磁致伸縮導波檢測技術在海洋平臺導管架檢測中的應用

石仁委，龍媛媛，劉 瑾，楊 勇，孫振華

(中國石化股份勝利油田分公司，山東東營 257000)

磁致伸縮導波檢測技術在海洋平臺導管架檢測中的應用

石仁委，龍媛媛，劉 瑾，楊 勇，孫振華

(中國石化股份勝利油田分公司，山東東營 257000)

導管架作為承載結構是海洋平臺的重要組成部分，在海洋惡劣環境下極易產生腐蝕和損傷，直接危及平臺的安全運行。文章介紹了一種無需水下作業，即可對海洋平臺導管架實施100%全面腐蝕和缺陷檢測的磁致伸縮(MsS)導波技術，并舉例說明了該技術在中國石化股份勝利油田分公司海洋采油廠埕島CB22A平臺的應用情況，結果表明:導波水下最大單向的傳播距離在20～25 m，可以覆蓋導管架的全長，且最小缺陷檢出能力達到2%橫截面積。

海洋平臺 導管架 導波檢測 應用

中國石化股份勝利油田分公司(以下簡稱勝利油田分公司)現有采油平臺98座，服役時間超過10 a的有30多座，30%的海洋平臺存在著超期服役現象，其余平臺也將陸續進入服役中后期，通過檢測評價，在保證其服役安全性的前提下，盡可能地延長其使用壽命，已成為勝利油田分公司海上油氣開發過程中亟待解決的關鍵問題［1］。導管架作為承載結構是海洋平臺的重要組成部分，在海洋惡劣環境下極易產生腐蝕、損傷，直接危及平臺的安全運行。針對導管架開展的監、檢測工作對于平臺的安全運行至關重要［2］。導波檢測技術與常規無損檢測技術相比最大的優勢在于可實現對平臺導管架的100%全面檢測，且不需水下作業［3］。2010年，勝利油田分公司技術檢測中心腐蝕與防護研究所在國內首次開展了海洋平臺導管架磁致伸縮導波檢測，該文對磁致伸縮導波檢測技術的原理、適用性和檢測應用情況進行了詳細介紹。

1 磁致伸縮導波檢測技術簡介

1.1 檢測原理

磁致伸縮技術由美國西南研究院開發并獲得了美國專利，其原理是通過外加磁場的變化利用傳感器(FeCo合金帶)在待檢材料中基于磁致伸縮效應產生沿雙向傳播的低頻導波，根據返回的回波指示缺陷來檢測腐蝕和損傷的程度。對于平臺導管，只需將傳感器安裝在導管接近水面的部位(見圖1)，即可瞬間完成對整根導管架的100%檢測。水下檢測距離可達25～50 m，水上檢測距離可達100～150 m，檢測精度可達到管道壁厚橫截面的2%～5%，在監控模式下，檢測精度可達1%管道壁厚橫截面積;位置精度在±15 cm之內;對管道內外壁缺陷均可檢出，特別是對體積型缺陷非常敏感。

圖1 傳感器安裝布置Fig.1 Diagrams of fixing and arranging of sensors

1.2 檢測適用性

海洋環境大體可分為5個區帶即:海洋大氣區、海水飛濺區、海水潮差區、海水全浸區以及海泥區。研究表明:由于受海水飛濺、干濕交替和日射因素影響，碳鋼在飛濺區及潮差區的腐蝕遠比大氣區嚴重，而在海泥區的腐蝕相對最輕［4］，因此對海洋平臺導管架實施檢測的關鍵應為對飛濺區及以下部位的全面檢測。

目前國內海洋工程中常規的水下無損檢測方法一般有水下目視檢測(UWTV)、水下磁粉檢測(UWMT)、水下超聲波檢測(UWUT)和水下射線檢測(UWRT)等。這些檢測方法都存在一定的不足，如檢測能力有限、檢測可靠性低、檢測時間長、費用高或者對人體有害等。為了提高檢測效率與精度，降低勞動強度，節省檢測費用，人們一直都在探索更有效的檢測手段和方法。近年來，一些新的方法開始應用于近海水下結構物的檢測，主要有交流電磁場測量法(ACFM)、進水構件測試法(MFD)和水下檢測成像技術等，詳見表1。

表1 近海水下結構物的檢測技術比較［5］Table 1 Compared table of detection technique for under-water structures in offshore waters

由表1可見，這些新近發展并應用的檢測技術也均存在著檢測缺陷類型單一、檢測范圍為局部接觸式檢測、事后檢測或檢測精度低等不足，無法滿足對海洋平臺支撐導管特別是飛濺區及以下部位的全面檢測。磁致伸縮導波檢測技術無需水下作業，即可對海洋平臺導管架實施100%腐蝕缺陷檢測，應用于海洋平臺導管架檢測適用性強，優勢明顯。

2 檢測應用

以勝利油田分公司海洋采油廠埕島CB22A平臺檢測為例，說明磁致伸縮導波檢測技術的應用情況，導管架規格為φ760 mm×22 mm。

檢測中發現，每根導管架立管傳感器采集到的信號質量不同，1，2和6號導管架立管采集到的信號強、5號較強、3號和4號較弱(見圖2);1，2，5和6導管架上接收到的32KHz數據信號見圖3。

通過對數據的分析，可以在波形圖上明顯的看到甲板、海底反射信號，并且焊縫及連接導管架的橫梁結構信號特征信號也極為明顯。確定具有明顯特征的信號位置之后，即可對引起反射信號的缺陷進行定位。以2號立管分析結果為例，說明磁致伸縮導波技術的檢測結果，見表2。

由表2可見:在該檢測信號中觀察到了7個缺陷跡象，反射值從1% ～14%，最大的一個位于水平面的附近，可能是由于立管管壁上海洋生物的生長，其余的缺陷跡象集中在靠近平臺立管底端的區域。

表2 2號導管架波形信號分析結果Table 2 Analysis results of waveforms for platforms legs 2

續表2

3 結束語

經驗證，磁致伸縮導波檢測技術的水下檢測距離和最小缺陷檢出尺寸完全具備了檢出平臺導管架危險缺陷的能力，將為解決油田超期服役海洋平臺壽命評估缺乏關鍵檢測技術參數的難題發揮關鍵作用。

［1］張春茂，龍媛媛，劉超，等.海洋平臺腐蝕檢測與延壽評估方案設計［J］.石油化工腐蝕與防護，2009，26(6):62-63.

［2］王鳳波，張愛恩.埕島油田海上平臺的防腐研究［J］.中國海洋平臺，2006，21(2):45-48.

［3］石仁委，龍媛媛.油氣管線防腐蝕工程［M］.北京:中國石化出版社，2008:59.

［4］白新德.材料腐蝕與控制［M］.北京:清華大學出版社，2005:220-226.

［5］張劍波.水下檢測與維修技術的發展綜述［J］.中國海洋平臺，2004，19(3):45-48.

Application of Magnetostrictive Guided Wave Technique in Jacket Detection of Marine Platforms

Shi Renwei，Long Yuanyuan，Liu Jin，Yang Yong，Sun Zhenhua
(Corrosion＆Protection Research Institute of Technology Testing Center of Shengli Oil Field，Dongying ，Shandong 257000)

Jacket，which is an important part of marine platforms as a bearing structure，is extremely subject to corrosion and damage in bad marine environment，directly threatening the safe operation of the marine platform.This paper introduced a magnetostrictive(MsS)guided wave technique，which can perform 100%extensive detection of corrosion and defects in the jacket of marine platforms without under－water work.An example is given to explain the application of the technique in Chengbei 22A marine platforms of Shengli Oil Field.The results show that the longest t one－way transmission distance of under－water guided wave is 20 to 25 meters，which can cover the whole length of the catheter frame，and smallest defect that can be detected is 2%of cross-sectional area.

marine platforms，jacket，MsS guided wave detection，application

TE973.6

B

1007－015X(2011)05－0045－03

2011－05－ 29;修改稿收到日期:2011－07－05。

石仁委，高級工程師，1987年畢業于江西冶金學院，現任中國石化股份勝利油田分公司技術檢測中心副總工程師、腐蝕與防護研究所所長。E-mail:shrw@slof.com。

(編輯 寇岱清)