Pipescan外漏磁檢測系統應用研究

盧判，王佳峰，張強，王新蒼，邊疆(吐哈油田技術監測中心特種設備檢驗公司，新疆 鄯善 838202)

1 概述

Pipescan外漏磁檢測系統英國銀翼公司生產的一種用來檢測管道內、外部腐蝕的檢測設備，該系統以漏磁原理為基礎，檢測過程無需停產，可快速對管道本體存在的內外部金屬損失缺陷進行掃查，操作方便，檢測過程中安全環保風險低。本文以縱向可調式掃查探頭(108～273 mm)和主機組成的檢測系統為研究對象，研究了系統的校準以及影響系統檢測效率和準確率的因素。

2 系統的校準研究

2.1 標準管試件

分別制作了Φ159×8 mm、Φ219×18 mm 標準管試件各一件，管道周身分別加工有深度為壁厚 20%、40%、60%、80%的矩形槽，標準管試件的規格尺寸，如圖1所示。

圖1 Φ159×8 mm和Φ219×18 mm標準試件

2.2 傳感器的校準

Pipescan漏磁檢測系統的傳感器陣列由6個霍爾傳感器并聯，左右分別3個，與主機的6個報警燈一一對應。在檢測時，掃查發現缺陷的傳感器相對應的報警燈會立刻發生聲光報警。默認由左至右的報警燈對應的通道分別為1#～6#。通過對標準刻槽管道進行掃描來對6個通道進行驗證，找到相對應的靈敏度最高的通道。規定缺陷深度遞增掃描方向為掃查正方向，記做Z，檢測門檻值為 Z 值；缺陷深度遞減的拉行掃描方向為掃查反方向，記做 F，檢測門檻值為 F 值。推出掃描動作為 T，檢測門檻值為T值；拉回掃描動作為 L，檢測門檻值為L值。分別對兩種試件進行檢測，分別記錄不同通道在不同深度缺陷的報警臨界門檻值，對數據統計分析如圖2、圖3所示。

圖2 Φ159×8 mm通道效果圖

圖3 Φ219×18 mm通道效果圖

從實驗的結果可以看出，隨著缺陷深度的增加相對應的缺陷門檻值也逐漸增加，在檢測40%壁厚缺陷的時候性能表現的較為均衡，5個通道信號可信度都很高，1#通道無論對何種深度的缺陷進行檢測時候均不理想。總體檢測性能評測中，6#通道檢測的效果最為理想，適合檢測所有人工缺陷。

從實驗的結果可以看出，18 mm壁厚的鋼管檢測時各通道對缺陷的漏磁信號敏感程度出現了較大的差距，可能由于壁厚接近漏磁檢測系統的檢測范圍上限(19 mm)，管道的磁化程度不夠。相對于8 mm壁厚鋼管的相同百分比壁厚的缺陷，18 mm壁厚缺陷檢測時門檻值更高，說明系統靈敏度對深度大的缺陷檢測效果更好。

3 管道外壁漏磁影響因素研究

3.1 檢測方向的影響

從上圖1～2、1～3可以看出，漏磁檢測中T推和L拉對缺陷的掃查影響不大，兩個方向的門檻值較為接近，在實際檢測中可以通過重復多次的掃描來進行削減，達到檢測信號聲光報警的穩定。

3.2 內外壁缺陷的影響

分別測試Φ159×8 mm、Φ273×7 mm錐形孔管件的20%t、40%t 的內外壁表面缺陷，從外壁進行掃查。為保證檢測效果，掃描方法用掃查效果最佳的6#號通道進行正方向和反方向的掃查，并記錄下各方向檢測的最大T值和L值，試驗測得兩管件的內外壁表面缺陷在正反掃描方向上的最大門檻值如表1、表2所示。

表1 159×8錐孔結果圖

表2 273×7錐孔結果圖

由對比可知，管徑不同的試件檢測結果靈敏度基本相似，說明管道的曲率對檢測效果不會產生較大的影響。20%t的內表面缺陷較之外表面更難掃查出來。對比內外表面缺陷而言，漏磁檢測40%t缺陷的所需靈敏度始終高于20%t缺陷的檢測靈敏度；外表面缺陷的檢測門檻值要高于內表面缺陷的檢測門檻值，外表面的檢測敏感程度也高于相同尺寸的內表面缺陷， 18 mm壁厚缺陷內外對比會更高[1]。

3.3 缺陷形狀的影響

管道中可能存在的缺陷會有各種不同形態，有自然腐蝕的點狀、錐形孔，也有沖刷形成槽，項目試驗中采用錐形孔與平底孔作為參考進行對比各類缺陷的檢測效果以及信號特征，在Φ159×8 mm 試件上加工20%、40%、60%、80%的錐形孔和平底孔進行掃查。

對管道上的錐孔及平底孔缺陷進行正方向和反方向的掃查檢測，記錄每個缺陷不同方向上的最大檢測門檻值，報警信號消失后繼續提高門檻值驗證此信號的準確性，根據檢測試驗結果繪制缺陷與門檻值的關系曲線如圖5、圖6所示。

圖5 錐形孔門檻值示意圖

從圖4、5可以看出，相同試件上的同類型缺陷，隨著缺陷深度增加檢測門檻值基本呈線性遞增，檢測方向對檢測門檻值影響不大。

圖4 平底孔門檻值示意圖

為了更好的說明缺陷形狀不同帶了的檢測效果差異，在相同深度時的檢測門檻值平均值作為該深度的參考值，得出對比曲線如圖6所示。

圖6 平底孔、錐形孔對比

從圖2—3可以看出，對于同一試件管道平底孔缺陷的檢測門檻值始終高于錐形孔缺陷，漏磁檢測對平底孔缺陷更為敏感。

3.4 防腐厚度的影響

Pipescan漏磁檢測系統產品性能中說明可以直接檢測防腐層小于6.0 mm的管道，為驗證實際檢測效果，自制防腐層進行檢驗。以常見3 PE防腐層最小厚度為準，如表3所示。

表3 防腐層厚度

T180型聚乙烯防腐層單層厚度0.80 mm，對Φ159×8標準關鍵進行人工纏繞防腐，在纏繞層數為2、3、4、5、7分別對自制矩形槽進行測量，得到缺陷的20%、40%、60%、80%深度缺陷的最大門檻值，結果如表4所示，由曲線圖7更容易得出：

圖7 防腐層厚度影響

表4 測量門檻值

隨著防腐層厚度的逐漸增加，檢測相同缺陷的最大門檻值基本呈線性遞減，防腐層厚度超過4.0 mm時，掃查探頭最靈敏的6#通道對20%T、40%T缺陷基本不敏感，換言之，防腐層厚度超過4.0 mm時，漏磁檢測發出聲光報警時缺陷當量將高于腐蝕深度40%T，同時也會降低40%T當量以內的缺陷檢出率。為了得到更好的檢測效果，低于3.0 mm的防腐層可推薦直接漏磁檢測，滿足DN<500 mm管道加強級防腐形式，適合油田油氣管道的直接檢測。

4 結語

文章研究主要得出以下結論：

(1) 6#號通道掃查靈敏度最高，信號最可靠，更適合檢測。隨著缺陷深度的增加，系統檢測的門檻值也相應增加，檢測的信號也越強，檢測門檻值與缺陷的深度基本呈線性遞增；檢測工藝和檢測效果均適合檢測大于等于20%t的管道缺陷；

(2)壁厚小的管道的檢測穩定性優于壁厚大的管道，檢測方向對檢測結果影響較小；外表面的檢測敏感程度也高于相同尺寸的內表面缺陷，漏磁檢測對平底孔缺陷更為敏感；

(3) 低于3.0 mm的防腐層可推薦直接漏磁檢測，滿足DN<500 mm管道加強級防腐形式，適合油田油氣管道的直接檢測。