绝缘层下腐蚀检测技术

简介

绝缘下的腐蚀(CUI)对当今许多电厂的在线可靠性是一个真正的威胁。这种类型的腐蚀可能会导致故障的领域，通常不是主要关注的检查程序。这些失效通常是局部腐蚀的结果，而不是大面积的普遍损耗。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(American Petroleum Institute)规范API 570“服役管道系统的检查、修理、改造和重评”(Inspection, Repair，改装和重评)将CUI确定为一个特别关注的问题。通常情况下，正如API 653和《清洁水法案》所发生的那样，API代码成为行业标准，法规要求组织保持一个程序以满足该标准。在这种情况下，OSHA 1910是有效的规则。

CUI很难找到，因为绝缘盖掩盖了腐蚀问题，直到为时已晚。拆除绝缘材料是很昂贵的，特别是如果涉及石棉的话。目前有许多方法用于检查绝缘下的腐蚀。主要是剖面射线照相、超声点位读数和绝缘去除。另一种可用的方法是实时x射线。实时x射线已被证明是一种安全、快速和有效的方法来检查管道在工厂运行。

绝缘层下何时发生腐蚀?

这个问题发生在碳钢和300系列不锈钢上。在碳素钢上，它表现为普遍或局部的壁损。不锈钢管经常出现点蚀和腐蚀引起的应力腐蚀开裂(CISCC)。虽然在很宽的温度范围内都可能发生故障，但在32华氏度(0℃)到300华氏度(149℃)之间的温度下，钢的腐蚀成为一个重要的问题。绝缘材料的腐蚀是由水进入绝缘材料引起的，水像海绵一样与金属表面接触。水可以来自雨水、渗漏、雨淋系统水、洗涤水，也可以来自温度循环或低温操作，如制冷机组。

易受CUI影响的系统

API 570指定了以下易受CUI影响的区域:

• 暴露在冷却水塔过度喷雾的区域。
• 暴露在蒸汽出口的区域
• 暴露于洪水系统的地区。
• 容易受到工艺泄漏、湿气或酸性蒸汽侵入的区域。
• 碳钢管道系统，包括在25华氏度至250华氏度之间运行的用于人员保护的绝缘管道系统。当工作温度引起大气水分频繁凝结和再蒸发时，CUI尤其具有破坏性。
• 碳钢管道系统通常运行在250华氏度(120摄氏度)以上，但间歇服务。
• 从绝缘管道突出并在不同于活动管线的温度下工作的死箍和附件。
• 工作温度在150华氏度到400华氏度(60℃到204℃)之间的奥氏体不锈钢管道系统。这些系统容易受到氯应力腐蚀开裂。
• 振动管道系统容易对绝缘护套造成破坏，为水的流入提供了通道。
• 蒸汽跟踪管道系统可能会发生跟踪泄漏，特别是在绝缘层下面的管件处
• 涂层和/或包装破损的管道系统。
• 为了测量绝缘管道的厚度而拆除绝缘插头的位置应特别注意

所有的设备迟早会被关闭。在环境温度下停机的时间长度和频率很可能会导致设备中发生的绝缘下的腐蚀量。这将是一项艰巨的任务，召集所需的资源，以解决这一广泛的管道清单与传统的检查方法。这就是实时x光的真正优势所在。一旦确定了损伤区域，后续的x射线和超声波可以通过外部腐蚀测量损失。这些技术不能检测到不锈钢中的CISCC。

选择检验方法

目前绝缘下腐蚀的检测方法有:

概要射线照相法

曝光是由一小段管壁制成的。一个比较器块，如Ricki T被用来计算管道的剩余壁厚。曝光源通常是铱192，钴60用于较重的墙壁的管道。(见图1)。

剖面射线成像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，它在技术上具有挑战性，而且只能对相对较小的区域进行有限的检查。这种技术不能检测到不锈钢中的CISCC。此外，辐射安全可能是一个真正的问题。在检查过程中，没有人可以在该区域内工作，这可能会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，但限制在一个小的区域(图2)。切割绝缘孔，用盖子或盖子盖住孔是昂贵的。凿出足够多的洞来获得可靠的结果是不现实的。如果不小心修复，在绝缘上切割的检查孔可能危及绝缘的完整性，并增加绝缘下的腐蚀问题。这种技术不能检测到不锈钢中的CISCC。

绝缘移除

最有效的方法是取下保温层，检查管道表面状况，更换保温层。这种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查。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。如果在管道使用过程中拆除了绝缘材料，则可能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潮湿点，因为干绝缘和湿绝缘之间通常有一个可检测的温差。在潮湿的绝缘层下面，腐蚀是一个明显的可能性。

中子后向散射

该系统用于检测管道和容器中的绝缘材料是否潮湿。放射源向绝缘层发射高能中子。如果绝缘层中有水分，氢核就会减弱中子的能量。仪器的量规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量成正比。每个时间段的计数低表明水分存在低。

实时摄影

透视法通过绝缘材料可以清晰地看到管道外径，在检查过程中可以在电视显示器上看到管道外径(OD)的剪影。没有使用或冲洗胶卷。该实时设备有一个源和图像增强器/探测器连接到c臂(见图3)。目前市场上有两大类RTR设备;一个使用x射线源，一个使用放射源。每一种都有自己的优点和缺点，然而，x射线系统提供的分辨率比同位素类型的设备好得多。

x射线数字透视设备在最高75千伏的低辐射源下工作，但电压可调，以获得最清晰的图像。这允许安全操作，而不破坏操作单元或甚至有限的空间。这种辐射不像伽马射线或x射线那样穿透管壁，而是穿透绝缘层并成像出管道外壁的轮廓。辐射是通过电力产生的，所以当电源关闭时，仪器是完全安全的，而用于墙壁拍摄的铱192不断产生伽马辐射，即使在相机内屏蔽。因此，在包括运输和运输在内的所有操作过程中，伽马射线摄像机总是需要仔细的监督和控制。带有电产生x射线的系统运输起来要方便得多。

这种新系统配有抬头式视频显示。头盔上安装的面罩式视频显示器解放了系统操作员的双手，这样他就可以操纵c臂，同时始终保持在操作员面前的图像。平视显示器还通过屏蔽太阳来改善解读。视频图像可以在现场使用视频打印机打印，也可以使用标准的VCR记录，以供以后评估。

执行检查

使用上面列出的排序标准，可以在合理的时间范围内对检查的管道列表进行优先级排序。CUI检验小组然后逐个iso检查管道。

“C”形臂是用于扫描管道的实际设备。一侧的阴极射线管产生x射线，将它们射向另一侧的接收器。操作人员通过安全帽上的黑白平视显示器，操纵手臂绕着管道转动。典型的扫描将沿着管道向上移动，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

对于未经训练的人来说，屏幕上的图像似乎表明腐蚀非常严重。然而，正在成像的是锈斑的脱落(参见图4和图5)。采用这种方法，检验员可以在短时间内检查相当数量的管道。

限制

该系统的主要限制之一是c臂。c型臂有几种尺寸可供选择。该制造商已经成功检查了直径达24英寸的管道。这些系统最初不是为现场设计的，而是为实验室工作设计的。这一限制已经得到解决，目前可用的系统更加健壮。然而，它们仍然需要大量的照顾和关注。总有一些管道是不能使用实时x射线的。最主要的例子是紧密嵌套的管道之间的中心线，管道之间的间隙很小。最后，虽然x射线能量很低，但它们仍然是辐射，因此必须非常谨慎地使用该系统。

实时射线摄影用于确定阳性材料识别程序中的管道部件

埃克森研究与工程公司的艾伦•沃尔夫(Alan Wolf)最近写道:“多年来，石油行业经历了几次事故故障，其根本原因都被归咎于安装了不合适的材料。”他还建议，在寻找管道组件时，实时x射线可以有效替代绝缘去除。使用正确的实时射线照相程序，大量的现场测试表明，在检测焊冠至少1/32到1/16英寸(1-2毫米)的周向焊缝时，现场可靠性达到99%。图6显示了通过绝缘的焊缝冠的RTR图像。RTR检测焊冠的能力证明了该系统检测CUI的能力。

参考文献

1. G.科布林和B.莫尼兹。保温层下的管道和设备的检查、维护和防止腐蚀．第一届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)对现有设备的材料进行确认．第二届工艺管道机械完整性国际研讨会。MTI出版物第48号。