海底管道內檢測技術發展及研究趨勢

趙鑫（大港油田灘海開發公司 天津市 300280）

一、引言

長輸管道是油田遠距離輸送油氣介質最為安全有效的工具，但是隨著服役時間增長，管道腐蝕成為威脅管道安全運行的隱患之一。山東省青島市“2013.11.22”中石化東黃輸油管道泄漏爆炸事故管道于1985年建設，1986年7月投入運行，使用時間將近30年，輸油管道所處區域土壤鹽堿和地下水氯化物含量高，排水暗渠內隨著潮汐變化海水倒灌，輸油管道長期處于干濕交替的海水及鹽霧腐蝕環境，最終導致了管道加速腐蝕減薄，造成原油泄漏。由此可見，定期對現役管道進行檢測，并及時發現和整改隱患，是保證管線長期安全運行的重要措施。目前傳統的管道檢測技術是通過對管道的陰極保護系統進行的管道外檢測技術，但是該技術對海底管道還無法適用，為滿足海洋等區域管道的檢測要求，管道內檢測技術逐漸成為研究熱點。

二、主要技術及優勢

管道內檢測是涵蓋檢測方案決策、管道檢測、檢測數據解釋分析和管道安全評價等過程的系統工程。利用智能檢測器進行管線內檢測是目前較為普遍的方式，該方法是通過運行在管道內的智能檢測器收集、處理、存儲管道檢測數據，包括管道壁厚、管道腐蝕區域位置、管道腐蝕程度、管道裂紋和焊接缺陷，再將處理數據與顯示技術結合描繪管道真實狀況的三維圖像，為管道維護方案的制定提供決策依據。超聲波內檢測技術和漏磁檢測技術是現在最常用的海管內檢測技術。

超聲波內檢測技術是在檢測器中心安放一個水平放置的超聲波傳感器，傳感器沿著平行于管壁的方向發射聲波，聲波沿著平行于管壁的方向行進直至被一個旋轉鏡面反射后，垂直穿透管道壁，聲波觸碰管道外壁后按照原路徑反射回傳感器，計算機計算聲波發射及反射回傳感器的時間，該時間就被轉換為距離及管道壁厚的測量值。聲波反射鏡面每秒旋轉2周，檢測器每米可以采集3萬個左右的測量值。超聲波內檢測技術可以原理簡單，數據準確可靠，該方法可以精確測量管道的壁厚，不僅可以測量金屬管線，對于非金屬管線，如高密度聚乙烯管也能夠有效測量，并且可測管道管徑的尺寸范圍較大，甚至能夠測量壁厚等級80以上的大壁厚管道，對于變徑管道同樣適用。

管道漏磁檢測技術利用磁鐵在管壁上產生的縱向回路磁場來探測管道內外壁的金屬損失以及裂紋等缺陷，確定上述缺陷的準確位置，檢測器所帶磁鐵將檢測器經過的管壁飽磁化,使管壁周圈形成磁回路。若管道的內壁或外壁有缺陷,圍繞著管道缺陷，管道壁的磁力線將會重新進行分布,部分磁力線會在這個過程中泄露從而進入到周圍的介質中去,這就是所謂的漏磁場。磁極之間緊貼管壁的探頭檢測到泄漏的磁場，檢測到的信號經過濾波、放大、轉換等處理過程后會被記錄到存儲器中，通過數據分析系統的處理對信號進行判斷和識別。管道的漏磁檢測技術具有準確性高的優點，通過在氣管線中低阻力和低磨損的設計取得較高質量的數據，可以在沒有收球和發球裝置的情況下完成檢測，對于路徑超過200公里的長輸管道能夠以每分鐘200米左右的速度進行檢測。

三、技術比較

對海底管道內檢測時采用超聲波內檢測技術還是漏磁檢測技術是主要由以下關鍵因素決定：

1.海底管道的屬性，主要包含海底管道的壁厚，管徑及管道材質等，超聲波內檢測技術比漏磁檢測技術更加適用于厚壁管，特別是壁厚2.5毫米以上的管道，對于小管徑和管壁相對較薄的海底管道而言，漏磁檢測技術則是優先的選擇。

2.管道缺陷特點，主要指環焊縫裂縫、坑狀或溝槽狀的腐蝕、管道打磨的金屬損失等缺陷，對于這些缺陷而言，超聲波內檢測技術較漏磁檢測技術精度高。

3.長輸管道管徑的變化范圍也是選擇內檢測技術需要考慮的因素之一，超聲波內檢測技術適應管徑變化的范圍較大，更適用于變徑管線的檢測。

4.管道輸送介質也決定了采用何種內檢測技術，漏磁檢測技術在輸氣管道的應用中具有強大優勢，而超聲波內檢測技術宜應用于液體管道的檢測中。

5.超聲波內檢測技術受管道壁或液體介質中結蠟影響導致檢測精度下降，在探測時需要清洗管道，而漏磁檢測技術則不受管道結蠟影響，但是檢測精度比超聲波檢測技術低。

四、問題與建議

管道內檢測技術已經在國內外各大油田陸上長輸管線和海底管線的檢測中廣泛應用，但目前仍舊存在一些值得研究探討的問題。超聲波內檢測技術和漏磁檢測技術結合使用是內檢測技術的發展趨勢，開發適用于多種環境條件及多種檢測功能的檢測設備也是今后的發展方向之一。現有內檢測技術在缺陷檢測、定位、描述的精確度等問題上仍有提高的空間。此外每條管線的內部情況不同，甚至同條管線的不同管段情況也不盡相同，只能檢測器在工作中因管內壓力和溫度環境的因素的不同導致檢測結果存在偏差。對檢測結果的解釋和評價的準確性依靠計算機的算法和技術人員的經驗來決定，而各內檢測機構都有自己的算法和評價方式，這在很大程度上限制了海管內檢測技術的發展，不能形成統一認可的評價標準，完善檢測標準，編制國家權威認可的管道內檢測的相關規范可能成為解決這一問題的有效方法。此外，管道運行單位還應收集和整理管道歷年的檢測數據和維修記錄等重要原始資料，并建立檔案數據庫方便查詢，為提高管道運行管理水平和能力，通過對管道的完整性評價報告分分析，制定合理有效的改造和維護方案。

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