不開挖檢測技術在輸氣管線中的應用

杜　芬

（中原油田分公司天然氣產銷廠，河南　濮陽　457001　）

不開挖檢測技術在輸氣管線中的應用

杜芬

（中原油田分公司天然氣產銷廠，河南濮陽457001）

摘要：管道運行一段時間后，外防腐層可能發生老化現象，并且管道外防腐層破損點處管體可能發生腐蝕，同時管道內腐蝕現象可能存在。為此，為保證管道平穩安全運行，有必要對管道進行全面有效的腐蝕檢測評價，從而保證管道介質輸送安全。不開挖管道檢測技術能在管線不開挖的條件下準確檢測管線的腐蝕安全狀況。不開挖檢測技術主要包括RD-PCM+管道外防腐層防護狀態檢測與評價技術、TEM管體剩余壁厚檢測技術以及金屬磁應力檢測技術等。該項技術在中原油田分公司天然氣產銷廠文柳Φ630管線得到很好的應用。

關鍵詞：不開挖；外防腐層檢測；剩余壁厚檢測；磁應力

1　技術原理

1.1RD-PCM+管道外防腐層防護狀態檢測與評價技術

PCM通過管中電流法和地面電場法實現管道外防腐層的檢測和評價。PCM發送機給管道施加近似直流定位電流，接受機在地面管道上方跟蹤、采集該信號，便能測繪出管道上各處的電流強度。由于管道防腐層存在弱而穩定的導電性，在管道外防腐層完好時，隨著檢測距離的增加電流強度呈指數衰減規律。在管徑、管材、土壤環境不變的情況下，管道的防腐層的絕緣性越好，施加在管道上的電流損失越少，衰減越慢；如果管道防腐層損壞，絕緣性變差，管道上電流損失就越嚴重，衰減就越快。見圖11.2管道剩余壁厚檢測（TEM）技術

圖1　交變電流梯度法檢測工作原理

管道壁厚TEM檢測方法是基于瞬變電磁（TEM）原理，用不接地回線向金屬管道發送一次脈沖磁場，用接收回線測量二次渦流磁場，根據不同規格、材質的管道在瞬變衰減特征上的區別來評估管體金屬損失的一種檢測手段。在穩定激勵電流小回線周圍建立起一次磁場，瞬間斷開激勵電流便形成了一次磁場“關斷”脈沖。這一隨時間陡變的磁場在管體中激勵起隨時間變化的“衰變渦流”，從而在周圍空間產生與一次場方向相同的二次“衰變磁場”，二次磁場穿過接收回線中的磁通量隨時間變化，在回線中激勵起感生電動勢，最終觀測到用激勵電流歸一化的二次磁場衰變曲線——瞬變響應。

管體瞬變響應的幅值及其時變特征與管體幾何尺寸和管、內外介質等因素有關（見圖2：物理模型斷面）。圖中為管道中心埋深；分別為管道的內半徑、外半徑和防腐層外半徑；和分別為管外介質、防腐層和管內介質的磁導率、電導率與介電常數；為管體的磁導率與電導率。

圖2　物理模型斷面

圖3　TEM衰減曲線圖

1.3金屬磁記憶檢測

金屬磁記憶檢測技術利用處于地球磁場中的鐵磁性金屬的磁性能在應力和變形集中區域內產生不可逆轉的變化，即在金屬與介質邊界產生磁導率躍變，其表面產生漏磁場的原理進行金屬管道應力、變形檢測。通過測量管道上方的磁場即可準確地確定鐵磁性管道上的應力集中區，即設備上最易導致危險的區域。金屬磁記憶檢測原理實際上是磁彈性和磁機械效應共同作用的結果。

2　技術特點

2.1RD-PCM+管道外防腐層防護狀態檢測與評價技術

（1）精確探測定位管道。

（2）采集數據，評價防腐層性能。

（3）準確定位破損點。

2.2管道剩余壁厚檢測（TEM）技術

非開挖、非接觸定量評價金屬管道平均剩余壁厚。

2.3金屬磁記憶檢測

非開挖、非接觸進行金屬管道應力集中、變形檢測。

3　不開挖檢測技術在輸氣管線中的應用

文柳Φ630輸氣管線全長14km，起點文留工業配氣站，終點柳屯工業配氣站，是將文留地區的伴生氣輸送到柳屯配氣站供化工廠三氣、四氣處理的管線.2001年6月由中原石油勘探局工程建設總公司施工，2002年3月竣工投產，設計壓力1.6Mpa，管線規格為Φ630×8，管線材質Q235B鋼。近兩年來該管線連續多次發生穿孔事件。為摸清管線全線安全狀況，應用不開挖檢測技術對全線進行了檢測。首先應用RD-PCM+管道外防腐層防護狀態檢測與評價技術，查找管道全線的防腐層破損情況，分別確定具體位置，進行防腐層泄漏點一、二、三級分類，然后對管道管體進行剩余壁厚檢測，應用金屬磁記憶檢測技術對管道管體應力狀況進行評價。通過不開挖檢測技術的應用對全線腐蝕狀況有了一個全面的掌握，對管線的修復提供了可靠的技術支撐。

4　結論

不開挖檢測技術在不開挖管道的條件下對輸氣管道的腐蝕狀況以及管體狀態進行檢測與評價，為管線的維修與改造提供依據。同時，因其檢測無需開挖，既方便又節約管線開挖資金，有很大的經濟效益和社會效益。