无损检测是在现代科学基础上产生和发展的检测技术，它借助先进的技术和仪器设备，再不损坏、不改变被检测对象理化状态的情况下，对被检测对象的内部及表面的结构、性质、状态进行高灵敏度和可靠性的检查和测试，借以评判他们的连续性、完整性、安全性以及其他性能指标。作为一种有效的检测手段，无损检测在我国已广泛应用于经济建设的各个领域，例如特种设备的制造检测和在线检测，以及机械、冶金、石油天然气、化工、航空航天等行业。尤其在保证承压类特种设备燃气管道系统的质量和使用安全方面，无损检测(MT、PT)技术显得特别重要。由于燃气管道发生泄露，就会造成爆炸、中毒、燃烧等事故。例如1995年1月3日，济南市电缆沟发生爆炸事故，造成13人死亡，49人受伤，多辆汽车被炸坏的恶性事故，事故原因是由于地下燃气管道破裂，导致燃气窜入电缆沟，遇明火引起爆炸，近几年我国城市燃气气化率达到85%以上，每年发生燃气管道泄露事故上千起，给国家和人民群众生命、财产带来危害，为了减少燃气管道事故的发生，加快无损检测MT、PT技术在燃气管道系统中的应用，结合自己20年的管理经验，现将燃气管道的特点、常见缺陷、产生原因、以及MT、PT的检测方法作为对象进行分析研究。

我国燃气管道按《压力管道设计单位资格认证与管理办法》【1999】272号文件中压力管道的分类、分级方法属于GB1管道。燃气管道的安装多在现场施工，质量不好控制，安全管理比较复杂，具有以下主要特点：

(一)我国燃气管道材料应用种类多、选用复杂

我国燃气管道施工时需要多种多样的材料，一条管道就可能需要好几种材料。除要用板材和锻材之外，还经常配套用到PE管材和铸件。在某些作业场所，要想配齐这些材料比较困难。有时，同一根燃气管道可能同时连接两个或更多的不同操作条件的设备，因此，燃气管道要考虑对设备材料的适应问题。

(二)我国燃气管道失效模式多样、失效概率大

我国燃气管道体系庞大，由多个组成件、支撑件组成，任何环节出现问题都会造成整条管线的失效；燃气管道及其元件生产厂的规模较小，产品质量保证较差；燃气管道腐蚀机理与材料损伤类型复杂，容易受到周围介质或设施的影响，容易受腐蚀介质、杂散电流影响，而且还容易遭受意外伤害、或破坏。

(三)我国燃气管道实施检验的难度大

我国燃气管道检验的特殊性和难点在于：管道作业距离长，位置变化大。检测一条管道可能要辗转数公里乃至更远，位置可能从室内到室外、厂内到厂外、地面到高出、地上到地下等；管道沿线障碍物多、屏蔽多，很多地方无法接触和接近，例如在高空的管道、被保温材料包覆的管道、深埋于地下的管道、以及穿越道路、河流堤坝的管道等等。障碍和屏蔽使管道检测成本高、代价大、甚至无法实时检测。燃气管道检测的宏观目视检查受到限制，绝大部分燃气管道的内部是无法进入的，而外部往往被遮蔽，这就不能掌握燃气管道全面情况、获得更准确的信息。

(四)我国燃气管道长细比大、跨越空间大、边界条件复杂

我果然气管道的压力载荷具有多样性，除介质的压力外，还有重力载荷以及位移载荷。燃气管道的强度不能仅仅根据设计条件利用成熟的薄膜应力或中经公式来计算，还应考虑与它相连的机械设备对它的要求，中间支撑条件的影响，自身热胀冷缩和震动的要求等。

(五)我国燃气管道泄露的特点

燃气管道输送的介质是气体，由于气体的极易扩散性，因此，泄漏的气体一般沿着于扩散的通道扩散，这些通道一般是燃气管道附近的地下裂缝、排水管道、电信管道、或电力沟、暖气管道等，最终通过窨井扩散到地面。这些正是大部分爆炸事故是沿着以上管道纵向爆炸的原因。

由于钢制燃气管道在燃气工程中的广泛使用，燃气管道的焊接，也就成为管道连接的主要手段。焊接质量的好坏，直接关系到燃气管网运行的安全性，因此，燃气管道的焊接施工，必须严格执行国家有关标准、规程。无损检测在燃气管道中最主要的用途是探测缺陷、正确了解材料和焊缝中的缺陷种类和产生原因，有助于正确地选侧无损检测方法，正确地分析和判断检测结果，作为MT、PT无损检测人员，应该掌握燃气管道这方面的知识，燃气管道常见的缺陷及产生的原因如下：

(一)燃气管道的外观缺陷

1、咬边 咬边是指燃气管道焊缝沿着焊趾，在母材部分形成的凹陷或沟槽。它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后，没有得到溶敷金属的充分补充所留下的缺口。产生咬边的主要原因是电弧热量太高、电流大、运条速度太小，焊条与工件间角度不正确，摆动不合理，电弧过长，焊接次序不合理等也会造成咬边。

2、凹坑 凹坑指燃气管道焊缝表面或背面局部低于母材的部分。凹坑多是由于收弧时焊条或焊丝未作短时间停留造成的。仰、立、横焊时，常在焊缝背面根部产生内凹。

3、焊瘤 燃气管道焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出，冷却后形成未与母材熔合的金属瘤为焊瘤。焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳，焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。在横、立、仰焊接位置更易形成焊瘤。

4、未焊满 未焊满是指燃气管道焊缝表面上连续的或断续的沟槽。在燃气管道的焊接过程中，填充金属不足是产生未焊满的根本原因。规范太弱、焊条过细、运条不当等均会导致未焊满。

5、烧穿 烧穿是指燃气管道焊接过程中，熔深超过工件厚度，熔化金属自焊缝背面流出，形成穿孔性缺陷。焊接电流过大，速度太慢，电弧在焊缝处停留过久，都会产生烧穿缺陷。工件间隙太大，钝边太小也容易出现烧穿现象。烧穿是燃气管道上不允许存在的缺陷，它破坏了焊缝，使接头丧失连接及承载能力。

6、燃气管道其他常见缺陷   燃气管道焊接的外观几何尺寸不符合要求的焊缝有焊缝超高、表面粗糙、以及焊缝过宽，焊缝向母材过度不圆滑等；错边是在焊接中两个工件在厚度方向上错开一定位置。它即可视作焊缝表面缺陷，又可视作为装配形成缺陷；塌陷是指燃气管道在单面焊时由于输入热量过大，熔化金属过多而使液态金属向焊缝背面塌落，形成后焊缝背面突起，正面下塌；各种焊接变形，如角变形、扭曲、波浪变形等都属于焊接缺陷，角变形在燃气管道中也属于装配缺陷。

(二)燃气管道的气孔缺陷

在燃气管道焊接时，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于燃气管道焊缝之中所形成的空穴。其气体可能是熔池从外界吸收的，也可能是焊接冶金过程中反应生成的。产生气孔的主要原因是燃气管道母材或填充金属表面有绣、油污等，焊条及焊剂未烘干会增加气孔量。锈、油污及焊条药皮、焊剂中的水分在高温下分解产生气体，会增加高温金属中气体的含量。焊接线能量过小，熔池冷却速度大，不利于气体逸出，焊缝金属脱氧不足也会增加氧气孔。

(三)燃气管道的夹渣缺陷

在燃气管道焊接后，熔渣残存在焊缝中的现象。在燃气管道中，夹渣分为金属夹渣、非金属夹渣。金属夹渣是指钨、铜等金属颗粒残留在燃气管道的焊缝之中，习惯上称为夹钨、夹铜；非金属夹渣指未熔的焊条药皮或焊剂、硫化物、氧化物、氮化物残留于焊缝之中。夹渣产生的原因有坡口尺寸不合理；坡口有污物；多层焊时层间清渣不彻底；焊接线能量小；焊缝散热太快；手工焊时，焊条摆动不正确，不利于熔渣上浮。

(四)燃气管道的裂纹缺陷

燃气管道的裂纹时金属原子的结合遭到破坏，形成新的界面而产生的缝隙。裂纹缺陷分类很多，根据燃气管道发生的部位可分为：焊缝裂纹、热影响区裂纹、熔合区裂纹、焊趾裂纹、焊道下裂纹、弧坑裂纹等；根据裂纹的延伸方向，可分为纵向裂纹、横向裂纹、辐射状裂纹等；根据发生的条件和时机可分为热裂纹、冷裂纹、在热裂纹、层状撕裂。

1热裂纹 一般是焊接完毕即出现，又称结晶裂纹，即温度在A_c3线附近，液态金属一次结晶时产生的裂纹，这种裂纹沿晶界开裂，裂纹面上有氧化色彩，时区金属光泽。

2、冷裂纹 指在焊缝冷却至马氏体转变温度Ms点(200-300℃)以下产生的裂纹，一般是在燃气管道焊后一段时间才出现，故又称为延迟裂纹。

3、再热裂纹   燃气管道接头冷却后在加热至550-650℃时产生的裂纹。在热裂纹产生于沉淀强化的材料的焊接热影响区内的粗晶区，一般从熔合线向热影响区的粗晶区发展，呈晶间开裂特征。

4、层状撕裂   燃气管道在具有丁字接头或角接头的厚大构件中，沿钢板的炸制方向分层出现的阶梯状裂纹。

燃气管道裂纹缺陷形成的原因是热裂纹发生于焊缝金属凝固末期，敏感温度区大致在固相线附近的高温区。最常见的热裂纹是结晶裂纹，其生成是在焊缝金属凝固过程中，结晶偏析使杂质生成的低熔点共晶物富集于晶界，形成所谓液态薄膜，在特定的敏感温度区间，其强度极小，由于焊缝凝固收缩受到拉应力，最终形成裂纹。

(五)燃气管道未焊透缺陷

燃气管道未焊透指母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部的现象。产生未焊透的原因是焊接电流小、熔深浅；坡口和间隙尺寸不合理，钝边太大、磁偏吹影响；层间及焊根清理不良等。

(六)燃气管道未熔合缺陷

燃气管道未熔合是指焊缝金属与母材金属或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。产生未熔合缺陷的原因是焊接电流过小、焊接速度过快、焊条角度不对、母材表面有污物或氧化物影响熔敷金属与母材间的熔化结合等。

(七)燃气管道其他焊接缺陷

燃气管道焊缝化学成分或组织不符合要求，焊材与母材匹配不当，或焊接过程中元素烧损等原因，容易使焊缝金属的化学成分发生变化，或造成焊缝组织不符合要求，这可能带来焊缝的力学性能的下降，还会影响接头的耐腐蚀性能。在焊缝金属的拉断面上出现的鱼目状的白色斑点，即为白点，白点是由大量氢聚集而造成的，危害极大，工件中的白点可以采用超声波进行检测，断口处的白点可采用金相或渗透(PT)等方法进行检测。

(一)MT技术在燃气管道检测中的应用

1、MT技术在燃气管道检测原理

磁粉检测(MT)又称为磁粉检验或磁粉探伤，属于无损检测五大常规方法之一，磁粉检测(MT)是利用磁现象来检测材料和工件缺陷的方法。燃气管道多为铁磁性材料，铁磁性材料被磁化后，磁力线密度增大几百倍到几千倍。如果管道材料中存在不连续，磁力线便会发生畸变，部分磁力线有可能逸出材料表面，从空间穿过，形成漏磁场。漏磁场的局部磁极能够吸引铁磁物质，在燃气管道表面检测中，裂纹会造成的不连续性使磁力线畸变。由于裂纹中空气介质的磁导率远远低于管道的磁导率，使磁力线受阻，一部分磁力线挤到缺陷的底部，一部分穿过裂纹，一部分排挤出管道的表面后在进入到管道。如果这时在管道上撒上磁粉，漏磁场就会使磁粉形成缺陷形状相近似的磁粉堆积，我们成为磁痕，从而显示管道上的缺陷。

2、在燃气管道磁粉检测(MT)影响漏磁场的因素

(1)外加磁场强度越大，形成的漏磁场强度也越大；

(2)在一定外加磁场强度下，材料的导磁率越高，工件越易被磁化，材料的磁感应强度越大，漏磁场强度也越大；

(3)当缺陷的延伸方向与磁力线方向成90℃时，由于缺陷阻挡磁力线穿过的面积最大，形成漏磁场强度也最大。随着缺陷方向与磁力线的方向从90度逐渐减小或增大漏磁场强度明显下降，因此磁粉检测(MT)探伤时，通常需要在两个或多个方向上进行磁化。

(4)随着燃气管道缺陷的埋深的增加，溢出工件表面的磁力线迅速减少，缺陷埋藏深度越大，漏磁场就越小，因此磁粉检测(MT)探伤只能检测出管道表面或近表面的裂纹以及其他缺陷。

3、燃气管道磁粉检测(MT)的检测方法

燃气管道磁粉检测(MT)的检测方法有线圈法、磁轭法、轴向通电法、触头法、中心导体和旋转磁场磁化法，下面是应用比较多几个方法。

(1)触头法   

(2)偏置芯棒法

  

4、燃气管道焊接接头磁粉检测(MT)的质量分级与磁悬液浓度要求

(1)在燃气管道焊接接头的外观检查和无损检测应符合TSGD001-2009《压力管道安全技术监察规程—工业管道》中的规定管道受压元件焊接接头表面无损检测等级、检测范围和部位、检测数量、检测方法、合格要求应当不低于GB/T20801和JB/T4730-2005《承压设备无损检测》的要求。被检焊接接头的选择应当包括每个焊工所焊的焊接接头，并且固定焊的焊接接头不得少于检测数量的40%，表面无损检测的验收标准应不低于JB/T4730-2005《承压设备无损检测》规定的Ⅰ级合格(MT)标准见表3。

(2)磁悬液

(二)渗透检测(PT)技术在燃气管道中的应用

1、PT技术在燃气管道中的应用原理

渗透检测(PT)是基于液体的毛细作用和固体染料在一定的条件下的发光现象。渗透检测(PT)在燃气管道中的检测原理是：燃气管道表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透剂后，在毛细作用下，经过一定时间，渗透剂可以渗入燃气管道表面开口缺陷中；去除管道表面多余的渗透剂，经干燥后，再在管道表面施涂吸附介质----显像剂；同样在毛细作用下，显像剂将吸引缺陷中的渗透剂，即渗透剂回渗到显像剂中；在一定的光源下缺陷处的渗透剂痕迹被显示黄绿色荧光或鲜艳红色，从而探测出缺陷的形貌及分布状态。

2、渗透检测(PT)在燃气管道中的操作方法

(1)表面准备

 工件被检表面不得有影响渗透检测的铁锈、氧化皮、焊接飞溅、铁屑、毛刺以及各种防护层。 被检工件机加工表面粗糙度Ra≤12.5μm；被检工件非机加工表面的粗糙度可适当放宽，但不得影响检验结果。局部检测时，准备工作范同应从检测部位四周向外扩展25mm。

(2)预清洗

检测部位的表面状况在很大程度上影响着渗透检测的检测质量。因此在进行表面清理之后，应进行预清洗，以去除检测表面的污垢。清洗时，可采用溶剂、洗涤剂等进行。清洗范围应满足要求。铝、镁、钛合金和奥氏体钢制零件经机械加工的表面，如确有需要，可先进行酸洗或碱洗，然后再进行渗透检测。清洗后，检测面上遗留的溶剂和水分等必须干燥，且应保证在施加渗透剂前不被污染。

(3) 施加渗透剂

施加方法应根据零件大小、形状、数量和检测部位来选择。所选方法应保证被检部位完全被渗透剂覆盖，并在整个渗透时间内保持润湿状态。具体施加方法如下: a) 喷涂:可用静电喷涂装置、喷罐及低压泵等进行；b) 刷涂:可用刷子、棉纱或布等进行； c) 浇涂:将渗透剂直接浇在工件被检面上； d) 浸涂:把整个工件浸泡在渗透剂中。在10℃～50℃的温度条件下，渗透剂持续时间一般不应少于1Omin。

(4)乳化处理

在进行乳化处理前，对被检工件表面所附着的残余渗透剂应尽可能去除。使用亲水型乳化剂时，先用水喷法直接排除大部分多余的渗透剂，再施加乳化剂，待被检工件表面多余的渗透剂充分乳化，然后再用水清洗。使用亲油型乳化剂时，乳化剂不能在工件上搅动，乳化结束后，应立即浸入水中或用水喷洗方法停止乳化，再用水喷洗。乳化剂可采用浸渍、浇涂和喷洒(亲水型)等方法施加于工件被检表面，不允许采用刷涂法。对过渡的背景可通过补充乳化的办法予以去除，经过补充乳化后仍未达到一个满意的背景时，应将工件按工艺要求重新处理。出现明显的过清洗时要求将工件清洗并重新处理。 乳化时间取决于乳化剂和渗透剂的性能及被检工件表面粗糙度。一般应按生产厂的使)用说明书和对比试验选取。

(5)去除多余的渗透剂

在清洗工件被检表面以去除多余的渗透剂时，应注意防止过度去除而使检测质量下降，同时也应注意防止去除不足而造成对缺陷显示识别困难。用荧光渗透剂时，可在紫外灯照射下边观察边去除。水洗型和后乳化型渗透剂(乳化后)均可用水去除。冲洗时，水射束与被检面的夹角以30°为宜，水温为10℃～40℃，如无特殊规定，冲洗装置喷嘴处的水压应不超过0.34MPa。在无冲洗装置时，可采用干净不脱毛的抹布蘸水依次擦洗。溶剂去除型渗透剂用清洗剂去除。除特别难清洗的地方外，一般应先用干燥、洁净不脱毛的布依次擦拭，直至大部分多余渗透剂被去除后，再用蘸有清洗剂的干净不脱毛布或纸进行擦拭，直至将被检面上多余的渗透剂全部擦净。但应注意，不得往复擦拭，不得用清洗剂直接在被检面上冲洗。

(6)干燥处理

施加干式显像剂、溶剂悬浮显像剂时，检测面应在施加前进行干燥，施加水湿式显像剂(水溶解、水悬浮显像剂)时，检测面应在施加后进行干燥处理。 采用自显像应在水清洗后进行干燥。一般可用热风进行干燥或进行自然干燥。干燥时，被检面的温度不得大于50℃。当采用溶剂去除多余渗透剂时，应在室温下自然干燥。干燥时间通常为5min～10min。

(7)施加显像剂

 使用于式显像剂时，须先经干燥处理，再用适当方法将显像剂均匀地喷洒在整个被检表面上，并保持一段时间。多余的显像剂通过轻敲或轻气流清除方式去除。使用水湿式显像剂时，在被检面经过清洗处理后，可直接将显像剂喷洒或涂刷到被检面上或将工件浸入到显像剂中，然后再迅速排除多余显像剂，并进行干燥处理。 使用溶剂悬浮显像剂时，在被检面经干燥处理后，将显像剂喷洒或刷涂到被检面上，然后进行自然干燥或用暖风(30℃～50℃)吹干。 采用自显像时，停留时间最短10min，最长2h。 悬浮式显像剂在使用前应充分搅拌均匀。显像剂的施加应薄而均匀，不可在同一地点反复多次施加。 喷涂显像剂时，喷嘴离被检面距离为300mm～400mm，喷涂方向与被检面夹角为30℃～40℃。 禁止在被检面上倾倒湿式显像剂，以免冲洗掉渗入缺陷内的渗透剂。 显像时间取决于显像剂种类、需要检测的缺陷大小以及被检工件温度等，一般不应少于7min。

(8)观察

观察显示应在显像剂施加后7min-60min内进行。如显示的大小不发生变化，也可超过上述时间。对于溶剂悬浮显像剂应遵照说明书的要求或试验结果进行观察。着色渗透检测时，缺陷显示的评定应在白光下进行，通常工件被检面处白光照度应大于或等于10001x；当现场采用便携式设备检测，由于条件所限无法满足时，可见光照度可以适当降低，但不得低于5001x。 荧光渗透检测时，缺陷显示的评定应在暗室或暗处进行，暗室或暗处白光照度应不大于201x。检测人员进人暗区，至少经过3min的黑暗适应后，才能进行荧光渗透检测。检测人员不能戴对检测有影响的眼镜。辨认细小显示时可用5～10倍放大镜进行观察。必要时应重新进行处理和渗透检测。

(9)后清洗

燃气管道检测完毕应进行后清洗，以去除对以后使用或对工件材料有害的残留物。

3、燃气管道表面质量检验与渗透检测(PT)焊接接头和坡口的质量分级

根据CJJ33-2005《城镇燃气输配工程施工及验收规范》的要求，燃气管道其设计文件规定焊缝系数为1的焊缝或设计要求100%内部质量检验的焊缝，其外观质量不得低于现行国家标准《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236的Ⅱ级质量要求，对内部质量抽检的焊缝，其外观质量不得现行国家标准JB/T4730-2005《承压设备无损检测》的要求。渗透检测(PT)焊接接头和坡口的质量分级见表5.

等级	线性缺陷	圆形缺陷 (评定框尺寸35mm×1OOmm)
Ⅰ	不允许	d≤1.5，且在评定框内少于或等于1个
Ⅱ	不允许	d≤4.5，且在评定框内少于或等于4个
Ⅲ	L≤4	d≤8，且在评定框内少于或等于6个
Ⅳ	大于Ⅲ级
注:L为线性缺陷长度，mm；d为圆形缺陷在任何方向上的最大尺寸，mm。

燃气管道无损检测前，焊缝外观检查应符合要求，对于燃气管道焊缝外观和焊接接头表面质量一般要求如下：

(1)焊缝外观应成型良好，宽度以每边盖过坡口边缘2mm为宜，角焊缝的焊脚高度应符合设计规定，外形应平缓过度；

(2)焊接接头表面不允许有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、飞溅的存在；

(3)设计温度低于-29℃的燃气管道，不锈钢和萃硬倾向较大的合金钢管道焊缝表面，不得有咬边现象。其他材质管道焊缝咬边深度应不大于0.5mm，连续咬边长度应不大于100mm,且焊缝两侧咬边总长不大于该焊缝全长的10%。

(4)燃气管道焊缝表面不得低于管道表面，焊缝余高△h≤1+0.2b₁,且不大于3mm(b₁为焊接接头组对后坡口的最大宽度)。

(5)燃气管道焊接接头错边不大于壁厚的10%，且不大于2mm。

总之，燃气管道是城市基础设施的重要组成部分。但是由于历史和现实的各种原因，我国燃气管道的管理滞后于城市的发展和国际同行业水平，其混乱无序的状况，已成为我国城市建设和国民经济发展的瓶颈之一。2010年7月28日10时11分左右，南京塑料四厂发生燃气管道爆炸事故，当场造成10人死亡，120多人住院，其中14伤情危重的恶性事故，再次给我们燃气行业管道安全管理敲响警钟，随着经济的发展和人口城镇化，燃气管道越来越普及，应用好无损检测(MT、PT)技术，是保障我国燃气管道安全运行、和维护使用的必然要求，也是保护国家和人民生命、财产的安全，保证人民正常生产、生活和社会发展都具有重大的现实意义和深远的历史意义。

 

(本文作者：田长栓 沧州市燃气总公司)