金属设备裂纹与腐蚀的三大技术趋势

摘要：

    在石油天然气勘探生产、石化、炼油、发电厂（煤电、核电、新能源）、制药等工业设备密集的行业里，腐蚀、老化和裂纹简直是金属设备的噩梦。即使最微小的裂缝和隐蔽性极强的腐蚀，也会加速设备的老化与折旧，同时会对人员及环境带来无法想像的灾难。这些退化将直接影响设备的服务能力以及服务生命周期。更为严峻的是，腐蚀、裂纹和老化常常发生在我们每日会接触到的设备上：电梯、高铁、轨道交通等，为人身安全和社会环境带来巨大隐患，导致高昂的经济后果。

   如果你是负责工厂设备管理的专业人士，想要赢得和裂纹与腐蚀的战争，德国莱茵TÜV集团材料测试及无损检测全球业务经理Dr. Buque建议大家密切关注先进无损检验、持久性监督与诊断、失效分析与预测性失效分析相关的最新研究与方法，以便及时发现金属设备上的裂纹、老化与腐蚀所在，提前计划并优化检验与维护策略。

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无线技术、大数据的发展

怎样改变传统的无损检验（NDT）？

    焊接点是将钢结构永久连接在一起形成整体结构的唯一办法，然而焊接容易形成结构异常，通常称为“焊接缺陷”，任何焊接都会产生焊接缺陷。基于这个现状，国际法规与标准制定了相应的要求，明确规范了某个焊接是否能被接受。然而一旦某个钢结构开始正式投入运行，即使之前被定义为可接受的焊接缺陷还是会不断恶化从而削弱整个钢结构。有些焊接异常如果没有被传统无损检验发现的话，将会导致更多的危险。适当的检验计划并采用先进专业的NDT是确定设备完整性的唯一可靠办法。

   传统的NDT曾主导着工业领域的检验，这是典型的人力密集型的工作，并且非常依赖于执行检验的工程师或技术人员个人的行业经验与技术水平。为了安全、人员、环境保护以及经济效益，采用更先进、更专业的NDT方法是大势所趋，为此你需要对材料极其特性有深度理解、并能提供广泛技术解决方案的供应商。

    随着计算机技术与智能电子技术的发展，先进NDT设备具有卓越的能力，配备有自动/半自动的数字感应器，以检测范围广、检测结果准确以及快速、高效和非破坏性为特色。

    得益于传感器以及无线通讯技术的发展，无损诊断（持续状态监控）是目前NDT发展的主流，该技术可以实现远程状态监控、设备资产管理、预测潜在失效。通过无损诊断，你可以永久保留所有资产完整性的相关信息，从而大幅提升资产管理的有效性，更重要的是，新技术的运用让检验成本不增反降。

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设备在海底、处于高温

或被保温层覆盖，有办法检验吗？

     各种管道、容器、柱管、换热器外壳、储罐等保温包覆设备的常见问题是保温层下的腐蚀。如果不及时发现，将会酿成大祸，导致严重损害甚至死亡事故。如何在不破坏保温层的情况下就能检测到腐蚀？TÜV莱茵于2015年收购了壳牌公司的脉冲涡流（Pulse Eddy-Current，简称：PEC）技术，有别于超声波检测，PEC无需与被检测物有任何接触。采用PEC技术，可以及早探测到那些难以接触的区域，例如表层套管、近海油井导管以及高温环境。测量可以在任何不带电的材料上进行，包括涂覆层、保温层、耐候包装，甚至是锈蚀品。由于这个技术可以不干扰正常生产作业，并精准定位需要替换的部位，所以整改行为可以精确聚焦在这些区域，从而大幅降低整体维护成本。

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设备失效后，为什么要做失效分析？

     一个螺栓断了，马上换个新的就行？很遗憾，这是工厂普遍的操作模式。一旦发现一处失效，首先想到的是立即替换这个失效的零件，接着再次投入运行。然而，那些成熟的工厂运营管理者会将资产完整性管理作为最重要的一部分，那些真正在乎员工生命和环境的工厂，他们的负责人通常会打破砂锅问到底，为什么会断，是因为螺栓本身的质量问题，还是因为整体结构的设计导致了螺栓发生断裂？为防止类似事件再次发生该做哪些改变？

    这就是“失效分析”，找到真正的问题根源，彻底消除再次失效的隐患。

     失效分析是如何进行的？打个比方，失效分析的专家就像福尔摩斯，一旦接受客户委托后：

1.首先，进行缜密的现场调查，包括与一线操作人员的交流，了解失效前后有无特殊的操作或者设备异常。同时进行材料、制造工艺、热处理工艺等资料的搜集。可以想象，失效分析专家就像带着放大镜的侦探，不放过任何线索；

2.其次，将收集到的材料带回实验室进行全方位测试，常用的测试方法包括NDT、断口分析、金相分析、力学性能测试、化学成分分析等；

3.随后，对测试结果、现场搜集的情况进行比对、研究、分析、推测，这是最烧脑的一个环节，也是即将解开真相之谜的关键步骤

4.最后，真相大白，发现失效的原因，得出结论，并给予企业改善建议。

现在越来越多的企业采用更前沿的运营模式，即让失效分析专家更早地参与进来。在失效发生前，通过定期检验，预测可能失效的环节和区域，及时采取改进措施。“预测性失效分析”可降低或防止失效的产生或即使发生失效，也可将后果减到最低。

结语:中国经济在过去的30多年间取得了举世瞩目的成就，然而伴随着经济的高速发展，安全生产事故却时有耳闻。Dr. Buque强烈呼吁，让具备资质与能力、享有国际公信力的独立第三方参与到工厂安全检验与评估中，以确保工业资产完整性、同时满足政府的安全规范。第三方检验机构不会有任何保留，而是会将其在全球项目中所积累的最佳实践经验和流程传授给企业，以改善他们的效益和安全性，确保在工厂持续运营中以更少的成本达到最佳的资产完整性和安全性。TÜV莱茵的检测、检验、认证和咨询有丰富的经验，在工业设备检验领域独领风骚140多年，可以帮助企业有效管理设备资产，降低维修成本，延长设备的使用生命周期，并最大化降低事故风险。