摘要
本文针对已有德齐龙管道事故碎片,对石化工业中常出现的氢损伤进行研究。通过对氢损伤机理及损伤形式的研究,对现有氢损伤进行了重新划分。对已有的管道事故碎片进行分析,发现管道破坏的根本原因为氢损伤,并通过有限元法进一步确认该破坏致因。
采用超声、磁粉、渗透等多种常规无损检测方法对管道碎片进行检测,对比检测结果,评比出更适于氢损伤检测的检测方法。在此基础上引进磁记忆检测法对氢损伤进行检测,通过分析具体检测结果,发现金属磁记忆检测法是对氢损伤进行检测的有效方法。该方法能够发现早期氢损伤,能够反映氢损伤严重程度。但该方法也有其不足,不能确定氢损伤在被检件厚度方向上的具体位置、大小及性质,而超声能够弥补其在该方面的不足。
因此,对比上述所有检测方法,本文最终得出针对氢损伤进行检测的有效方法为磁记忆和超声两种方法的共同使用。其具体方法为:先通过磁记忆有效确定出缺陷在被检件表面上的大致位置;然后利用超声进行复检,进一步确定氢损伤缺陷在被检件厚度方向上得的大小及性质。该方法能够有效发现管道中的氢损伤。并在此基础上,结合渗透法、磁粉法对一般缺陷进行等级划分的方法对氢损伤进行损伤程度的等级划分,初步得出氢损伤的评定法。
Based on the pipe fragments happened in Deqilong accident, this paper research the hydrogen damage, which is usually happened in petrochemical industry. Through analysis the mechanism and damage forms of hydrogen damage, the existing hydrogen damage are re-classified. Through analysis the existing pipeline accident debris, found the root cause of pipeline damage is hydrogen damage, and further confirmed by the finite element method.
Using ultrasonic, magnetic particle, penetration and other conventional non-destructive testing methods for the detection of hydrogen damage pipe fragments, compare the test results, and assess these detection methods for detection of hydrogen damage. Based on the results above, introduction of magnetic memory testing method for hydrogen damage detection. And through specific test results found that metal magnetic memory testing method is an effective detection of hydrogen damage detection. This method can detect early hydrogen damage, and can also reflect the hydrogen damage severity. However, this method also has its shortcomings, it can not determine the position of hydrogen damage in the thickness direction and the nature, but the ultrasonic testing method be able to compensate this deficiencies in that regard.
Therefore, this paper introduce the combination of ultrasonic testing and Magnetic memory testing method to test hydrogen damage, and it is a effective method. The specific of this method is that, first use the magnetic memory effectively to identify defects location on the piece surface, and then conduct a review using ultrasonic testing to further determine the defects of hydrogen damage location in the thickness direction, and also the size and nature. This method can effectively discover the hydrogen pipeline damage. And at last, combinate the penetration and magnetic methods for grading the general flaw, get the hydrogen damage grading, and initially get the assessment method of hydrogen damage.
引文
[1]李丽菲,沈功田,王芳等.压力容器氢损伤的监测与检测方法[J].压力容器,2006,23(12):37-41
[2]李晓刚,王爱歧.高温高压氢腐蚀研究回顾与展望(一)[J].石油化工腐蚀与防护,2000,17(2):1-5
[3]金术杰,王卫红.氢腐蚀的检测方案[J].无损探伤,2003,27(5):46-48
[4]李晓刚,陈华,姚治铭等.低碳钢氢腐蚀的超声衰减检测及统计分析[J].中国腐蚀与防护学报,1993,13(4):367-372
[5] A.S.Birring,M.L.Bartlett,K.Kawano.钢中氢腐蚀的超声波检查[J].Corrosion.Vo1.45,No.3P259-263,1989
[6]韩传高.水冷壁管氢损伤及其微裂纹的无损检测[J].华东电力,2001,(4):28-30
[7]姚力.承压设备内部检验检测方法的讨论[J].48-51
[8]李雪辰,徐滨士,董世运等.管道内壁缺陷无损检测技术[J].无损检测,2007,29(10):603-606
[9] B.Alexandre & M.CENCE.On-stream Inspection for High Temperature Hydrogen Attack[J].ECNDT 2006-Tu.3.8.4
[10]徐坚.金属的应力腐蚀断裂(下)[M].化工部设备设计技术中心站,1980
[11]单广斌,王勇围,李金许等.Zr基块非晶的氢损伤与氢致滞后断裂[J].金属学报,2005,41(1):99-102
[12]张洪信,吴俊飞,沈孝芹等人.有限元基础理论与ANSYS应用[M].机械工业出版社,2006,1～2
[13] C.D.Kim.氢损伤失效.
[14]崔仑,孙凯,陈俊峰.电站锅炉水冷壁管的氢腐蚀[J].吉林电力,2004,(5):40-43
[15]李晓刚.高温高压氢腐蚀研究回顾与展望(二)[J].石油化工腐蚀与防护,2000,17(3):5-10
[16]牟小维,孙梅红,宁玫等.氢损伤缺陷分析[J].天津冶金,2007,(1):21-22
[17]董绍华.油气管道氢损伤失效行为研究进展[J].油气储运,2000,19(4);1-6
[18] API 581-2000基于风险的检验
[19] SY/T 6714-2008基于风险检验的基础方法
[20] SY/T 6507-2000压力容器检验规范维护检验、定级、修理和改造
[21]高振英,赵凤兰.《超声波检验用钢制对比碎片的制作与校验方法》(GB11259-89Y)编制说明
[22]卢黎明,胡兆吉,高劲松等.失效评定图技术及其在含缺陷压力管道安全评定中的应用[J].石油化工设备技术,2006,27(3),51-55
[23]姚丽姜.氨合成塔管道的氢腐蚀分析[J].理化检验—物理分册,1998,34(11):28-31
[24]乔学福.高温、高压、临氢在用压力容器的氢腐蚀检测[J].石油化工设备技术,2001,22(3):11-15
[25]黄文大.高温氢腐蚀的超声波检测[J].无损检测,2007,29(11):682-683
[26]彭程.锅炉水冷壁氢损伤爆管分析[J].热力发电,2002(5):
[27]龙良军.合成氨设备的氢损伤分析及其防护和修理[J].川化,2002(1):17-21
[28]于凯.合成氨装置中高温氢腐蚀问题探讨[J].大氮肥,2007,30(4):237-239
[29]胡秀莲,李世春,姜有志.换热器氢损伤的检测及其安全评估[J].理化检验—物理分册,1995,31(1):52-53
[30]徐坚,钟曼英,郭世行等.加氢反应器材料的氢损伤特性[J].中国腐蚀与防护学报,2003,23(3)149-155
[31]杨火生,董绍平,曹水泉等.加氢反应器运行状况安全分析[J].石油化工设备,2000,29(2):10-12
[32]林建鸿,柳曾典,吴东棣.热壁加氢反应器运行安全问题及其保障技术[J].压力容器,1994,11(3):54-60
[33]林建鸿,柳曾典,吴东棣.热壁加氢反应器运行过程中的材质劣化问题[J].石油化工设备技术,1997,18(5):4-9
[34]张万岭,李丽菲,沈功田.湿硫化氢环境中16MnR钢腐蚀的声发射试验研究[J].NDT无损检测,2008,30(1):42-44
[35]胡锡宁,龚固,袁黎明.石油液化气储罐氢腐蚀的检验工艺探讨[J].NDT无损探伤,2007,31(3):35-36
[36]孟庆久.铁素体含量超标的加氢反应器的检验评估和应用[J].石油化工设备技术,2002,23(3):35-38
[37]包行方.在役加氢反应器试板脆化和氢损伤测定与研究[J].金山油化纤,1995(1):44-48
[38]包行方.在役加氢反应器试板脆化和氢损伤的测定与研究[J].石油化工设备技术,1996,17(1):5-8
[39]乔桢遴.重整03PHH56-24临氢管道缺陷的安全评定[J].石油化工设备技术,1997,18(1):11-13
[40]高克玮,王燕斌,乔利杰等.TiAl的氢化物脆和滞后断裂机理[J].中国科学,1999,29(4)
[41]苏嬿等.电解充氢方法应用于研究奥氏体不锈钢氢脆时的局限性[J].1995,31(2):36-38
[42]余刚,赵亮,张学元等.16MnR钢硫化氢腐蚀与氢渗透规律的研究[J].湖南大学学报(自然科学版),2004,31(3):5-9
[43]欧阳跃军,余刚,吴运东等.丙烷储罐湿硫化氢腐蚀监测技术[J].湖南大学学报(自然科学版),2007,34(1):60-63
[44]孙东杰,陈磊,王宏伟等.机械加工表面粗糙度与电解充氢[J].腐蚀科学与防护技术,2007,19(1):49-50
[45]罗锋,韩景宽.管道腐蚀控制和材料选择的基本规律[J].石油规划设计,2001,41-44(专题讲座)
[46]门长峰,帅健.输送管道应力腐蚀开裂和氢致开裂[J].天然气工业,2006,26(11):133-135
[47]董金梅,林建鸿,王正东.加氢反应器氢致开裂的有限元分析[J].压力容器,2001,118(3):47-49
[48]叶毅强.硬度测试和无损金相检验在化工压力容器检验中应用的重要性[J].机电技术,2004,(1):73-75
[49]温吉利,严祯荣.裂纹尖端氢扩散的有限元分析[J].化工装备技术,2009,30(2):65-68
[50]张英梅,张爱民,汤建美.湿硫化氢对压力容器的腐蚀与检测[J].2006,(6):22
[51]陈学东,蒋家羚,杨铁成等.湿H2S环境下典型压力容器用钢应力腐蚀开裂门槛值的估算[J].压力容器,2004,21(3):1-5
[52]胡兆吉,卢黎明,邓腾等.含缺陷压力管道的应力腐蚀断裂及其安全评定[J].腐蚀科学与防护技术,2006,18(1):76-78
[53]巩建鸣,蒋文春,唐建群等.湿H2S环境下低合金钢焊接接头氢扩散数值模拟[J].焊接学报,2007,28(4):5-8
[54]张海泉.碳钢惯性摩擦焊接头动态断裂韧性试验研究.
[55] A.R.Troiano,Trans.ASM,Vol.52,P.54(1960)
[56] E.A.Steigerwald,et al.Trans.AIME,Vol.212,P.832
[57] JBT5000.15-2007[S]
[58]陈如雨.影响磁粉检测缺陷检出度的因素[J].开放潮,2008,11
[59] O.D.Donzalez,Trans,AIME,vol.245,P607
[60]徐海波,樊建春,李彬.金属磁记忆检测技术原理及发展概述[J].石油矿场机械,2007,36(6):14～18
[61] How to Sufficiently Identify and Monitor Hot Hydrogen Attack (HHA) Global, the 19th October 2009
[62] Y.Ahmed & M.Deriche.Automatic Detection of High Temperature Hydrogen Attack Defects from Ultrasonic A-scan Signals[J].
[63] M.Giustino,S Pirfo,L Debarberis,P Castello & R Hurst.Hydrogen attack characterisation by magnetic measurements[J].International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics.2004 vol.19(no.1-4)
[64]张志超.金属磁记忆检测的原理及应用[J].机电技术,2009,(1):77～79
[65]齐杰,张伟,储拥军等.金属磁记忆检测技术的介绍[J].化工设备与管道,2008,45(5):60～61
[66]刘昌奎,陶春虎,陈星等.金属磁记忆检测技术定量评估构件疲劳损伤研究[J].材料工程,2009(8):33～37
[67]高荣刚,杨林.金属磁记忆检测技术及应用[J].新疆电力技术,2008,(4):51～52
[68]李鹤林.压力容器与管道失效分析和安全评价
[69]胡元哲.金属磁记忆检测方法在机械设备和构件缺陷诊断中的应用[J].机械制造,2007,45(520):52-53
[70]魏存祥.管道新技术:金属磁记忆检测[J].石油与装备,71-72
[71]马建坤,张明智,刘海永,等.裂纹的磁记忆检测分析[J].机械研究与应用,2007,20(4):119-122
[72] Doubov A A.Screening of weld quality using the metal magnetic memory[J].Welding in the world,1998,41(3):196-199
[73]黄清荣,张维.磁记忆检测技术在锅炉压力容器焊接残余应力测量中的应用分析[J].无损探伤,2003,27(2):14-17
[74]高春法,黄昌光,宋凯,等.磁记忆检测在压力容器检验中的应用[J].无损检测,2003,25(5):247-268
[75]刘昌奎,陶春虎,陈星,等.金属磁记忆检测技术定量评估构件疲劳损伤研究[J].材料工程,2009,(8):33-37
[76]王文江,戴光.疲劳断裂试件磁记忆检测结果及分析[J].大庆石油学院学报,2005,29(4):83-85
[77]张静,周克印.不同应力状态下金属磁记忆检测信号特征[J].合肥工业大学学报,2007,30(3):381-383
[78]丁克勤,周舰,何石,等.多通道磁记忆检测仪研制[J].现代科学仪器,2007,4:36-39
[79]吴文秀,韩兴.基于磁记忆检测的应力集中程度分级试验研究及其在钻机评估中的应用[J].石油天然气学报(江汉石油学院学报),2007,29(1):144-146
[80]唐洪舰,刘丽川,刘辉.储油罐磁记忆检测的影响因素研究[J].广东化工,2007,34(1):46-48
[81]张军,王彪,王文江.磁记忆检测套管应力集中信号和特征量研究[J].哈尔滨工业大学学报,2007,39(6):920-923
[82]马建坤,张明智,刘海永,等.裂纹的磁记忆检测分析[J].机械研究与应用,2007,20(4):119-122
[83]罗更生,王华明,陈曙光.金属磁记忆检测技术在热处理工艺评定中的应用[J].无损检测,2008,30(6):353-355
[84]徐海波,樊建春,温东,等.石油钻具缺陷的磁记忆检测试验研究[J].石油矿场机械,2007,36(11):24-26
[85]王威强.我们从事故中学到了什么.山东大学机械工程学院.
[86]池树增.国外某厂尿素合成塔爆破事故原因初探[J].中氮肥,2006,(2):10-14
[87]姚高尚,晁盛远,万升云,等.金属磁记忆检测数据处理系统[J].电焊机,2007,37(3):63-65
[88]于凤云,毛成龙.焊接结构的金属磁记忆检测[J].黑龙江科技学院学报,2008,18(5):331-333
[89]范向红,那晶.金属磁记忆检测方法的应用[J].石油科技论坛,2007,52-53
[90]栾波.金属磁记忆检测原理及发展概述[J].跨世纪,2009,17(2):209-210
[92]万升云,姚高尚,梁凯,等.磁记忆检测数据处理系统开发[J].测试技术卷,2006,10-12
[93]蹇兴亮,周克印.构件形状对金属磁记忆检测的影响[J].理化检验-物理分册,2007,43(5):242-244
[94]尹大伟,董世运,徐滨士等.Q235钢静载拉伸过程中的磁记忆信号变化特征分析[J].无损检测,28(1):8～11
[95]尹大伟,徐滨士,董世运等.不同检测环境下磁记忆信号变化研究[J].兵工学报,2007,28(3):319～323
[96]于凤云,毛成龙.焊接结构的金属磁记忆检测[J].黑龙江科技学院学报,2008,18(5):331～333
[97]张洪信,吴俊飞,沈孝芹等人.有限元基础理论与ANSYS应用[M].机械工业出版社,2006,1～2