王剛(大慶油田有限責任公司第五采油廠物資供應站，黑龍江 大慶 163513)

淺談埋地金屬管道磁記憶檢測技術

王剛(大慶油田有限責任公司第五采油廠物資供應站，黑龍江 大慶 163513)

本文通過對我廠埋地管道現狀及近三年腐蝕狀況的調查分析，提出現有埋地金屬管道檢測技術的不足。通過研究國內、外新型檢測技術，擬定研發方向，介紹研發非接觸金屬磁記憶檢測技術基本情況，簡述各研發階段及解決遇到技術難題，規劃新型檢測技術下一步研發方向，綜合應用新型檢測技術，利用評估系統對全廠埋地管道腐蝕狀況進行全面真實反映，為規劃立項提供可靠依據。

腐蝕狀況;新型檢測技術;非接觸金屬磁記憶檢測

目前我廠管道腐蝕檢測是通過對各生產礦隊上報的各項數據編制腐蝕管道動態月報，并進行匯總分析，篩選出管道使用年限較長，穿孔次數較多管道，應用PCM防腐層檢測儀對管道的外防腐層進行檢測，同時開挖腐蝕較重區域，利用超聲波測厚儀測量管道壁厚。這種檢測方法存在以下幾方面不足：（1）只對管道防腐層進行評價，對管道本體腐蝕程度沒有連續描述；（2）對防腐層的腐蝕狀況不能連續檢測，對腐蝕穿孔位置也無法進行準確定位；（3）對管道分段進行評估，得出整條管道綜合評估意見，對管道分段維修改造指導意義不大。

1 埋地管道腐蝕檢測新技術簡述

1.1 管道內檢測機器人金屬磁記憶檢測

磁記憶技術實現自動化檢測的最佳方式是搭載設計合理的行走機構,組成能夠適應各種工程環境的磁記憶檢測機器人。

1.2 超聲導波檢測

超聲導波檢測技術是一種無損檢測技術，其利用發射脈沖回波系統，在一個測試點對管道進行100%的檢測。

1.3 非接觸金屬磁記憶法檢測

金屬磁記憶技術是建立在金屬磁記憶效應基礎上的一種快速無損檢測方法,其基本原理見下圖。處于地磁場環境下工作的鐵磁性管道,畸變處或應力集區會形成不可逆的磁場變化，利用磁感應裝置對該金屬管道進行檢測，研究磁場的變化情況，全面掌握管道腐蝕情況，實現對埋地金屬管道的“早期診斷”。

2 非接觸金屬管道磁記憶檢測技術研究情況

2.1 研發金屬磁記憶檢測樣機

（1）研發樣機探頭

金屬管道磁場信號非常微弱，所以能否捕捉微弱磁場信號，是整部儀器研發的關鍵，因此首先開展探頭部分的研發。

實驗中發現，傳感器越靈敏就越易受外界干擾影響。因此為解決自然磁場干擾，在不影響其檢測準確性的前提下，進行兩個方面的抗干擾設計：

一是防止外界電磁干擾，如輸電線，現場工作設備產生的電磁波等。

二是防止周圍無關磁場對檢測設備的影響。（2）研發樣機主機

主機是樣機的主體部分，它探頭相連接，對探頭傳回來的數據進行初步處理。具有分析、顯示、存儲和外輸等功能。

2.2 開展地面管道及埋地管道檢測試驗

檢測試驗共分三個部分：

第一部分，以地面管道檢測為主，通過對廢棄管道進行檢測，開展研究樣機各項使用性能及現場適應性等方面的檢測試驗。

通過分析檢測數據得出以下結論：

(1）樣機可以檢測到微弱的磁場信號，且磁場變化顯示明顯；不同腐蝕程度管道磁場強度變化可以明顯區分；管道穿孔、焊接處磁場曲線變化大。

(2）樣機檢測的重復性好，同根管道多次檢測，數據無明顯變化。

(3）檢測高度、檢測速度及檢測精度滿足設計要求，Φ60管道距管頂1.4m處仍可檢測到磁場強度，檢測距離大于15倍管徑，滿足技術指標要求。

(4）黃夾克防腐層對樣機檢測無明顯干擾。

(5）同溝管道磁場相互干擾，測試結果趨向于較近管道的磁場強度變化。

第二部分，以地面管道檢測為主，通過對資產庫回收管道進行檢測，開展研究不同情況下腐蝕管道磁場變化規律等方面的檢測試驗，共檢測管道15根。

通過分析檢測數據，得出以下結論：

(1）檢測高度越高，缺陷處的梯度幅值越小。

(2）管道在偏轉90°后可檢測到穿孔位置，但無法對判定管道的穿孔角度；偏轉后磁場曲線較正上方時幅值減弱，因此管道偏轉會影響檢測結果。

(3）檢測時間為12秒和10秒時均可見缺陷位置，不影響檢測結果，但8秒時幅值小、難判斷。

第三部分，以現場埋地管道檢測為主，通過對腐蝕月報上穿孔次數較多，將立項更換管道進行集中檢測，開展研究樣機現場適用性，檢測準確率等方面的檢測試驗，共檢測管道13.6公里，待施工開挖后進行現場驗證。

3 非接觸金屬管道磁記憶檢測技術后續研究方向

在現場檢測中發現，金屬磁記憶樣機仍存在不足。一是，同溝管道磁場相互干擾，影響檢測結果；二是，樣機沒有尋線、GPS定位功能，增加了現場檢測難度。

（1）深入研究金屬磁記憶檢測機理

目前微觀機理中諸多理論是為了解釋一系列磁記憶現象而提出的設想。只有建立起管道損傷類型與缺陷處磁場之間的關系模型,為磁記憶檢測的定量提供理論支持。

（2）在金屬磁記憶樣機中加入GPS模塊

研究在金屬磁記憶樣機中加入GPS模塊，使其具有GPS定位功能，在檢測時可對管道的起點、拐點、終點和管道磁場畸變處進行標記。

（3）研究金屬磁記憶檢測組合模式

通過現場檢測發現，同溝管道或距離較近管道磁場相互干擾對檢測結果影響較大，目前在樣機本身設計上并無好的解決方法。

4 結語

一是加強對磁記憶法的基礎理論研究,它涉及到磁性物理學、磁學、金屬材料學、彈性力學、斷裂力學、信號與系統等多學科知識，尚需形成完整、嚴密的理論體系。

二是在不同的現場檢測條件下,確立構件的磁記憶信號與應力-變形集中區的對應關系,以及缺陷大小、形狀和磁記憶參數之間的關系。

三是進一步完善檢測樣機,提高現場檢測適用性。

四是與其他檢測方法有機結合,向多參量檢測方向發展,完善材料狀態評估體系。

[1]黃桂柏，大慶油田埋地管道外防腐層檢測技術.管道技術與設備，2001.