国家标准计划《石油化工用聚乙烯管道焊接接头X射线数字成像检测方法》由 TC162(全国非金属化工设备标准化技术委员会)归口 ,主管部门为中国石油和化学工业联合会。
主要起草单位 中国石油集团工程材料研究院有限公司 、江苏省特种设备安全监督检验研究院 、重庆鹏程无损检测股份有限公司 。
| 71 化工技术 |
| 71.120 化工设备 |
| 83 橡胶和塑料工业 |
| 83.140 橡胶和塑料制品 |
随着聚乙烯热塑性塑料(PE)力学性能、耐腐蚀性能、耐老化性能、耐温性能的大幅提升,聚乙烯(PE)塑料管道以其重量轻、耐腐蚀、不泄漏、高强韧性、优良挠性、水流阻力小、制造能耗低、造价低、便于搬运和安装等优点,在化工流体输送中部分取代传统的金属内衬聚乙烯、聚丙烯、聚四氟管材、不锈钢管材等,特别在石油、化工、化肥、制药、冶金、建材、纺织、印染、农药、橡胶塑料等行业输送酸、碱、盐腐蚀性液体、气体、固体粉末的工艺管及排污管,成为首选管材。
然而,由于焊接设备状态、焊接工人经验、天气和环境等多重原因影响,PE管材焊接接头施工质量参差不齐,不可避免的会存在危险程度不同的缺陷,使焊接接头部位成为其服役过程中的失效高风险点,直接影响聚乙烯管道的使用安全。
与金属材料制承压管道管件相比,目前,国内PE塑料管道焊接缺陷的无损检测技术相比PE管道在化工等领域的推广应用速度出现滞后,在管道安装环节无法对其焊接质量进行有效管控,在其服役过程中也无法通过有效的检测手段及时发现和消除缺陷,造成了目前化工流体输送用非金属管道在运行过程中泄漏事故频发,仅2020年,全年媒体报道国内化工流体输送聚乙烯管道相关事故信息数量668起,造成92人死亡,560多人受伤。
经调查分析,泄漏事故大多发生在焊接接头部位,其根本原因在于塑料管道无损检测技术尚不成熟、完善、准确,不能提前检测出管道焊缝中存在的导致开裂、泄漏的高风险点,未及时进行相应维修维护、风险消减措施,多重因素叠加导致了PE管道泄漏爆炸事故的发生。
近几年,频繁发生的安全事故已引起政府安全主管部门和行业的高度关注,多次出台政策要求全面排查隐患,及时更换和改造存在质量问题的管道,但是,由于现行标准规定的无损检测技术的不成熟、不完善,对政策的执行和隐患的排查带来很大的困难,不少地方的特种设备监检部门只能采用目测的方式进行PE管道外观宏观检测,很显然,这种方法远远达不到质量监控、隐患排查的要求和目的。
目前,国内、外采用的塑料管道无损检测方法有数字射线、超声、相控阵、微波等。
超声和相控阵技术对于塑料管道焊缝中圆形、条形缺陷具有较高的检出率,但对冷焊、过焊、未焊透等塑料材料特有的、危害性较大的缺陷检出率不高,因此工程实际应用意义不大;微波法仅美国研发有相关检测设备并形成检测标准(ASME E3101-2018),但因检测设备造价过高的原因,在国内尚未见应用报道,国内的微波检测塑料管道焊缝缺陷的技术和设备的研发尚处于初始阶段。
从检测原理上说,相比于超声、相控阵和微波等基于电磁波间接检测技术,射线检测通过直接的光学现象技术,能够将塑料管道焊缝缺陷直观地呈现出来,包括冷焊、过焊、未焊透等塑料材料特有的、危害性较大的缺陷,检测精度和可靠度更高,但是,目前尚未有形成国家标准,使这项检测技术的工程应用受到很大影响。
为了最大程度的保证PE管道焊缝的质量,避免恶性事故的发生,急需一种工程可靠的、成熟的、更适用于塑料焊缝缺陷无损检测的技术,以便及时发现、排查出塑料管道安装时、阶段服役时焊缝中存在的焊接缺陷并进行修复,为塑料管道的安装、维护维修提供重要的检测手段和判定数据,大幅提高焊缝的质量保证能力,确保人民生命财产安与社会安全。
本标准依托省部级科研项目《在役聚乙烯管道老化评价技术研究》、中石油集团公司科研项目《油气田非金属管材应用及配套检测评价技术》、《基于模量变化和太赫兹技术的非金属管材无损检测新方法研究》、《油田用耐温聚乙烯集输油管道在长庆油田工业化试验》等相关项目成果,经过多年努力,开发了一套适用于聚乙烯(PE)管道焊缝缺陷的便携式 X 射线检测设备,经过大量实验室试用和现场应用,对该设备的检测性能、检测效果不断完善,目前,各项性能已达到要求。
通过调整X射线投射角度、电压、频率、曝光时间等参数,可有效检测出聚乙烯(PE)管焊接接缝中存在的冷焊、过焊、未焊头、裂纹、气孔等严重影响PE 管焊接质量的各种缺陷,检出率大于95%。
这项检测技术已应用于油田、城镇燃气输送管道等领域,效果显著,经过工程检验和不断改进,目前已形成成熟技术,可进行行业推广。
技术研究团队即本项标准起草团队已积累了射线检测技术应用于聚乙烯管焊接接头检测时的设备性能指标、检测参数调节、操作流程等关键技术和经验,为起草本标准、并保证该标准与现行标准相比更适用于PE塑料管道焊缝缺陷检测、检测结果更完善准确奠定了坚实的理论、经验和数据基础。
该项标准的制订,将填补我国PE塑料管道焊缝X射线检测方法标准的空白,增加一项更加适用于塑料管道焊缝缺陷检测的检测标准,对提高PE塑料管道的焊接质量,提高PE管道的使用安全性,保证化工生产的安全、环保运行具有非常重要的意义。
本文件规定了聚乙烯(PE)管道焊缝X射线数字成像检测方法的术语和定义、一般要求、检测准备、透照实施、图像处理、图像存储与显示、缺陷识别与评定和检测报告。 本文件适用于公称外径DN≥63 mm的化工流体输送用PE管道热熔和电熔对接焊接接头的X射线数字成像检测。 其它用途的PE管道热熔和电熔对接焊接接头X射线数字成像检测也可参照使用。