管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)探討

孫艷新

摘要：我國(guó)長(zhǎng)輸管道實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，管道本體缺陷和腐蝕問(wèn)題應(yīng)得到重視。我國(guó)長(zhǎng)輸管道已全面強(qiáng)制實(shí)施完整性管理。管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)可以確定管道的腐蝕和裂紋缺陷，保障管道安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：管道內(nèi)檢測(cè);技術(shù)

1 管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)輸管道應(yīng)用最廣泛的是漏磁內(nèi)檢測(cè)（MFL）和超聲波內(nèi)檢測(cè)（UT），新建管道投產(chǎn)過(guò)程中使用是變形內(nèi)檢測(cè)和測(cè)繪檢測(cè)，裂紋檢測(cè)是管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的難點(diǎn)，衍生了電磁超聲內(nèi)檢測(cè)（EMT）。隨著電子、通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，渦流檢測(cè)、磁記憶法、弱磁法和陰保電流內(nèi)檢測(cè)成為新興的技術(shù)，仍處于驗(yàn)證階段，尚未大規(guī)模成功應(yīng)用于工業(yè)管道。研發(fā)高精度、高分辨率的檢測(cè)期產(chǎn)品是國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家內(nèi)檢測(cè)公司的優(yōu)勢(shì)技術(shù)，例如美國(guó)GE公司、英國(guó)國(guó)家GAS公司、加拿大庫(kù)珀公司和德國(guó)羅森公司。

1.1 漏磁內(nèi)檢測(cè)

漏磁內(nèi)檢測(cè)是研制時(shí)間最早也是應(yīng)用最廣泛和成熟的技術(shù)，該技術(shù)幾乎對(duì)管道檢測(cè)環(huán)境無(wú)要求，且操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，輸油氣管道適用范圍很廣。優(yōu)點(diǎn)是可檢測(cè)管道內(nèi)/外腐蝕體積型缺陷、焊縫缺陷和徑向裂紋等。缺點(diǎn)是要求管壁達(dá)到磁飽和狀態(tài)，允許檢測(cè)的管道最大壁厚不能超過(guò)12mm;漏磁內(nèi)檢測(cè)器需要控制清管器運(yùn)行速度不能過(guò)快（一般不超過(guò)10m/s）;不能探測(cè)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂裂紋和氫致裂紋;漏磁信號(hào)失真易造成缺陷信號(hào)識(shí)別困難等。

1.2 超聲內(nèi)檢測(cè)

超聲內(nèi)檢測(cè)是壓電或電容傳感器通過(guò)液體耦合與管壁接觸，檢測(cè)管道缺陷，主要應(yīng)用于原油和成品油管道。優(yōu)點(diǎn)是可檢測(cè)大口徑和大壁厚管道，可直接測(cè)量管壁內(nèi)/外金屬損失，也是檢測(cè)軸向/徑向裂紋首選方法。缺點(diǎn)是對(duì)管道內(nèi)壁環(huán)境清潔度要求很高，不能檢測(cè)雜質(zhì)積液多、結(jié)蠟沉積嚴(yán)重的管道，也不能檢測(cè)操作壓力高、流速快的管道。超聲內(nèi)檢測(cè)突出特點(diǎn)是在檢測(cè)管道裂紋缺陷靈敏度和精度，但需要介質(zhì)耦合從而限制了在輸氣管道的應(yīng)用。近年來(lái)，輸氣管道采用在隔離清管器之間的液體（例如水、柴油等）段塞中的超聲波測(cè)試工具。

1.3 射線檢測(cè)技術(shù)

射線檢測(cè)技術(shù)即射線照相術(shù)，它可以用來(lái)檢測(cè)管道局部腐蝕，借助于標(biāo)準(zhǔn)的圖像特性顯示儀可以測(cè)量壁厚。該技術(shù)幾乎適用于所有管道材料，對(duì)檢測(cè)物體形狀及表面粗糙度無(wú)嚴(yán)格要求，而且對(duì)管道焊縫中的氣孔、夾渣和疏松等體積型缺陷的檢測(cè)靈敏度較高，對(duì)平面缺陷的檢測(cè)靈敏度較低。射線檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可得到永久性記錄，結(jié)果比較直觀，檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)單，輻照范圍廣，檢測(cè)時(shí)不需去掉管道上的保溫層;通常需要把射線源放在受檢管道的一側(cè)，照相底片或熒光屏放置在另一側(cè)，故難以用于在線檢測(cè);為防止人員受到輻射，射線檢測(cè)時(shí)檢測(cè)人員必須采取嚴(yán)格的防護(hù)措施。射線測(cè)厚儀可以在線檢測(cè)管道的壁厚，隨時(shí)了解管道關(guān)鍵部位的腐蝕狀況，該儀器對(duì)于保證管道安全運(yùn)行是比較實(shí)用的

1.4 電磁超聲檢測(cè)（EMT）

為解決超聲檢測(cè)技術(shù)需要液體耦合的問(wèn)題，電磁超聲檢測(cè)利用電磁場(chǎng)和渦流場(chǎng)在管壁上產(chǎn)生復(fù)合交替的超聲波，可應(yīng)用于輸氣管道。電磁超聲檢測(cè)技術(shù)可檢測(cè)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂裂紋、疲勞裂紋、軸向裂紋和焊縫缺陷等，缺點(diǎn)是即使高達(dá)幾百伏電壓下能量轉(zhuǎn)換效率也很低。代表性產(chǎn)品是德國(guó)AG公司的Line Explorer 3TM-tool，可同時(shí)發(fā)射和接收超聲波信號(hào)實(shí)施超聲波檢測(cè)，也可產(chǎn)生電磁渦流信號(hào)實(shí)施電磁超聲檢測(cè)，可應(yīng)用于輸氣管道以及不同管徑級(jí)別的管道。

1.5 渦流檢測(cè)技術(shù)

目前已應(yīng)用的渦流檢測(cè)技術(shù)包括單頻、多頻、遠(yuǎn)場(chǎng)、脈沖和深層渦流技術(shù)，新發(fā)展的有阻抗平面顯示技術(shù)和磁光渦流成像技術(shù)。渦流檢測(cè)缺點(diǎn)是覆蓋面積有限，只能近表面檢測(cè)。為解決這一技術(shù)瓶頸，遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)技術(shù)（Remote Field EddyCurrent，RFEC）采用的是低頻渦流信號(hào)，可以穿透整個(gè)管壁厚度，可對(duì)管壁外表面的腐蝕缺陷進(jìn)行檢測(cè)，但對(duì)軸向裂紋檢測(cè)效果不好。RFEC不要求使用耦合介質(zhì)，可以直接用于氣體管道，目前較成熟的遠(yuǎn)場(chǎng)渦流內(nèi)檢測(cè)器主要有Russell公司研發(fā)的SeeSnake。

2 管道內(nèi)腐蝕檢測(cè)技術(shù)存在的問(wèn)題

管道測(cè)量的目標(biāo)處在一個(gè)復(fù)雜而變化的內(nèi)部環(huán)境（壓力、溫度、腐蝕等）和外部環(huán)境（周圍土壤、腐蝕、第三方干擾等）下，檢測(cè)過(guò)程受到以上因素的影響，檢測(cè)精度會(huì)降低。由于內(nèi)檢測(cè)環(huán)境條件等因素的影響，目前所有的內(nèi)檢測(cè)對(duì)于缺陷的探測(cè)、描述、定位，及確定大小的可靠性仍不穩(wěn)定、不精確，檢測(cè)設(shè)備還需要有進(jìn)一步的改進(jìn)。國(guó)內(nèi)開(kāi)采的石油大部分是稠油，稠油在管道內(nèi)的結(jié)蠟較厚，每次探測(cè)前都需對(duì)管道進(jìn)行數(shù)次清洗，但檢測(cè)時(shí)仍有少量的蠟片存在，這些蠟片往往嚴(yán)重影響了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，降低了檢測(cè)精度。對(duì)通過(guò)腐蝕內(nèi)檢測(cè)得到的缺陷三維大小進(jìn)行診斷、分析、識(shí)別的方法沒(méi)有行業(yè)性的做法。檢測(cè)機(jī)供應(yīng)商都是在公司內(nèi)部采取保密的方法對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行解釋和評(píng)價(jià)。這種情況在一定程度上阻礙了內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。

3 管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

每種檢測(cè)技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，應(yīng)根據(jù)管道缺陷類型、實(shí)際特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)預(yù)算等因素選擇適宜的內(nèi)檢測(cè)技術(shù)，目前已出現(xiàn)集成變形、高清漏磁、電磁超聲的組合型清管器和內(nèi)檢測(cè)工具。管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是：

（1）通過(guò)繪制三維圖像顯示高清管道缺陷。

（2）提高內(nèi)檢測(cè)技術(shù)在不規(guī)則缺陷的檢測(cè)、定位、描述的精度和準(zhǔn)確度。

（3）研發(fā)集成使用多種檢測(cè)技術(shù)、檢測(cè)不同類型管體缺陷和可實(shí)現(xiàn)多種檢測(cè)功能的設(shè)備

（4）研發(fā)檢測(cè)微裂紋和微小點(diǎn)蝕缺陷的內(nèi)檢測(cè)技術(shù)，建立管道裂紋定量評(píng)價(jià)體系和標(biāo)準(zhǔn)。

（5）密切跟蹤國(guó)外最新技術(shù)，開(kāi)展學(xué)術(shù)交流與國(guó)際合作。逐步完善國(guó)內(nèi)管道檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，提高檢測(cè)工作和檢測(cè)人員資格認(rèn)證的規(guī)范化管理水平，加大對(duì)完整性管理技術(shù)的研發(fā)力度。開(kāi)展在役油氣管道的檢測(cè)技術(shù)規(guī)范研究和檢測(cè)可靠性、安全性評(píng)價(jià)和維修策略相結(jié)合的綜合性研究工作，提高國(guó)內(nèi)管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的研究及應(yīng)用水平。

參考文獻(xiàn)：

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