结构。这是导致熔合线处性能发生脆化的主要原因。应该注意的是，在热影响区会有大量的氢分子。这些氢分子会导致焊缝的韧性不断降低。钢管的缺陷集中后，会造成更大的局部压力。，最终导致冷裂纹。延迟开裂是最常见的冷开裂类型。钢管焊接中出现裂纹主要是受氢元素扩散的影响。

1.2 热裂纹

管道在高温作用下产生的裂纹是热裂纹。这种裂纹一般位于管道焊缝内部，但在长距离天然气管道的热影响区域也会出现一些热裂纹。一般来说，热裂纹有纵向、横向或根部等多种表现形式。这些裂缝虽然有不同的表现形式，但都受到结晶作用的影响。在具体的焊接操作中，一旦管材中含有其他杂质，焊接质量就会达不到标准，出现焊接裂纹。再如，在熔池结晶过程中，经常会出现离析现象。在这种情况下，一旦焊接应力较大，晶体被拉开后就会出现裂纹[1]。

1.3 再热裂纹

在恒温环境下，焊接件再加热时出现的裂纹是指长输天然气管道的再加热裂纹。焊缝熔合线及其附近的粗晶区是出现再热裂纹的主要区域。从焊趾到结晶区，温度和预应力都会对管道及其焊接部分产生影响。因此，在形成热处理结晶过程中出现裂纹的可能性很大。

2 无损检测方法在天然气长输管道裂纹检测中的实际意义

对于天然气管道来说，常见的裂纹范围比较广，如过度疲劳引起的裂纹、氢气引起的裂纹、应力腐蚀裂纹等。上述裂缝的分布以纵向分布为主。在管道内部，天然气很容易暴露在更大的压力下，并迅速扩散。在此基础上，容易出现管道开裂的问题。对于许多天然气管道来说，要想很好地控制裂缝，就需要注意引进先进的检测技术。但是，基于检测技术，一般都比较复杂，特别是对于不同类型的裂缝，检测方法也不尽相同。同时，不同的检测方法也很难保证有足够的适用范围。因此，目前还没有相应的方法或策略出现，普遍适用于实际的管道裂缝检测。现阶段，管线检测技术虽然不断完善，但无损检测技术仍难以全面实施。对于绝大多数发达国家来说，一般都是有竞争力的发展。经过长期的研究，天然气管道技术在不断改进的同时也在逐步完善。然而，在长输管道运行过程中，裂纹检测一般难以全面实施。长期以来，无损检测一直是技术难点和重点。就我国而言，裂纹探测器还没有开发出来。普遍缺乏技术和方法。在此基础上，加强裂纹检测的研究具有重要意义[2]。

3 无损检测方法在天然气长输管道裂纹检测中的应用

3.1X 射线检测法

X 射线检测法是射线检测的一种，其基本原理一般是：X 射线具有穿透不透光物体且能够使胶片感光的特性来使其针对不同物体进行照射，通过X 射线在穿透不同物体的各异衰减性所呈现的相应变化，来进行物体中的质量检测。例如：在穿过长输管道时对于不同材料的管道，其显现的不同射线强弱可以判断材料情况。X 射线检测法一般应用于对长输管道内部是否有漏洞、气泡以及夹渣的检测中，是一种基于管道整体性的检测方式，一般依据材料的厚度层级来调节射线能量。但由于X 射线衰减度的存在，通常其对于厚度较大物体的检测效果不甚理想，此外在T 型结构、焊接层、管道结构确定等方面还存在不足，并且X 射线无法检测出问题的具体位置。

3.2 超声检测法

超声波探伤又称脉冲反射超声波探伤。其核心技术是利用超声波在介质内部传播。当介质的性质发生变化时，它会被完全或部分地反映出来。超声波检测常见场景：超声波检测可以有效确定焊接接头内部缺陷，对接触面缺陷的检出率很高，可以确定缺陷的空间位置。穿透能力比x 射线强。在实际使用中，当检测厚度大于100mm 时，可有效定位缺陷表面。超声波检测的局限性：当焊接接头材料为粗晶时，超声波检测方法无法有效监测。同时，在检测过程中很难确定缺陷本身的形状，获得的有效数据较少。同时，缺陷本身的特性无法得到有效的研究。

3.3 磁粉检测法

磁粉检测法的工作原理一般为：对于待检构件进行磁化，磁力道在磁性结构体内部会由于不同的结构出现不同分布的情况，根据这种性质，并依靠不同数据的对比，得出检测结果。例如：在进行长输管道的检测时，通常借助漏磁手法来检测物体表面的接连性。磁粉检测法通常应用于铁磁材料表面开口处的问题检测，此外，其在铁磁性材料临近表面处的结构检测也具有一定的效果。但由于磁性材料的局限性，磁粉检测法一般不具备在非磁位置进行检测的能力[3]。

文章来源：《无损检测》 网址: http://www.wsjczzs.cn/qikandaodu/2021/0213/373.html