管道內檢測技術現狀和發展趨勢探討

孫艷新

摘要：我國長輸管道實現跨越式發展，管道本體缺陷和腐蝕問題應得到重視。我國長輸管道已全面強制實施完整性管理。管道內檢測技術可以確定管道的腐蝕和裂紋缺陷，保障管道安全運行。

關鍵詞：管道內檢測;技術

1 管道內檢測技術現狀

國內外長輸管道應用最廣泛的是漏磁內檢測（MFL）和超聲波內檢測（UT），新建管道投產過程中使用是變形內檢測和測繪檢測，裂紋檢測是管道內檢測技術的難點，衍生了電磁超聲內檢測（EMT）。隨著電子、通信和計算機技術發展，渦流檢測、磁記憶法、弱磁法和陰保電流內檢測成為新興的技術，仍處于驗證階段，尚未大規模成功應用于工業管道。研發高精度、高分辨率的檢測期產品是國外發達國家內檢測公司的優勢技術，例如美國GE公司、英國國家GAS公司、加拿大庫珀公司和德國羅森公司。

1.1 漏磁內檢測

漏磁內檢測是研制時間最早也是應用最廣泛和成熟的技術，該技術幾乎對管道檢測環境無要求，且操作簡單、價格低廉，輸油氣管道適用范圍很廣。優點是可檢測管道內/外腐蝕體積型缺陷、焊縫缺陷和徑向裂紋等。缺點是要求管壁達到磁飽和狀態，允許檢測的管道最大壁厚不能超過12mm;漏磁內檢測器需要控制清管器運行速度不能過快（一般不超過10m/s）;不能探測應力腐蝕開裂裂紋和氫致裂紋;漏磁信號失真易造成缺陷信號識別困難等。

1.2 超聲內檢測

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

1.3 射線檢測技術

射線檢測技術即射線照相術，它可以用來檢測管道局部腐蝕，借助于標準的圖像特性顯示儀可以測量壁厚。該技術幾乎適用于所有管道材料，對檢測物體形狀及表面粗糙度無嚴格要求，而且對管道焊縫中的氣孔、夾渣和疏松等體積型缺陷的檢測靈敏度較高，對平面缺陷的檢測靈敏度較低。射線檢測技術的優點是可得到永久性記錄，結果比較直觀，檢測技術簡單，輻照范圍廣，檢測時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，照相底片或熒光屏放置在另一側，故難以用于在線檢測;為防止人員受到輻射，射線檢測時檢測人員必須采取嚴格的防護措施。射線測厚儀可以在線檢測管道的壁厚，隨時了解管道關鍵部位的腐蝕狀況，該儀器對于保證管道安全運行是比較實用的

1.4 電磁超聲檢測（EMT）

為解決超聲檢測技術需要液體耦合的問題，電磁超聲檢測利用電磁場和渦流場在管壁上產生復合交替的超聲波，可應用于輸氣管道。電磁超聲檢測技術可檢測應力腐蝕開裂裂紋、疲勞裂紋、軸向裂紋和焊縫缺陷等，缺點是即使高達幾百伏電壓下能量轉換效率也很低。代表性產品是德國AG公司的Line Explorer 3TM-tool，可同時發射和接收超聲波信號實施超聲波檢測，也可產生電磁渦流信號實施電磁超聲檢測，可應用于輸氣管道以及不同管徑級別的管道。

1.5 渦流檢測技術

目前已應用的渦流檢測技術包括單頻、多頻、遠場、脈沖和深層渦流技術，新發展的有阻抗平面顯示技術和磁光渦流成像技術。渦流檢測缺點是覆蓋面積有限，只能近表面檢測。為解決這一技術瓶頸，遠場渦流檢測技術（Remote Field EddyCurrent，RFEC）采用的是低頻渦流信號，可以穿透整個管壁厚度，可對管壁外表面的腐蝕缺陷進行檢測，但對軸向裂紋檢測效果不好。RFEC不要求使用耦合介質，可以直接用于氣體管道，目前較成熟的遠場渦流內檢測器主要有Russell公司研發的SeeSnake。

2 管道內腐蝕檢測技術存在的問題

管道測量的目標處在一個復雜而變化的內部環境（壓力、溫度、腐蝕等）和外部環境（周圍土壤、腐蝕、第三方干擾等）下，檢測過程受到以上因素的影響，檢測精度會降低。由于內檢測環境條件等因素的影響，目前所有的內檢測對于缺陷的探測、描述、定位，及確定大小的可靠性仍不穩定、不精確，檢測設備還需要有進一步的改進。國內開采的石油大部分是稠油，稠油在管道內的結蠟較厚，每次探測前都需對管道進行數次清洗，但檢測時仍有少量的蠟片存在，這些蠟片往往嚴重影響了檢測結果的準確性，降低了檢測精度。對通過腐蝕內檢測得到的缺陷三維大小進行診斷、分析、識別的方法沒有行業性的做法。檢測機供應商都是在公司內部采取保密的方法對檢測結果進行解釋和評價。這種情況在一定程度上阻礙了內檢測技術的發展。

3 管道內檢測技術發展趨勢

每種檢測技術都有其優缺點和適用范圍，應根據管道缺陷類型、實際特點和經濟預算等因素選擇適宜的內檢測技術，目前已出現集成變形、高清漏磁、電磁超聲的組合型清管器和內檢測工具。管道內檢測技術的發展趨勢是：

（1）通過繪制三維圖像顯示高清管道缺陷。

（2）提高內檢測技術在不規則缺陷的檢測、定位、描述的精度和準確度。

（3）研發集成使用多種檢測技術、檢測不同類型管體缺陷和可實現多種檢測功能的設備

（4）研發檢測微裂紋和微小點蝕缺陷的內檢測技術，建立管道裂紋定量評價體系和標準。

（5）密切跟蹤國外最新技術，開展學術交流與國際合作。逐步完善國內管道檢測標準，提高檢測工作和檢測人員資格認證的規范化管理水平，加大對完整性管理技術的研發力度。開展在役油氣管道的檢測技術規范研究和檢測可靠性、安全性評價和維修策略相結合的綜合性研究工作，提高國內管道內檢測技術的研究及應用水平。

參考文獻：

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