淺談適用于天然氣站場管道的無損檢測技術

鮑明昱，王 磊，齊昌超，吳冠霖，張 健，廖柯熹，熊建嘉

（1.中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司安全環保與技術監督研究院，四川成都 610041；2.西南石油大學石油與天然氣工程學院，四川成都 610500；3.中國石油天然氣股份有限公司儲氣庫分公司，北京 100029）

天然氣站場作為管道集輸系統的重要節點，對確保管道集輸系統長期穩定安全運行起著至關重要的作用[1]。隨著酸性氣田的大力開采，站場管道在服役過程中其內壁往往和酸性濕原料氣進行直接接觸，長期作用下極易造成站內管道發生腐蝕減薄、機械損傷和環境開裂[2-5]等風險，對站場管道的正常服役產生嚴重影響，據統計，天然氣站場70 %的損傷失效事件與腐蝕有關[6]。為了減少和預防站場管道的損傷失效問題，國內油氣運營公司逐漸對站場開展完整性管理的研究[7，8]。隨著站場完整性管理的推進，基于風險的檢測已成為完整性管理的關鍵要素之一，即對站場管道在風險評價之后基于確定的風險等級和風險排序而進行有針對性的缺陷檢出工作，同時選擇適用于站場管道的無損檢測技術及技術組合將大大提高檢測效率。本文針對適用于天然氣站場管道的無損檢測技術及其相關標準和規范的現狀進行了分析，同時對幾種常用無損檢測技術及其技術組合進行了介紹，最后對天然氣站場管道無損檢測技術及其相關標準和規范未來的發展方向進行了展望。

1 天然氣站場管道無損檢測技術及相關標準和規范的現狀

1.1 無損檢測技術現狀

天然氣站場管道無損檢測技術隨著完整性管理的不斷推進而得到迅速發展。作為國內外無損檢測技術的典型代表—漏磁檢測技術和超聲檢測技術，經過40多年的研究、實踐、改進和應用，得到了油氣運營公司的廣泛認可，同時衍生出多種基于漏磁檢測和超聲檢測技術的檢測方法，為天然氣站場管道的缺陷檢出和缺陷評價工作提供了重要的技術支撐，同時也為天然氣站場管道的安全運行和完整性管理提供了重要的科學依據[9]。

漏磁檢測技術憑借較少的制約條件而表現突出，為滿足檢測需求形成了常規磁粉檢測和外漏磁檢測等技術方法，并被廣泛應用于天然氣站場管道的檢測上。超聲檢測技術的發展非常迅速，從傳統的壓電超聲檢測技術到適用于管道的電磁超聲檢測技術，實現了技術的發展和進步[10]。為了滿足特殊的工況條件還衍生出一系列多功能組合檢測技術，包括超聲相控陣檢測、超聲C 掃描檢測、超聲B 掃描檢測、衍射時差法超聲檢測、管道三維超聲斷層掃描、超聲導波檢測等，真正意義上實現了技術層面的優勢互補。

另外，渦流檢測技術、交流電磁檢測技術、激光檢測技術的發展也非常迅速。數字射線檢測技術的推出填補了管道“盲審”的短板，實現了管壁缺陷的三維直觀顯示。可見，無損檢測技術的發展逐漸覆蓋了傳統檢測的盲區，大幅提升了缺陷的檢出效率。

1.2 標準和規范的現狀

隨著無損檢測技術的發展，用于引導、支撐和約束檢測技術應用而形成的標準及規范也在不斷的更新。2011 年，美國石油協會（API）頒布了油庫管道系統的檢驗規范—API RP 2611-2011《在役運行的終端轉運油庫管道系統的檢驗》（第一版），該標準規定了多種油庫管道系統的檢測方法，明確了架空和埋地管道系統的檢驗周期和檢驗要求，同時涵蓋了埋地管道系統的檢查協議、檢驗數據評定和滲漏探測系統等內容[11]。

國內近年來也相繼出臺了與天然氣站場管道檢測相關的標準和規范（見表1）。

國內現行檢測標準和規范更傾向于檢測原理、檢測方法和操作規程的說明，缺少綜合考量天然氣站場類別、管道類別的劃分，以及開挖長度、檢測周期和檢測位置間隔的確定等方面的要求和指導[11]。可見，國內現行檢測標準和規范相對滯后于無損檢測技術的發展速度，對于指導天然氣站場管道的檢測還存在空白，未來仍需進一步完善。

2 適用于天然氣站場管道的常用無損檢測技術及技術組合

2.1 常用無損檢測技術

適用于天然氣站場管道的無損檢測技術隨著需求的擴大和技術的進步而日益多樣化，為此對其中常用無損檢測技術進行了總結，從技術原理、技術特點和適用性方面進行了對比[9，12-22]（見表2）。

由于各檢測技術之間的技術原理、技術特點和適用性存在差異，檢出不同缺陷類型的有效性也不同。通過對大量現場檢測數據的分析，形成了常用無損檢測技術與不同類型缺陷之間對應的檢出有效性[23，24]（見表3）。

表1 國內天然氣站場管道無損檢測技術部分現行標準和規范

表2 適用于天然氣站場管道的常用無損檢測技術

表2 適用于天然氣站場管道的常用無損檢測技術（續表）

結合表2 和表3 分析得知，從檢測技術本身而言，超聲檢測技術及其衍生技術（超聲導波、超聲C 掃描、超聲B 掃描、超聲相控陣）的應用面最廣；從檢測缺陷類型而言，超聲導波、外漏磁、交流電磁、超聲C 掃描、超聲B 掃描、DR 數字射線檢測技術均能檢出腐蝕類缺陷，磁粉檢測技術能夠檢出裂紋類缺陷；從檢測適用性而言，磁粉、超聲相控陣、DR 數字射線檢測技術可用于天然氣站場管道的環焊縫檢測，超聲導波、外漏磁、交流電磁、超聲C 掃描、超聲B 掃描檢測技術可用于管道的管體檢測；從檢測結果而言，超聲導波、外漏磁、交流電磁、超聲C 掃描、DR 數字射線檢測技術均是定性或半定量的檢測，磁粉、超聲相控陣、超聲B 掃描檢測技術是定量檢測。

表3 常用無損檢測技術與不同類型缺陷之間對應的檢出有效性

2.2 常用無損檢測技術的組合應用

對于天然氣站場管道的檢測往往基于現場實際情況需求、站內管道風險評價等級和檢測技術的特點等而對各種無損檢測技術進行組合應用，利用不同檢測技術之間的優勢互補，逐步實現站場管道檢測的全覆蓋。對于站內高風險管道應采用高度有效級別的檢測技術，對于站內中高風險和中風險管道應采用中度有效及以上級別的檢測技術，對于站內低風險管道可以采用低度有效及以上級別的檢測技術[24]，按照從定性到定量的檢測思路開展現場檢測，現場示例（見表4）。

3 結論與展望

近年來，隨著國內外天然氣管道建設的高速發展，在役天然氣站場數量迅速增加，站內管道缺陷檢測對天然氣站場的安全穩定運行也越來越重要。天然氣站場管道相關技術的進步和站內管道服役環境的復雜化，都對無損檢測技術提出了更高的要求。天然氣站場管道的檢測模式也將從單一檢測手段、單一檢測內容的檢測模式向著多手段綜合應用、多內容綜合評價的檢測模式發展；與此同時，無損檢測技術本身也將向著智能化更高、適應性更強、反應更靈敏、定位更精確、抗干擾更強、操作更便捷、判別更直觀的方向發展。

目前專用于國內天然氣站場管道的檢驗檢測法規和標準還不夠完善，國家質檢總局頒布的油氣長輸管道和工業管道的檢驗規則都沒有明確提出天然氣站場管道的檢測評價方法，只是要求參照工業管道定期規程執行，同時國外的相關標準和規范不能照搬或完全等同采用。因此，有必要制定和完善適合我國國情的天然氣站場管道完整性檢測技術標準規范體系，同時注重天然氣站場管道檢測數據的積累工作，通過對檢測數據進行科學合理地采集、提煉、整理和分析，進而建立相應的數據結構模型或數據庫系統。

表4 天然氣站場管道常用無損檢測技術的組合應用