長輸管道內腐蝕檢測施工技術研究

隋鵬飛(北京興油工程項目管理有限公司，北京 100083)

0 引言

長輸管道內腐蝕檢測技術是在非智能清管器上安裝各種無損檢測設備變成智能型管道內部缺陷檢測器，通過智能檢測器在管道內的運動，進行管道內部信息采集、處理和存儲，以達到檢測管道內部缺陷的目的[1]。管道內檢測是管道完整性管理的重要內容和核心技術，是確定管道腐蝕情況、制定管道維修決策、保證管道安全性和完整性的必要手段[2]。由于漏磁檢測對檢測環境要求不高，能夠準確檢測出管道因內部和外部腐蝕而產生的缺陷及其位置，可同時兼用于油氣長輸管道，是目前管道工業中歷史最悠久、應用最成熟的一項內檢測技術。

1 長輸管道內檢測工作原理

漏磁檢測工作原理即為通過鋼絲刷導磁將鐵磁性的管道壁被永磁鐵磁化飽和，與被測管壁形成磁回路，當管壁上存在裂紋、焊疤等缺陷時，缺陷處就會有磁力線會穿出管壁產生漏磁；當管壁完好無缺陷時，磁場均勻分布無漏磁。通過漏磁檢測器的磁敏探頭檢測收集漏磁數據，并對數據曲線信息進行分析處理便可確定管道缺陷的種類、大小、位置及腐蝕程度。

漏磁檢測器的結構如圖1所示。檢測器一般都采用萬向節連接的節狀結構，便于順利通過管道彎頭，勵磁鋼刷與管壁接觸完成永磁鐵、磁軛和管壁的閉合磁路。檢測器整個裝置在管道內的運行是通過在動力節上安裝稍大于管道內徑的橡膠碗阻塞管道氣體介質流動而產生前進推力。檢測器主探頭能夠拾取管壁缺陷處的漏磁信號，管道內外壁的缺陷損失利用ID/OD探頭進行區分，里程輪能夠檢測定位信號，計算機節完成檢測、定位信號供電、儲存和處理。測量節在管壁周向排列多個能夠檢測不同方向漏磁場的磁敏探頭。磁敏探頭數量越多，設置越緊密，管壁缺陷處漏磁場的數據記錄就會收集的越完整[3]。漏磁檢測器能夠實時檢測并記錄金屬管壁及管道附件上的各類異常缺陷信息，后期通過對采集的缺陷信息進行智能分析處理來確定管道缺陷類型、精確位置及尺寸大小。

圖1 漏磁檢測器結構

2 長輸管道內檢測實施技術

2.1 線路踏勘設標

清管檢測前的踏線設標工作主要使用尋管儀和手持GPS設備。發球端和收球端必須進行設標，設標點應位于“三樁”附近，設標點間距不超過1 km，并避開彎頭、高壓線、火車道等干擾較大的地域。特殊地段必須設跟蹤點，人口密集區、水源區、河流沖溝穿越兩端均須設點，使用手持GPS測量儀測量每個設標點的GPS坐標并做記錄，保證設標點位于管道正上方。

2.2 管道清管作業

2.2.1 清管器投運計劃

管道清管本著循序漸進，安全穩健的總體原則，按清管器清管能力從小到大依次發送，逐步地清除管道內雜質，清管次數不應少于6次，防止在清管過程中發生清管器一次性清除管道內雜質過多。清管器發送按照：兩直四碟測徑清管器→鋼刷清管器→雙節鋼刷清管器→磁力清管器→雙節磁力清管器→雙節磁力清管器，實際清管器發送數量依據現場清管效果決定。

2.2.2 清管器發送及運行

清管器發送前對流程和閥門開啟狀態進行確認，清管器已裝到位置并關好球筒蓋，打開放空閥門和末端排氣閥門，啟動空壓機，緩慢關閉放空閥，發出清管器，關注發球筒上壓力表的變化，以確定清管器發送成功。清管器在以2.0～5.0 m/s范圍內的速度運動時，清管效果最為理想，所以清管器的工作壓力為0.2～1.0 MPa，如遇阻可提高其工作壓力，但最大壓力不應超過3.4 MPa。

2.2.3 清管器定點跟蹤

由于管線清管具有一定的風險性，所以所有清管器清管時，必須進行全線跟蹤。全線跟蹤點設置原則上為首末發球/收球端、穿跨越兩端及相關特殊地段，最大跟蹤間距不超過5 km。清管器發出后，兩組跟蹤人員手持接收機根據事先設置的跟蹤點采取交叉跟蹤的方式對清管器進行跟蹤。

2.2.4 壓力監測

清管器及檢測器運行期間，應嚴密監測發球筒端的壓力變化情況和末端收球筒上閥門的出氣情況，以此判斷清管器在管道內的運行情況。如遇異常，應及時通知現場跟蹤人員進行監控并根據排量推算清管器及檢測器的位置。

2.2.5 清管器接收

收球筒附近設置警戒區域并派人值守，收球筒盲板前方嚴禁駐足停留。當確認清管器進入收球筒后，通知首端停止送氣，全開閥門降低管內壓力。在打開收球筒盲板之前，需進行首末端壓力確認和出氣情況確認，確認首末端壓力都為零且感覺不到有氣體溢出后，打開收球筒盲板，取出清管器。

2.3 管道內腐蝕檢測作業

管道清管作業完成后進行管道內檢測，檢測器發送前應仔細檢查，確保檢測器開啟數據采集功能且工作狀態完好。管道內腐蝕檢測器的發送、接收程序嚴格按照相關要求進行，腐蝕檢測器的運行跟蹤過程中，跟蹤技術人員跟蹤間距宜設為1 km，到達設標點后至少放置兩個地面標記器并準確記錄通過時間。

管道內腐蝕檢測器在以0.5～2 m/s范圍內的速度運行時，采集的信號最為理想。因此檢測器運行期間，啟動1～2臺空壓機提供動力源，通過收發球筒上方的平衡管在球前建立運行背壓，關閉平衡管上的閥門將清管器發出，持續輸送氣量并保持穩定，確保檢測器在1～2 m/s速度范圍內平穩運行。

管道內腐蝕檢測器接收后，由專業檢測人員按操作規程打開檢測器記錄儀艙蓋，停止記錄儀工作狀態。取出記錄儀并讀取數據，并做好詳細記錄，并將管線資料、標定數據、主數據移交給數據分析工程師對檢測數據的質量及管線資料的完整性進行驗收。管道內腐蝕檢測完成后，檢測公司出具《腐蝕檢測數據初始報告》。初始報告包含有壁厚損失大于管道正常壁厚的20%以上的金屬損失點的相關信息，做好維修的準備，避免風險的發生。

2.4 開挖驗證

根據《腐蝕檢測數據初始報告》中的開挖點信息(選擇2～4個驗證點)，對其進行地面定位，并進行開挖驗證，使用A4白紙將缺陷拓印，并詳細注明缺陷的名稱及尺寸大小、壁厚、螺距、參考樁號、介質流向。開挖人員應認真記錄，對開挖的過程，測量結果、精度符合程度、腐蝕發生原因分析等進行描述，每個缺陷點都應配有影像圖、拓印圖和照片，保證一一對應存檔。

2.5 數據處理

根據《腐蝕檢測數據處理操作規程》，檢測公司對腐蝕檢測數據進行全面分析，根據分析結果編制《腐蝕檢測數據最終報告》，報告中將提供管道上出現的管體金屬損失、管件和管道異常點距地面參考點的距離、距臨近上下游焊縫的距離，周向位置和外觀尺寸等物理量及管體金屬損失、管件及異常點名稱和檢測器記錄的距離。

2.6 含缺陷管道的完整性評價

收集整理高清晰度漏磁檢測得到的所有管道缺陷數據，評價方法采用目前國際通用相關評價標準對管道缺陷數據進行評價，包括：ASME B31G-1991、RSTRENG、DNV RP-F101。使用含缺陷管道的完整性評價軟件對管道缺陷數據進行評價。結合管道的統計分析及缺陷評價結果，指出管道中存在的問題，統計需要立即維修的金屬損失缺陷點并確定缺陷的維修次序，提供合理的維護維修建議以及今后管道完整性管理實施的建議。

3 結語

長輸管道運輸在石油化工產業中占據重要地位，腐蝕是油氣輸送管道最主要的缺陷，如未及時發現并進行修理，往往很容易埋下隱患，發生管道投產后油氣泄漏，甚至出現爆炸等惡性事故。近年來，我國油氣長輸管道建設和運行隨著信息智能化技術的日益成熟取得了跨越式的發展，長輸管道漏磁內檢測技術也取得了巨大的進步[4]。長輸管道需定期開展內檢測作業，清楚掌握管道腐蝕情況，精確捕捉管道缺陷，獲得準確的基礎數據，提高管道綜合防護能力，降低管道運維成本，保障油氣長輸管道安全長效運行。