小口徑舊管道內(nèi)腐蝕狀況及修復(fù)質(zhì)量檢測技術(shù)

王 堯

(中國石油大慶油田工程建設(shè)有限公司，黑龍江大慶 163712)

小口徑舊管道內(nèi)腐蝕狀況及修復(fù)質(zhì)量檢測技術(shù)

王 堯

(中國石油大慶油田工程建設(shè)有限公司，黑龍江大慶 163712)

針對(duì)小口徑舊管道內(nèi)腐蝕損壞程度及修復(fù)后的質(zhì)量狀況，研究開發(fā)了一種長距離小口徑管道內(nèi)部視頻檢測車，通過視頻觀察和錄象、里程記憶等系統(tǒng)的精密集成，實(shí)現(xiàn)了小口徑管道長距離內(nèi)壁表面狀況檢測。該技術(shù)一是可對(duì)舊管道的內(nèi)腐蝕狀況的檢查和判定，為管道修復(fù)的工藝和方法提供依據(jù);二是可對(duì)大修后內(nèi)襯質(zhì)量進(jìn)行檢測評(píng)價(jià)，重點(diǎn)是對(duì)修復(fù)質(zhì)量的評(píng)價(jià)。

小口徑 長距離 管道 視頻檢測車

針對(duì)油田集輸系統(tǒng)管道口徑小、距離短、數(shù)量多及腐蝕嚴(yán)重等特點(diǎn)，為保證油田的安全生產(chǎn)，國內(nèi)外開發(fā)出許多諸如內(nèi)插塑料管法、內(nèi)襯環(huán)氧膠泥和內(nèi)翻襯玻璃鋼等管道修復(fù)技術(shù)。為使管道修復(fù)技術(shù)配套完善，專門研究開發(fā)了一種管道檢測技術(shù)。

1 技術(shù)研制方案

為保證管道修復(fù)質(zhì)量，在管道修復(fù)前后需要分別對(duì)管道內(nèi)腐蝕損壞程度及修復(fù)后的質(zhì)量進(jìn)行檢查，大口徑管道人可以鉆進(jìn)去檢查，而小口徑管道(φ600 mm以下)人無法直接進(jìn)入，就需要一種工具代替人進(jìn)入管道檢查管道內(nèi)部狀況，這種工具就是管道視頻檢測車。

管道視頻檢測車可用于管道內(nèi)壁表面狀況的觀察與檢測，如檢查管內(nèi)有無異物，接口是否符合要求等;檢查舊管道的內(nèi)部狀況，如舊管內(nèi)部積垢腐蝕程度;管道內(nèi)清理質(zhì)量檢測、內(nèi)襯修復(fù)后質(zhì)量檢測等，如非金屬襯里層的粘接狀況、表面平整度、同軸度等外觀質(zhì)量檢查，尤其適用于人眼無法直接觀察到的距離較長的小口徑管道，它在石油、化工、城市建設(shè)等部門有著廣泛的應(yīng)用。

管道視頻檢測車具有行走機(jī)構(gòu)和視頻觀察機(jī)構(gòu)，通過有線控制，能夠在管道內(nèi)一次行走和觀察幾百米，操作人員在地面不僅能夠通過電視屏幕觀察管道內(nèi)部狀況，而且可以通過錄像設(shè)備把管道內(nèi)部狀況記錄下來。

考慮到被檢測管道直徑很小，因此管道視頻檢測車就必須做到精致小巧，同時(shí)有的管道內(nèi)會(huì)有積水，制作管道視頻檢測車還必須考慮到防水功能。因此管道視頻檢測車是一個(gè)集機(jī)械、電氣和電子等綜合技術(shù)的精密機(jī)構(gòu)，尤其是達(dá)到整機(jī)防水難度很高。經(jīng)與上海精密電子機(jī)械公司合作解決了該技術(shù)難題，生產(chǎn)出實(shí)用防水型管道視頻探測車，其防水和抗污性能有了進(jìn)一步提高，使之適應(yīng)管道施工和修復(fù)的苛刻要求，為管道非開挖建設(shè)和非開挖修復(fù)提供了有力保證。

2 技術(shù)研制要點(diǎn)

由于被檢測的管道內(nèi)徑最小是50 mm，探測器機(jī)身直徑不得大于40 mm，同時(shí)考慮到管道有彎曲狀況，機(jī)身不能過長，而且在這么細(xì)小的機(jī)身上必須安裝攝像頭和照明裝置。

把整個(gè)機(jī)身分成四個(gè)部分:(前端)第一部分為攝像窗口和照明裝置;第二部分為攝像裝置艙;第三部分為電源處理和控制系統(tǒng)艙;(后端)第四部分為防水連接裝置。

探測車在前進(jìn)后退時(shí)要防止側(cè)翻，機(jī)身必須具有一定的重量，因此制造材料全部采用不銹鋼和黃銅，同時(shí)采用了低重心機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。

采用不銹鋼和黃銅材料同時(shí)也提高了耐腐蝕性能。

為了適應(yīng)從二英寸至四英寸管道的探測，采用了改變輪子直徑和改變輪軸距離的方法，配備相應(yīng)的各種輪子和輪軸。

由于機(jī)身細(xì)小不可能采用很強(qiáng)的照明，必須采用高靈敏度的低照度的攝像頭，考慮到性價(jià)比因素，采用進(jìn)口芯片國內(nèi)組裝的小型CCD攝像頭。因管道內(nèi)徑有大小，小型CCD攝像頭無法采用對(duì)焦系統(tǒng)，為在不同管徑獲取清晰照片，采用泛焦鏡頭，可獲取清晰圖像。

由于機(jī)身細(xì)小，照明系統(tǒng)采用高效率半導(dǎo)體發(fā)光元件，通過電子電路控制照明亮度，使攝像頭能夠獲取正常亮度的清晰圖像。

由于車身細(xì)小，采用前后雙向卷揚(yáng)機(jī)拖動(dòng)探測車前進(jìn)后退，為了減小前進(jìn)拖拉鋼絲繩對(duì)攝像頭觀察圖像的干擾，特地定制了高強(qiáng)度特細(xì)不銹鋼軟鋼絲繩。

考慮到國內(nèi)東北地區(qū)冬天嚴(yán)寒氣候，特地定制了耐低溫(零下40℃)不發(fā)硬的專用綜合電纜線。

綜合電纜線不僅為檢測車提供電源和控制信號(hào)，同時(shí)兼用后退時(shí)的拖拉纜繩。

為了保證檢測車在管道中間平穩(wěn)前進(jìn)或后退，特地設(shè)計(jì)制造了兩臺(tái)帶自動(dòng)排線機(jī)構(gòu)的卷揚(yáng)機(jī)，一臺(tái)是電纜卷揚(yáng)機(jī)，一臺(tái)是不銹鋼鋼絲繩卷揚(yáng)機(jī)，兩臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)都安裝了自動(dòng)離合器，當(dāng)卷揚(yáng)機(jī)不工作時(shí)離合器自動(dòng)處于分離狀態(tài)，通過電子控制系統(tǒng)，當(dāng)一臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)工作時(shí)離合器自動(dòng)合上，如果工作人員突然切換操作另一臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)，為了防止原先工作的卷揚(yáng)機(jī)雖然停止供電但慣性拉動(dòng)會(huì)損壞探測車，特地設(shè)計(jì)了防止卷揚(yáng)機(jī)慣性控制的延時(shí)電子電路，保證在一臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)徹底停止運(yùn)轉(zhuǎn)后另一臺(tái)才會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)工作。

圖1 管道視頻檢測車

3 功能和基本技術(shù)參數(shù)

(1)探測管徑:DN50，DN60，DN80 和 DN100。

(2)探測距離:250 m、雙向行走。

(3)攝像系統(tǒng):450線CCD感光泛焦鏡頭，防爆、防水且防泥沙侵入。

(4)照明系統(tǒng):亮度可調(diào)LED照明。

(5)影像系統(tǒng):采用微型硬盤實(shí)時(shí)錄像，具有影像重放功能。

(6)顯示系統(tǒng):彩色液晶顯示器。

(7)計(jì)米系統(tǒng):電子自動(dòng)顯示探測車位置距離，缺陷定位精度±0.3 m，并且設(shè)計(jì)了計(jì)米置零功能。

(8)行走系統(tǒng):采用速度可調(diào)的電動(dòng)雙向拖拉系統(tǒng)。

(9)輸出系統(tǒng):具有USB輸出方便連接電腦進(jìn)行影視圖像編輯;同時(shí)具有AV信號(hào)輸出方便連接其它顯示器。

(10)電源系統(tǒng):采用交流220 V供電，經(jīng)過安全隔離和通過電源管理器取得低壓直流電控制整個(gè)系統(tǒng)。

4 檢測工藝步驟

(1)利用PIG在待測舊管道內(nèi)穿牽引繩;

(2)在進(jìn)管口適當(dāng)位置放好檢測車、控制箱、自動(dòng)排線電纜盤和鋼絲繩電纜盤;

(3)在出管口適當(dāng)位置將自動(dòng)排線鋼絲繩盤和電纜盤放好(進(jìn)管口和出管口最大相距250 m);

(4)松開鋼絲繩電纜盤，通過牽引繩將鋼絲繩拉到管子另一端;

(5)把鋼絲繩電纜盤上的電纜和自動(dòng)排線鋼絲繩盤連接;

(6)用四根專用電纜線把控制箱和自動(dòng)排線電纜盤及鋼絲繩電纜盤連接;

(7)完成被測管道穿線工作，并用穿線把自動(dòng)排線鋼絲繩盤上的鋼絲頭子從管道出口處牽引至管道進(jìn)口處;

(8)鋼絲繩與檢測小車連接，自動(dòng)排線電纜盤與檢測小車尾部連接。操作控制箱檢查燈光、圖像、前進(jìn)、后退、速度快慢等項(xiàng)目，檢查機(jī)件是否松動(dòng)等，一切正常則進(jìn)行檢測;

(9)操作人員必須認(rèn)真觀測管內(nèi)情況，發(fā)現(xiàn)異常立即停車，仔細(xì)分析;

(10)檢測車走到盡頭，可以脫離鋼絲繩活絡(luò)鉤子，檢測車用自動(dòng)排線電纜盤拖回從管口取出。

通過室內(nèi)試驗(yàn)，獲得了令人滿意的效果。

5 結(jié)論

小口徑舊管道內(nèi)腐蝕損壞程度及修復(fù)質(zhì)量視頻檢測車具有長距離、可拍攝錄像、傳輸、長期儲(chǔ)存圖像的管道內(nèi)窺檢測儀器，實(shí)現(xiàn)小口徑管道、長距離的檢測，在國內(nèi)外同類產(chǎn)品屬于首創(chuàng)。它的研制開發(fā)將在小口徑管道清洗及修復(fù)工程上得到更加廣泛的應(yīng)用，同時(shí)為管道修復(fù)質(zhì)量提供技術(shù)保證。

Internal Corrosion of Small－diameter Old Pipelines and Repair Quality Detection Technologies

Wang yao
Engineering ＆ Construction Co.，Ltd.of PetroChina Daqing Oil Field(Daqing，Heilongjiang 163712)

Based upon the corrosion damages and repair quality of small－ diameter old pipelines，an automatic video detection car has been developed for internal detection of long－distance small－diameter pipelines，in which，the video observation，video taking and mileage recording are highly integrated for the testing and detection of surface conditions of internal wall of long－distance small－diameter pipelines.This technology detects the internal corrosion conditions of old pipelines to provides basis for the selection of appropriate repair process and methods before the repair and test and evaluate the repair quality after the repair.

small－diameter，long－distance，pipeline，video detection car

TE977

A

1007－015X(2011)04－0036－03

2011－01－ 10;

2011－07－29。

王堯(1968－)，女，工程師，1990年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，現(xiàn)在該公司天宇設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)科技管理工作。E-mail:wang-zhang2000@tom.com