長輸管道漏磁內腐蝕檢測技術應用分析

楊 劍,桑清蓮

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院,鄭州450016）

長輸管道漏磁內腐蝕檢測技術應用分析

楊 劍,桑清蓮

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院,鄭州450016）

目前《在用工業管道定期檢驗規程》要求只對管線進行抽檢，常規超聲檢測等技術手段覆蓋面有限，無法實現管體缺陷檢測的全覆蓋，形成檢測盲區。因此，管道內檢測完整性評價技術越來越得到企業用戶的重視。漏磁檢測作為一種無損檢測手段，對管道表面整體腐蝕具有較好的檢測能力，得到越來越廣泛的應用。

長輸管道；漏磁檢測；無損檢測

長輸管道輸送介質多具有腐蝕性，容易使管道內壁出現腐蝕坑、沖刷磨損溝槽等，從而造成管道變形、減薄，長時間發展極易導致管道泄漏，因而危害性較大。漏磁內檢測技術屬于在線檢測技術，通過在管道內部投運帶有檢測裝置的設備，可以有效檢測出管道內部發生的金屬變形、腐蝕等缺陷并進行準確定位，為長輸管道安全運營提供技術支持，是目前管道工業中應用最成熟的檢測技術。

1 各類管道內腐蝕無損檢測技術分析

隨著檢測技術的進步，國內外在油氣管線內腐蝕檢測方面應用了一些新技術，有的技術逐步走向成熟，在實際應用中發揮越來越重要作用。相關技術主要有：電磁超聲檢測技術、渦流內檢測技術、超聲導波檢測技術、CCTV攝像和工業內窺鏡檢測技術、漏磁檢測技術。電磁超聲檢測技術屬于在線檢測技術，具有非接觸、無需耦合劑、不受材料形狀及表面粗糙度限制以及容易激發各種超聲波形等優點，在高溫、腐蝕和高速運轉的熱鋼板在線檢測應用較多，但在管道內檢測設備成型少。渦流內檢測技術依托內穿式渦流探傷儀進行，儀器需要和管道爬行機器人結合進行，應用于小直徑管材表面缺陷檢測，目前研究成果少，在線檢測受到一定制約。超聲導波技術，可以在一個測試點對一條管道長距離范圍100％檢測，但不能對缺陷進行定性，對可疑部位仍需其他檢測方法做出最終評價。CCTV攝像和工業內窺鏡技術對管道內檢測情況分析的精度取決于圖像的質量及圖像分析軟件對缺陷的識別能力，當管道內成像條件較差時，圖像質量會大受影響，由此造成的檢測誤差會大大增加。

為了實現在線檢測，降低檢測成本，相對準確的定位缺陷，采用合適的檢測手段尤為重要。綜合分析，目前來看，管內腐蝕檢測首推漏磁檢測技術。該技術具有以下特點一是能夠在線檢測，不需要管道停運；二是性價比較高，傳感器與計算機結合適合組成自動檢測系統，設備自動化程度高，可實現快速檢測，且檢測費用較低；三是可同時檢測管道內外部缺陷；四是適用性強，不需要耦合劑。該技術同其它檢測方法相比具有性價比高、可靠性強、在線檢測能力強等優點，對管道在線內檢測而言優勢明顯。在實際應用中，漏磁檢測也存在一些缺點：一是對大面積缺陷檢測能力強，但對厚壁管材的內部缺陷檢測靈敏度較弱；二是缺陷的量化理論有待進一步的研究，缺陷的形狀特征和檢測的信號特征不存在一一對應關系[1]。

2 漏磁檢測技術原理及設備構成

2.1 漏磁檢測技術基本原理

漏磁檢測技術是建立在鐵磁性材料高磁導率這一特性上的。材料在外加磁場作用下被磁化，當材料中無缺陷時，磁力線絕大部分通過材料。當材料表面出現裂紋或腐蝕坑點等缺陷時，磁力線發生彎曲，并且有一部分磁力線泄漏出材料表面，形成缺陷表面局部區域的漏磁場。漏磁信號隨缺陷幾何形狀的不同而變化，采用霍爾器件組織的磁敏傳感器檢測電路來檢測漏磁場變化，根據測得的漏磁信號可判別缺陷情況[2]。具體原理如圖1所示。

圖1 漏磁檢測原理

2.2 管道漏磁檢測系統組成

管道漏磁檢測系統由漏磁在線內檢測裝置、里程標定裝置和數據分析處理系統組成。其中，最為復雜和關鍵的部件為內檢測器。在線內檢測器為了適應長輸管道結構特點，通常采用節狀結構，節與節之問采用萬向節連接。并在動力節上安裝比管道內徑稍大的橡膠碗，利用它阻塞管道介質流動產生推力，進而帶動整個裝置前進。管道漏磁內檢測器結構見圖2。

圖2 管道漏磁內檢測器結構圖

內檢測裝置是以管道輸送介質為行進動力，通過該裝置在管道內運動獲取缺陷信息，對管道進行在線無損檢測。主要由牽引節、測量節、信號記錄節和電池節組成[3]。牽引節主要依托動力皮碗產生運行動力；測量節由磁化裝置和霍爾探頭傳感器組成。含永磁鐵和鋼刷的磁化裝置主要功能是對管壁進行磁化，霍爾探頭主要是通過測量漏磁通完成缺陷檢測；信號記錄節是測量的核心部件，主要由數據處理計算機實現部件控制和數據測量；電池節主要來給設備供電。附帶的里程輪與記錄節鏈接，確定檢測器在管道內相對位置，與管外里程標定裝置完成缺陷精確定位。

里程標定裝置包括行走輪記錄裝置、管外標記標定和時間同步標定裝置組成。數據分析系統主要是由數據分析處理軟件組成，生成最終的檢測結果。

3 管內漏磁檢測技術國內外發展現狀

目前,國際上漏磁檢測技術研究工作走在前列的有美國、英國、德國、加拿大等。美國的GE、PII,英國的BritishGas、德國的Pipctronix等公司開發的漏磁檢測裝置技術相對成熟，應用較廣泛。美國PII公司是當前世界上最大的管道檢測設備制造商和檢測服務提供商，能夠提供數十種型號的漏磁型、超聲型等檢測器對管徑從3英寸到80英寸的各種油氣、水、化學品管道進行檢測[4]。

近年來,國內對管道漏磁檢測技術研究越來越重視。相關基礎研究正在開展，其中清華大學、上海交通大學、天津大學等相關研究及實驗走在了前列。2001年，上海交通大學在國家863資助下開展了海洋油氣管道缺陷檢測研究工作，在電磁超聲非接觸傳感器研究上取得了一定成果。2002年，天津大學和深圳巨濤機械設備公司研制了油氣管道腐蝕缺陷中清晰度漏磁檢測器樣機。2005年，中油管道檢測技術有限公司聯合清華大學開發研制成功了我國第一套用于直徑1016毫米油氣管道的腐蝕缺陷高清晰度管道漏磁檢測器，填補了我國油氣管道高清晰檢測技術領域的空白[5]。2013年，中國石油天然氣管道局檢測公司研發出國內第一套直徑為711 mm的三軸高清漏磁檢測器，后來在西南油氣田管道檢測中投入應用。這些裝置與國外檢測設備相比有一定差距，主要是在軟件設計上，還沒有系統建立起信號與缺陷特征參數一一相對應的關系。

4 結束語

管內漏磁檢測技術屬于在線檢測技術，為在用管道企業節約檢測成本，目前相關研究開展較多，設備實踐運用相對成熟。但管道內檢相關缺陷分析技術一直沒有停滯，研究主要集中研究缺陷因素對漏磁檢測信號的影響、檢測信號的特征提取等方面。未來，檢測系統將朝著智能化、專家化、網絡化的方向發展，必將為管道內檢技術不斷發展提供強大技術支持。

[1]何敏,柴孟陽.三種電磁無損檢測方法綜述[J].測試技術,2012,31（03）：1-4.

[2]楊理踐,王玉梅等.智能化管道檢測裝置的研究[J].無損檢測,2002,24（03）：100-102.

[3]李鶯鶯.油氣管道在線內檢測技術若干關鍵問題研究[D].2006（06）.

[4]黃輝,何仁洋,熊昌勝,張智.漏磁檢測技術在管道檢測中的應用及影響因素分析[J].管道技術與設備,2010（03）：17-19.

[5]黃松嶺,趙偉,王坤,董甲瑞.高清晰度油氣管道腐蝕檢測器研制[C].中間石油和化工自動化第九屆年會技術論文集,2010：366-368.