臺灣博碩士論文加值系統

管線是製程中很重要的環節，103年發生高雄氣爆事件，造成人員的重大傷亡及財產損失，就是因為疏於管線管理，化學品管線管理已是刻不容緩。本研究目的為比較分析鋼鐵廠氣體管線的四種非破壞性檢測方法的適用性，另以超音波檢測方法測得管厚，作為管線之剩餘壽命推估依據及提供更換新管線之參考。
本研究自行製作2吋氧氣及天然氣供氣管線，委由專業自製兩條銲道，一為合格銲道，另一為有瑕疵銲道，使用非破壞性檢測方法為液體滲透檢測、磁粒檢測及射線檢測方法，從管線內部功能、管線材料、物件形狀、是否即時呈現及檢測方法危害性的角度探討各檢測方法的優缺點，另以超音波檢測方法推估管線之剩餘壽命。
本研究主要結果為本研究主要結果為1)檢測管線內部功能：射線檢測、超音波檢測可以檢測管線內部；液體滲透檢測、磁粒檢測則無法檢測管線內部。2)管線材料：液體滲透檢測、射線檢測、超音波檢測對於大部份材料皆能檢測；磁粒檢測則僅能檢測到能磁性化的材料。3)物件形狀：液體滲透檢測可檢測較複雜的形狀；射線檢測、超音波檢測、磁粒檢測則僅能檢測較簡單的形狀。4)是否即時呈現：液體滲透檢測、磁粒檢測、超音波檢測能立即呈現檢測結果；射線檢測則無法立即呈現檢測結果。5)檢測方法危害性：液體滲透檢測、磁粒檢測、射線檢測方法均具有危害性；超音波檢測則無。6)氧氣管線剩餘壽命經計算後推估為7.3年；天然氣管線剩餘壽命經計算後推估為8.3年。7)由超音波檢測管線厚度之數據分析，發現管線彎頭處的磨耗速度較嚴重，所測得的管厚較薄。
本研究主要建議為針對鋼鐵廠氧氣、天氣然管線具有高危害性之管線如屬對銲之銲道應使用射線檢測。但對於管線之法蘭處採套銲方式，使得底片無法平整放置，因此不宜使用射線檢測，建議使用滲透檢測。針對氧氣、天氣然管路上之銲道建議採100%比例採樣檢測。有關管線壽命推估，因本研究之氧氣管線、天然氣管剩餘壽命相近，下次檢測時間略同，且氧氣、天氣然管線位置相鄰，建議兩者同時檢測。並特別留意管線彎頭之磨耗情形預防洩漏發生。

關鍵字：非破壞性檢測、液體滲透檢測、磁粒檢測、射線檢測、超音波檢測

Pipeline is a very important part in chemical process, since Kaohsiung gas explosion occurred which caused heavy casualties and property losses due to neglected pipeline management. Chemical pipeline management become imperative. The purpose of this study is to compare the applicability of four non-destructive testing methods applied on steel plant gas pipelines. Besides, ultrasonic testing method was used to measure the pipeline thickness in order to evaluate the remaining life and the schedule of replacing a new pipeline.
In this study, two welding traces were completed on 2-inch oxygen and natural gas supply pipelines, one is a qualified weld, the other is a defective weld. Three non-destructive testing used for analysis include liquid penetrant testing, magnetic particle testing and radiographic testing. The advantages and disadvantages of each testing were discussed in five perspectives include internal functions, pipeline materials, object shape, real-time observation and the harmfulness of the testing methods. Ultrasonic testing method was used to evaluate the remaining life of the pipelines.
The main results of this study is 1) internal functions: radiographic testing, ultrasonic testing can be used to detect the internal part of the pipelines; whether liquid penetrant testing, magnetic particle testing cannot be. 2) pipeline material: liquid penetrant testing, radiographic testing and ultrasonic testing can be used for most materials; whether magnetic particle testing cannot be. 3) object shape: liquid penetrant testing can be used for more complex shapes;radiographic testing, ultrasonic testing and magnetic particle testing can only detect relatively simple shapes. 4) real-time observation: liquid penetrant testing, magnetic particle testing, ultrasonic testing can show the testing results immediately; whether radiographic testing cannot. 5) hazards of testing method: liquid penetrant testing, magnetic particle testing and radiographic testing are hazardous themselves; ultrasonic testing is not hazardous. 6) the remaining life of the oxygen pipeline was estimated to be 7.3 years; natural gas pipeline was 8.3 years. 7) From the analysis of ultrasonic testing, it is found that the wearing rate of the pipeline elbow is more serious, therefore thinner thickness was measured relative to the other sampling tests.
It is recommended that radiographic testing should be used for highly hazardous pipelines in the steel plant. In the case of flange welding, as the film cannot be placed evenly, penetrant testing should be used instead of radiographic testing. For the welding trace on the oxygen and the natural gas supply pipelines, it is recommended to adopt 100 percent proportional sampling test. Regarding life estimation of the pipeline, as the remaining life and the next testing time of both pipelines are close, and the pipeline position is adjacent to each other. It is recommended to test both pipelines in the meantime. Special attention should be paid for the abrasion in the elbow of pipelines to prevent pipeline leak.

Keywords: Non-destructive testing, Liquid penetrant testing, Magnetic particle testing, Radiographic testing, Ultrasonic testing

中文摘要 I
Abstract III
目錄 V
圖目錄 VIII
表目錄 XI
第一章前言 1
第二章文獻回顧 3
2-1管線與管線導致災害與案例分析 3
2-1-1管線 3
2-1-2管線導致災害之原因分析 6
2-1-3管線重大職災案例 9
2-2管線銲接方式與瑕疵 12
2-2-1管線焊接方式 12
2-2-2管線銲接之瑕疵 14
2-3非破壞性檢測 16
2-3-1液體滲透檢測 16
2-3-2磁粒檢測 22
2-3-3射線檢測 25
2-3-4超音波檢測 29
2-4 相關法規與規範 30
2-4-1國內法規規定 30
2-4-2國外規範 32
第三章研究方法 33
3-1研究流程 33
3-2 鋼鐵廠介紹 34
3-3非破壞性檢測方法介紹 35
3-3-1液體滲透檢測方法 35
3-3-2磁粒檢測方法 39
3-3-3射線檢測方法 42
3-3-4超音波檢測方法 44
3-3-5各檢測方法優缺點比較 46
第四章結果 48
4-1液體滲透檢測之結果分析 48
4-2磁性檢測之結果分析 49
4-3射線檢測之結果分析 50
4-4超音波檢測法評估計算管線壽命 51
第五章討論 57
5-1以能否檢測出管線內部之比較 57
5-2 以材料能否被檢測出之比較 58
5-3 以形狀繁簡能否被檢測出之比較 59
5-4 以檢測結果能否立即呈現之比較 60
5-5 以檢測方法是否具有危害性之比較 60
5-6 管線壽命評估 61
第六章結論與建議 63
參考文獻 65

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