Page 97 - 无损检测2024年第九期

郝 刚，等：
液氢管道在线检测技术分析

道存储液氢时的真空度是否满足相关标准的要求。 测和超声检测为主，液氢管道的材料为奥氏体不锈
对于未留有真空度测量接口的液氢管道，可以进行 钢，壁厚偏薄，焊缝奥氏体晶粒粗大，超声检测（包
泄漏检测，即利用真空管道夹层的内外压力差，使用 括衍射时差法和相控阵超声检测）效果不理想，而
检漏液对法兰、阀门等密封结构易发生泄漏部位进 且超声检测不能对内管实施检测。液氢管道由于内
行泄漏检测。但是，泄漏检测只能对密封结构或者 管不可见的特殊性，上述目视检测、壁厚检测、渗透
焊缝是否泄漏进行定性测量，不能用于绝热材料放 检测、涡流检测只能用于外管的检测，而液氢管道
气等导致真空度降低的检测。 的内管和液氢直接接触，损伤风险更高且不易察觉。
2.4 渗透检测 通过对无损检测技术检测对象适用性的比较，发现
液氢管道采用奥氏体不锈钢非铁磁性材料，磁 目前只有射线检测技术可以用于内管焊缝缺陷的在
粉检测无法实施，因此渗透检测是其表面检测的重 役检测。射线检测包括射线数字成像检测技术和射
要手段。与涡流检测比较，渗透检测不受管道和焊 线胶片照相，射线数字成像检测技术与传统射线胶
缝等复杂结构的影响，多用于管道阀门、法兰和设备 片照相原理相同，不同点主要在于接收器件和显示
接口的角焊缝检测，溶剂去除型渗透检测方法无需 方式上。相比于传统的胶片照相，射线数字成像检
水电，适用于现场的在线检测，但对表面的光洁度要 测厚度、宽容度和动态范围大，图像对比度、信噪比
求比涡流检测的要求高。 高，检测图像可以通过软件进行后期处理，没有暗
2.5 涡流检测 室处理环节，缺陷的显示更加直观便于评定 [13-15] ，在
涡流检测可以检测液氢管道的管子和焊缝表面 液体管道检测上优势明显。可以现场初步评定检测
及近表面缺陷，对于表面光洁度要求低。随着电磁 结果 [16-22] 。
学研究的深入，研究人员在涡流检测的基础上开发 为了验证液氢管道DR在线检测的可行性， 为液
了多项新技术，比如阵列涡流和脉冲涡流检测。阵 氢管道在线检测提供依据，对含有人工缺陷的双层
列涡流不受缺陷方向的影响，检测效率和灵敏度高； 管内管加注液体介质，进行带液双层管内管焊缝DR
脉冲涡流可以对一定深度的缺陷实施检测，液氢管 检测试验。
道壁厚薄，甚至可以实现全壁厚检测。对于表面开
3 带液双层管DR检测试验
口缺陷的检测如氯化物应力开裂，涡流检测的灵敏
度低于渗透检测的。 3.1 试件设计
2.6 红外热成像检测 管道试件的材料选用304奥氏体不锈钢，结构
红外热成像无损检测以红外辐射的原理为基 为内外双层管，内管采用对接焊接接头，焊缝中预先
础，通过检测热量在物体内部的传递状况来进行缺 制作气孔、未焊透和裂纹等典型缺陷。双层管试件
陷的判别。液氢为深冷液体，液氢和周围环境存在 的具体规格（直径×壁厚，下同）和缺陷类型如表1
巨大的温差，在双层管内部会产生热量的流动。如 所示，双层管试件和检测试验如图1所示。
果双层管内部存在裂缝和缺陷，或者夹层真空性能 3.2 射线数字成像系统
下降，管道温度分布则会不均匀，从而形成“热点” 射线数字成像系统的主要设备有高频射线机、
高温区，通过红外热像仪可以显示温度的差异。即， 探测器、单丝和双丝像质计等。其射线机和探测器
通过液氢管道热状态的变化和异常，来判断管道绝 的具体参数如表2所示。
热效果的可靠性 [11-12] 。通过红外热成像检测焊缝、 3.3 试验实施
阀门、法兰等易泄漏部位，找出温差异常部位，可检 内管试件在人工缺陷制作完成后，先采用射线
测设备的绝热性能和液氢泄漏情况。 胶片照相检测技术对其进行缺陷检测，获得了较高
红外热成像可以不直接接触液氢管道实施远程 的图像质量和较好的缺陷检出效果，检测完成后再
检测，扫查范围大。作者所在团队对LNG装置工艺 安装外管进行带液双层管DR检测试验。试件介质
管道进行了红外热成像检测技术应用，结果表明该 采用汽油，汽油的密度为0. 75 g/cm ，液氢的密度为
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技术可及时发现管道绝热性能异常部位。 0. 07 g/cm 。试件介质如能采用液氢，试验结果和
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2.7 射线数字成像检测 实际最为贴近，但液氢制取困难，而且液氢的温度极
液氢管道焊缝埋藏缺陷的检测技术以射线检 低，绝热性能要求很高，试件制作困难、成本高，试
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2024 年 第 46 卷 第 9 期
无损检测