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[摘 要]压力管道作为一种承受内外压力的特种设备，在长时间的运行中势必存在一定的危险。只有定期进行安全评价，才能准确的掌握压力管道元件运行中的危险及其严重程度。本文出于保证压力管道运行安全及提高压力管道使用经济效益的目的，针对使用年限达到20年的压力管道元件，提出了一套非破坏性检验情况下的压力管道安全评价的方法和程序。这一种方法能准确、客观的评价元件的安全性能状态，为元件的继续使用和报废处理提供决策依据。
[关键词]压力管道元件；安全性能；评价方法；评价程序
中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）46-0381-01
压力管道广泛应用于石油化工、冶金、炼油、电力等工业领域，是一种极为重要的输送设备，使用中始终处于内外压力的作用之下。长时间的投入运行后，压力管道在压力、荷载、介质等因素的影响下，必然存在一定的安全问题。若直接报废处理，由于管道的部分性能良好，会造成不必要的资源浪费，加之，购置新压力管道的成本较高，势必加重经济负担，所以需要科准确的评价压力管道元件的安全性，查找运行中存在的危险，采取针对性的防治措施，以降低危险危害程度，甚至消除危险，既可以保证压力管道运行安全，又可以实现资源的优化使用，提高资金利用率。
一、使用年限达到20年的压力管道元件安全评价的重要意义
压力管道在工业生产中有着重要的地位，一直被视作为工业产业的动脉，一旦发生失效破坏，将会带来严重的经济损失和人身伤害。随着时间的推移，压力管道运行时间越来越长，逐渐进入“老龄期”，老化问题十分突出。由于压力管道设备购置金额巨大，盲目的更新换代是不理智的行为，不仅会造成资源浪费，也不符合实际的经济状况，进行安全评价是十分必要的。
通过安全评价，使用单位可以较为客观、准确、全面的了解压力管道当下的使用性能状态，查找出缺陷，并对缺陷的危害程度作出评断。这些是使用单元进行压力管道管理不可缺少的信息，是使用单位决定继续使用或报废处理的重要决策依据，也是使用单位采取压力管道安全防护措施的基础。在决定继续使用的情况下，使用单位结合缺陷问题采取针对性的防治措施，能够保证压力管道运行状态良好，减少安全事故发生率，为使用单位持续带来较好的经济效益和社会效益。
二、非破坏性检验情况下的压力管道安全评价的方法和程序
所谓的非破坏性检验，就是在不损伤管道性能和完整性的前提下，检验压力管道的组织状态和某些物理性能，查明压力管道内部和表面的各种缺陷。在非破坏性检验基础上，结合Ansys有限元分析、试验、测量及材料性能分析等，制定了非破坏性检验情况下的压力管道安全评价的方法。这一方法基本流程如下所示。
（一）失效可能性分析
压力管道失效方式有断裂失效、表面损伤失效、过度变形失效，这与腐蚀、高温等因素密切相关。腐蚀会导致压力管道强度不够，出现断裂、开裂、泄漏、局部减薄等情况，进而失去工作能力。在高温条件下，压力管道材料化学成分可能发生变化，出现贫碳，珠光体球化、石墨化、合金元素再分配等现象，造成压力管道发生蠕变和应力松弛问题，进而失效。如，高温下的氢气形成原子状态氢，极容易渗入到压力管道材料当中，使材料中的渗碳体脱碳材料变软，导致压力管道表面产生鼓包。这是一种严重的材料性能退化表现，运行中一旦出现这种反映，势必造成压力管道失效。
此外，经常启停或维修的压力管道可能出现疲劳失效，出现开裂问题。为了评价压力管道的安全性能，应进行失效可能性分析，判断潜在的失效方式，为作出准确评价提供支持依据。
（二）材料化学成分分析
对压力管道材料的化学成分进行分析，其目的在于查清当下的材料性能状况，是否存在材料误用情况。我们都知道，管道安装、维修过程中可能误用其他化学成分的材料，因与原材料成分的不同，极可能带来严重的安全隐患，所以进行安全性评价时，不能忽视对压力管道材料化学成分的确认。
（三）剩余厚度测量
确定压力管道的剩余厚度，可以为压力管道的剩余强度评价提供相关的数据。在剩余厚度测量上，应当使用超声波探伤仪设备，可消除内壁减薄不均匀和局部厚度差较大对厚度测量产生的不利影响，提高测量准确性。利用超声波技术对压力管道进行一次全程的粗扫，计算出压力管道表面金属损失率，确定截面损失最大的位置，即压力管道的剩余厚度。
（四）无损检测
无损检测是非破坏性检验情况下压力管道安全评价方法的核心内容，是压力管道安全评价过程中最为重要的一项工艺。常用的无损检测方法有外观检验、致密性检验、磁粉检验、渗透探伤、超声波探伤、射线探伤等，其中，超声波探伤方法被广泛应用于压力管道缺陷检验中。不同检验部位的适用检验方法不同。对于压力管道而言，内部检验适合采用超声波探伤方法，表面检验适合采用磁粉检验方法，其中，不锈钢压力管道的表现缺陷检验适合采用渗透探伤检验方法。
通过无损检测，可以查看压力管道原材料、焊缝、热影响区是否存在缺陷，查明缺陷的性质和危害程度。检验人员可以以此为依据，对压力管道的安全性进行分析，并制定防护措施，是保证压力管道安全运行的一种有效手段。
（五）型式试验
进行型式试验，查看压力管道使用性能是否满足技术规范的全部要求。使用年限达到20年的压力管道经过了长期运行，拉伸、抗冲击、耐蚀性等性可能出现变化。为了评价其运行的安全性，需要进行型式试验。进行型式试验时，可对旧管道进行抽样检验，按照原产品标准进行性能评价。
（六）应力、应变测试
对使用年限达到20年的压力管道进行应力、应变测试，研究旧管道在工作状态下的受力、变形情况，得到旧管道的拉、压应力、扭矩、弯矩，为判定旧管道的承载力提供依据。应力、应变测试的主要方法有电阻式应变片测量、光纤光栅测量、数显千分表测量、振弦传感器测量、光弹性测量等。这里提倡采用电阻式应变片测量，是一种无破坏性的测量方法，技术较为成熟，使用于分析旧压力管道运行安全性。
（七）Ansys有限元分析
基于Ansys有限元分析理论建立旧管道的三维模型，输入通过之前分析得到材料性能参数、壁厚等数值，并置于正常工况或操作条件下进行旧管道的工作能力分析。对于使用年限达到20年的压力管道来说，是需要进行Ansys有限元分析的，可避免轻率的“判废”行为。
（八）綜合评价
进过以上测量、试验等手段，检验人员得到关于材料性能、缺陷及危害程度、剩余厚度等信息，分析它们对管道运行安全的影响，进而对使用年限到20年的压力管道安全性进行判断。在分析过程中，要赋予每一种项目一定分值，通过列表法加权得到管道运行的风险值。
三、结语
压力管道安全评价是压力管道失效评价和使用寿命预测的基础。对于使用年限达到20年的压力管道，提出采用无破坏性检验方法，其核心是合于使用原则，能对旧管道运行安全的危险值进行科学的计算，为使用单位评价就压力管道运行的安全性提供一种可操作性强、实用的方法。为此，这一方法和程序在旧压力管道安全评价中的应用，有着很好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]黄昆.在用含缺陷压力管道的安全性分析[J].机电技术，2013（4）
[2]杨冠.锋关于压力管道检验中存在问题的探讨[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2014（2）
[3]蒋宏，胡启良，董训长，张雅娟，郑芬枝.压力管道全面检验技术及其应用[J].石油化工设备，2013（3）
[4]路建雷.在用压力管道检验中存在问题的探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2013（12）
[关键词]压力管道元件；安全性能；评价方法；评价程序
中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）46-0381-01
压力管道广泛应用于石油化工、冶金、炼油、电力等工业领域，是一种极为重要的输送设备，使用中始终处于内外压力的作用之下。长时间的投入运行后，压力管道在压力、荷载、介质等因素的影响下，必然存在一定的安全问题。若直接报废处理，由于管道的部分性能良好，会造成不必要的资源浪费，加之，购置新压力管道的成本较高，势必加重经济负担，所以需要科准确的评价压力管道元件的安全性，查找运行中存在的危险，采取针对性的防治措施，以降低危险危害程度，甚至消除危险，既可以保证压力管道运行安全，又可以实现资源的优化使用，提高资金利用率。
一、使用年限达到20年的压力管道元件安全评价的重要意义
压力管道在工业生产中有着重要的地位，一直被视作为工业产业的动脉，一旦发生失效破坏，将会带来严重的经济损失和人身伤害。随着时间的推移，压力管道运行时间越来越长，逐渐进入“老龄期”，老化问题十分突出。由于压力管道设备购置金额巨大，盲目的更新换代是不理智的行为，不仅会造成资源浪费，也不符合实际的经济状况，进行安全评价是十分必要的。
通过安全评价，使用单位可以较为客观、准确、全面的了解压力管道当下的使用性能状态，查找出缺陷，并对缺陷的危害程度作出评断。这些是使用单元进行压力管道管理不可缺少的信息，是使用单位决定继续使用或报废处理的重要决策依据，也是使用单位采取压力管道安全防护措施的基础。在决定继续使用的情况下，使用单位结合缺陷问题采取针对性的防治措施，能够保证压力管道运行状态良好，减少安全事故发生率，为使用单位持续带来较好的经济效益和社会效益。
二、非破坏性检验情况下的压力管道安全评价的方法和程序
所谓的非破坏性检验，就是在不损伤管道性能和完整性的前提下，检验压力管道的组织状态和某些物理性能，查明压力管道内部和表面的各种缺陷。在非破坏性检验基础上，结合Ansys有限元分析、试验、测量及材料性能分析等，制定了非破坏性检验情况下的压力管道安全评价的方法。这一方法基本流程如下所示。
（一）失效可能性分析
压力管道失效方式有断裂失效、表面损伤失效、过度变形失效，这与腐蚀、高温等因素密切相关。腐蚀会导致压力管道强度不够，出现断裂、开裂、泄漏、局部减薄等情况，进而失去工作能力。在高温条件下，压力管道材料化学成分可能发生变化，出现贫碳，珠光体球化、石墨化、合金元素再分配等现象，造成压力管道发生蠕变和应力松弛问题，进而失效。如，高温下的氢气形成原子状态氢，极容易渗入到压力管道材料当中，使材料中的渗碳体脱碳材料变软，导致压力管道表面产生鼓包。这是一种严重的材料性能退化表现，运行中一旦出现这种反映，势必造成压力管道失效。
此外，经常启停或维修的压力管道可能出现疲劳失效，出现开裂问题。为了评价压力管道的安全性能，应进行失效可能性分析，判断潜在的失效方式，为作出准确评价提供支持依据。
（二）材料化学成分分析
对压力管道材料的化学成分进行分析，其目的在于查清当下的材料性能状况，是否存在材料误用情况。我们都知道，管道安装、维修过程中可能误用其他化学成分的材料，因与原材料成分的不同，极可能带来严重的安全隐患，所以进行安全性评价时，不能忽视对压力管道材料化学成分的确认。
（三）剩余厚度测量
确定压力管道的剩余厚度，可以为压力管道的剩余强度评价提供相关的数据。在剩余厚度测量上，应当使用超声波探伤仪设备，可消除内壁减薄不均匀和局部厚度差较大对厚度测量产生的不利影响，提高测量准确性。利用超声波技术对压力管道进行一次全程的粗扫，计算出压力管道表面金属损失率，确定截面损失最大的位置，即压力管道的剩余厚度。
（四）无损检测
无损检测是非破坏性检验情况下压力管道安全评价方法的核心内容，是压力管道安全评价过程中最为重要的一项工艺。常用的无损检测方法有外观检验、致密性检验、磁粉检验、渗透探伤、超声波探伤、射线探伤等，其中，超声波探伤方法被广泛应用于压力管道缺陷检验中。不同检验部位的适用检验方法不同。对于压力管道而言，内部检验适合采用超声波探伤方法，表面检验适合采用磁粉检验方法，其中，不锈钢压力管道的表现缺陷检验适合采用渗透探伤检验方法。
通过无损检测，可以查看压力管道原材料、焊缝、热影响区是否存在缺陷，查明缺陷的性质和危害程度。检验人员可以以此为依据，对压力管道的安全性进行分析，并制定防护措施，是保证压力管道安全运行的一种有效手段。
（五）型式试验
进行型式试验，查看压力管道使用性能是否满足技术规范的全部要求。使用年限达到20年的压力管道经过了长期运行，拉伸、抗冲击、耐蚀性等性可能出现变化。为了评价其运行的安全性，需要进行型式试验。进行型式试验时，可对旧管道进行抽样检验，按照原产品标准进行性能评价。
（六）应力、应变测试
对使用年限达到20年的压力管道进行应力、应变测试，研究旧管道在工作状态下的受力、变形情况，得到旧管道的拉、压应力、扭矩、弯矩，为判定旧管道的承载力提供依据。应力、应变测试的主要方法有电阻式应变片测量、光纤光栅测量、数显千分表测量、振弦传感器测量、光弹性测量等。这里提倡采用电阻式应变片测量，是一种无破坏性的测量方法，技术较为成熟，使用于分析旧压力管道运行安全性。
（七）Ansys有限元分析
基于Ansys有限元分析理论建立旧管道的三维模型，输入通过之前分析得到材料性能参数、壁厚等数值，并置于正常工况或操作条件下进行旧管道的工作能力分析。对于使用年限达到20年的压力管道来说，是需要进行Ansys有限元分析的，可避免轻率的“判废”行为。
（八）綜合评价
进过以上测量、试验等手段，检验人员得到关于材料性能、缺陷及危害程度、剩余厚度等信息，分析它们对管道运行安全的影响，进而对使用年限到20年的压力管道安全性进行判断。在分析过程中，要赋予每一种项目一定分值，通过列表法加权得到管道运行的风险值。
三、结语
压力管道安全评价是压力管道失效评价和使用寿命预测的基础。对于使用年限达到20年的压力管道，提出采用无破坏性检验方法，其核心是合于使用原则，能对旧管道运行安全的危险值进行科学的计算，为使用单位评价就压力管道运行的安全性提供一种可操作性强、实用的方法。为此，这一方法和程序在旧压力管道安全评价中的应用，有着很好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]黄昆.在用含缺陷压力管道的安全性分析[J].机电技术，2013（4）
[2]杨冠.锋关于压力管道检验中存在问题的探讨[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2014（2）
[3]蒋宏，胡启良，董训长，张雅娟，郑芬枝.压力管道全面检验技术及其应用[J].石油化工设备，2013（3）
[4]路建雷.在用压力管道检验中存在问题的探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2013（12）