绝缘下腐蚀检测技术

介绍

绝缘下的腐蚀(CUI)对当今许多电厂的运行可靠性是一个真正的威胁。这种类型的腐蚀会导致在通常不是检测程序主要关注的区域出现故障。这些失效通常是局部腐蚀的结果，而不是大面积的浪费。这些故障在本质上可能是灾难性的，或者至少在停机和维修方面有不利的经济影响。1993年6月首次发布的美国石油学会API 570《在用管道系统的检查、维修、改造和重新评估》将CUI列为特别关注的问题。通常情况下，就像API 653和《清洁水法》(Clean Water Act)一样，API代码成为了行业标准，法规要求组织维护一个项目来满足该标准。OSHA 1910是关于牙齿的规定。

CUI很难找到，因为绝缘层掩盖了腐蚀问题，直到为时已晚。拆除绝缘材料是昂贵的，特别是如果涉及石棉。现在有许多方法用于检查绝缘下的腐蚀。主要的方法是剖面射线照相、超声波点位读数和绝缘去除。现在可用的另一种方法是实时x射线。实时x射线检测已被证明是一种安全、快速、有效的管道检测方法。

绝缘下何时发生腐蚀?

这种问题出现在碳钢和300系列不锈钢中。在碳钢上表现为广义或局部壁面损失。对于不锈钢管，经常发生点蚀和腐蚀诱发应力腐蚀开裂(CISCC)。虽然失败可能发生在一个宽频带的温度,在钢铁腐蚀成为一个重要的问题之间的温度32 F(0)和300 F (149 C)。腐蚀绝缘是由水的入口进入绝缘,这陷阱像海绵一样的水与金属表面接触。这些水可能来自雨水、渗漏、雨淋系统水、洗涤水，或者来自温度循环或制冷机组等低温操作的咒骂。

易受CUI影响的系统

API 570规定了以下易受CUI影响的领域:

• 暴露在冷却水塔喷雾过度的薄雾区域。
• 暴露在蒸汽通风口的区域
• 暴露在雨淋系统下的区域。
• 易受工艺溢出、湿气或酸性蒸汽侵入的区域。
• 碳钢管道系统，包括那些在25华氏度和250华氏度之间为人员保护而绝缘的管道系统。当操作温度导致大气水分频繁凝结和再蒸发时，CUI尤其具有攻击性。
• 碳钢管道系统通常在250华氏度(120摄氏度)以上运行，但处于间歇运行状态。
• 从绝缘管道中伸出的死管和附件，在不同于主动管道的温度下运行。
• 奥氏体不锈钢管道系统的工作温度在150华氏度至400华氏度(60摄氏度至204摄氏度)，这些系统很容易受到氯化物应力腐蚀开裂。
• 振动管道系统有可能对保温套造成破坏，为水的进入提供了通道。
• 蒸汽跟踪管道系统可能会发生跟踪泄漏，特别是在绝缘下面的油管配件处
• 涂层和/或包装破损的管道系统。
• 为了测量保温管道的厚度，绝缘插头的位置已被拆除，应特别注意

所有的设备总有一天要关闭。在环境温度下停机时间的长短和频率很可能导致设备绝缘下的腐蚀量。利用传统的检测方法来收集所需的资源来处理这一庞大的管道清单将是一项艰巨的任务。这就是实时x射线的真正优势所在。一旦确定损伤区域，后续的x光和超声波可以测量外部腐蚀造成的损失。这些技术无法检测到不锈钢中的CISCC。

选择检验方法

目前绝缘下的腐蚀检测方法有:

概要射线照相法

暴露是由管壁的一小部分制成的。比较块如Ricki T被用来计算管道的剩余壁厚。暴露源通常是铱192，钴60用于较重壁的管道。(见图1)。

轮廓射线照相是一种有效的评估方法，但在直径超过10英寸(25.4厘米)的管道系统中，技术难度很大，只能验证相对较小的区域。这种技术不能检测不锈钢中的CISCC。此外，辐射安全可能是一个真正的问题。在检查进行期间，没有人可以在该区域内工作，这可能导致停机和人力调度冲突。

超声波厚度测量

这是一种有效的方法，但仅限于一个小的区域(图2)。切割绝缘孔和盖上盖子或盖子的成本是昂贵的。为了得到可靠的结果而切足够的孔是不实际的。在绝缘上切出的检查孔，如果不仔细恢复，可能会损害绝缘的完整性，并增加绝缘下的腐蚀问题。这种技术不能检测不锈钢中的CISCC。

绝缘移除

最有效的方法是拆除保温，检查管道表面状况，更换保温。该方法将检测不锈钢中的CISCC;可能需要涡流或液体染料渗透检测。就成本和时间损失而言，这也是最昂贵的方法。拆除绝缘材料的后勤工作可能涉及石棉及其伴随的并发症。如果在管道运行时拆除保温材料，可能会发生与工艺相关的问题。

红外

在适当的条件下，红外可以用来检测绝缘中的湿点，因为通常在干绝缘和湿绝缘之间存在可检测到的温差。在湿绝缘层下面的区域腐蚀是一个明显的可能性。

中子后向散射

该系统旨在检测管道和容器中的湿绝缘。放射源向绝缘中发射高能中子。如果绝缘材料中有水分，氢原子核就会减弱中子的能量。仪器的仪表探测器只对低能中子敏感。显示给检验员的计数与绝缘中的水的数量成正比。低计数每一段时间表明低水分存在。

实时摄影

通过绝缘材料，透视可以清晰地看到管道的外径，在检查过程中可以在电视监视器上看到管道外径(OD)的轮廓。无需使用或冲洗胶卷。实时设备有一个连接到c臂的源和图像增强器/检测器(见图3)。一个使用x射线源，一个使用放射性源。每一种都有自己的优点和缺点，然而，x射线系统提供比同位素类型设备更好的分辨率。

x射线数字透视设备工作在75千伏，低辐射源，但电压可调，以获得最清晰的图像。这允许安全操作，不中断操作单元，甚至限制空间。辐射不会像更强大的伽马射线或x射线那样穿透管道壁，而是穿透绝缘材料，成像管道外壁的轮廓。辐射是由电产生的，所以当断电时，仪器是完全安全的，而用于墙壁拍摄的铱192则会持续产生伽马辐射，即使在相机内屏蔽。因此，伽玛射线相机在所有的操作过程中，包括运输和运输，都需要仔细的监督和控制。使用电力产生的x射线的系统运输起来要方便得多。

新系统配备了抬头式视频显示器。头盔安装，面罩式视频显示器解放了系统操作员的双手，以便他可以操纵c臂，同时始终保持图像在操作员面前。平视显示屏还通过遮挡阳光改善了解读效果。视频图像可以用视频打印机现场打印，也可以用标准的VCR录制，以便稍后进行评估。

执行检查

使用上面列出的分类标准，可以在合理的时间范围内对管道进行优先检查。然后，CUI检查组通过iso对管道进行检查。

“C”形臂是用于扫描管道的实际设备。一边的阴极射线管产生x射线，将它们射入另一边的接收器。操作员通过安全帽上的黑白显示器控制着环绕着管道的手臂。典型的扫描将沿着管道向上，同时将手臂向轨道两侧移动约45度。然后将c臂旋转180度，以类似的方式向下扫描管道。旋转90度后，重复上下过程。

结果

在未经训练的眼睛看来，屏幕上的图像似乎表明腐蚀非常严重。然而，所拍摄到的是锈迹的剥落(见图4和图5)。通过这种方式，检验员可以在短时间内对相当数量的管道进行检验。

限制

该系统的主要限制之一是c臂。c形臂有几种尺寸可供选择。制造商已经成功地检查了直径达24英寸的管道。这些系统最初不是为野外而设计的，而是为实验室工作而设计的。这个限制已经得到了解决，今天可用的系统更加健壮。然而，它们仍然需要很多的关心和关注。总有一部分管道不能使用实时x射线。主要的例子是紧密嵌套的管道之间的中线，管道之间的间隙很小。最后，尽管x射线的能量很低，但它们仍然是辐射，因此必须非常谨慎地使用该系统。

实时射线照相用于确定管道组件的正面材料识别程序

埃克森研究与工程公司(Exxon Research and Engineering Company)的艾伦•沃尔夫(Alan Wolf)最近写道:“多年来，该行业已经发生了几起事故，根本原因是安装了不当材料。”他还建议，在寻找管道组件时，实时x射线作为去除绝缘材料的有效替代方案。使用正确的实时射线照相程序，广泛的现场测试表明，对于焊缝冠至少1/32至1/16英寸(1-2毫米)的环焊缝，现场可靠性达99%。图6显示了通过绝缘焊接冠的RTR图像。RTR检测焊缝冠的能力证明了该系统检测CUI的能力。

参考文献

1. 科布林和莫尼兹B。保温层下管道和设备的检查、维护和防腐．第一次过程工业管道国际研讨会，1993年12月14-17日，佛罗里达州奥兰多，由NACE国际和MTI赞助。
2. 科尔，R.和杜根，K。绝缘下腐蚀检测方法．纸给
3. 狼,H.A. (1995)对现有设备进行积极的材料识别．第二届工艺管道机械完整性国际研讨会。MTI出版物第48号。