超聲導波檢測技術在埋地占壓管道檢測與風險分析中的應用

王遂平，龍媛媛，張春茂，劉 瑾，劉 超

（1.勝利油田技術檢測中心腐蝕與防護研究所，東營 257000；2.中國石化集團國際石油勘探開發有限公司，北京 100083）

由于城市建設的不斷加快和頻繁的農、漁業活動，導致管道被占壓現象日益嚴重。管道被占壓的危害主要體現在以下兩方面：占壓施工的過程大大增加了管道外防腐層被破壞，甚至導致管道管體出現變形和損傷的可能；占壓或穿越管線一旦發生泄漏或爆裂，將引起不可估量的損失［1］。2010年4月28日，國家安全生產監督管理總局下發的68號《輸油氣管道違章占壓預防和清理工作通知》對輸油氣管道違章占壓預防和清理工作做了明確要求。含缺陷管道的檢測問題一直是困擾管道安全工作者的重要課題，特別是對于埋地占壓、穿跨越管線，由于服役環境難以觸及，使常規無損檢測技術無法實施，即便勉強做到局部開挖，也只能是點對點的局部抽查，無法實施100%的全面檢測。

超聲導波檢測技術具有檢測距離長、可對被檢管道實施100%的全面檢測等區別于其它常規無損檢測技術的顯著優勢，特別適合于服役環境不可接觸且不能實施內檢測的管道檢測。筆者利用Wavemaker G3超聲導波檢測系統，對某φ529mm原油長輸管道選取了8區段進行了檢測試驗，根據檢測結果，綜合分析了超聲導波檢測技術對于埋地占壓管道的檢測適用性以及高速公路、高層建筑、普通平房等不同類型的占壓對管道的危害性，對于埋地占壓管道的檢測評估與風險分析具有一定的指導意義。

1 技術原理簡介

目前世界上英國焊接研究所、英國GUL公司和美國西南研究院三家機構研制出了導波檢測設備。該方法的原理是利用探頭產生沿管道傳播的低頻超聲導波（包括縱波、橫波、扭轉波等），以發現不同性質的缺陷。利用回波指示缺陷，判斷管道的腐蝕程度和位置，但無法測試管道的真實殘余壁厚或最小壁厚［2］；管道環向的超聲波探頭均勻地間隔排列，使得超聲波以管道軸心為對稱傳播，實現了對整個管體的100%檢測；導波頻率范圍為20～100kHz，由于導波的頻率低，因此衰減慢，傳播距離長。

2 檢測試驗

2.1 檢測區段選擇與分布

利用Wavemaker G3超聲導波檢測系統，對中石化油氣儲運分公司徐州管道局下屬的東營－黃島φ 529mm原油長輸管線廣饒－壽光段選擇了8區段實施了超聲導波檢測，詳見表1。

表1 超聲導波檢測區段及占壓情況一覽表

2.2 儀器參數與試驗過程

傳感器使用0.508m（20in.）的傳感器環，傳感器模塊數量為40個，頻率為5～100kHz，耦合方式為干耦合，現場數據采集前設備經調試校準合格。

2.3 檢測結果

超聲導波檢測的8區段中，有三區段檢出疑似腐蝕信號，分別為：在16 545點導波有效距離內覆蓋的區段檢出腐蝕疑似信號5處；17 335點導波有效距離內覆蓋的區段檢出腐蝕疑似信號3處；17 383點導波有效距離內覆蓋的區段檢出腐蝕疑似信號1處，詳見表2。

表2 檢出的疑似腐蝕信號列表

3 綜合分析

3.1 管道占壓或穿跨越段的隱患危險性

16 480點處的超聲導波檢測圖譜見圖1。

圖1 16 480點超聲導波檢測圖譜

由圖1可見，16 480點處導波負向的檢測距離約為15m，正向的檢測距離約為10m，而16 480點的負向恰好為20m的穿越公路段。推測導波負向檢測距離長的原因應為公路穿越施工過程中對管段進行了隔離保護，隔離保護裝置內的管段即相當于架空敷設，而超聲導波檢測架空管道的距離遠高于埋地管道［3］，因此導波負向的檢測距離比正向長。

綜合分析房屋占壓及公路穿越類管段，通常高速公路、國家重點公路或高層建筑的施工過程中，都會對占壓管段實施隔離保護。只要施工過程中沒有對管道造成損傷，則該類管道的隱患危險性會大大降低。

3.2 管道占壓區段腐蝕缺陷分析

廣饒－壽光段超聲導波檢測的8區段中，只有三區段檢出疑似腐蝕信號，其中16 545點處正負向覆蓋的區段均沒有占壓物，但該點覆蓋的區段檢出腐蝕疑似信號5處（圖2及表2）；17335點正向覆蓋的區段有房屋占壓，檢出腐蝕疑似信號2處，負向覆蓋的區段沒有占壓物，檢出腐蝕信號1處（圖3及表2）；17 383點負向覆蓋的區段沒有占壓物，檢出腐蝕疑似信號1處（圖4及表2），即占壓區段檢出腐蝕疑似信號2處，非占壓區段檢出腐蝕疑似信號7處。

分析上述檢測結果，未發現占壓區段腐蝕幾率高于非占壓區段，只要占壓施工過程中沒有損傷管道，則普通平房占壓沒有對本次檢測的φ529mm管道產生較大影響。

4 結論與建議

（1）Wavemaker G3超聲導波檢測系統對于埋地管道的單項檢測距離為10～15m，對于占壓距離＜30m的管段可以實施100%全面檢測分析。

（2）通常高速公路、國家重點公路或高層建筑的施工過程中，都會對占壓管段實施隔離保護，只要施工過程中沒有對管道造成損傷，則該類管道的隱患危險性會大大降低。

（3）文章檢出的9處腐蝕疑似信號中，分布在占壓區段的有2處，分布在非占壓區段的有7處，未發現占壓區段腐蝕幾率高于非占壓區段，只要占壓施工過程中沒有損傷管道，則普通平房占壓不會對φ529mm管道產生較大影響。

（4）管道占壓及穿跨越問題，建議開展占壓點專項檢測。在檢測的基礎上根據《管道法》要求，積極向政府有關部門匯報，爭取早日清理違章占壓。同時對于風險較大的占壓點實施重點監控，做好應急預案以及提前改線。

［1］龍媛媛，石仁委，柳言國，等.油田埋地管線腐蝕檢測與防護［J］.石油化工腐蝕與防護，2009，26（6）：14－17.

［2］蘇建國，龍媛媛，柳言國，等.管壁厚度與缺陷外檢測技術的現狀［J］.油氣儲運，2009，28（5）：56－58.

［3］周正干，馮海偉.超聲導波檢測技術的研究進展［J］.無損檢測，2006，28（2）：1－4.