弱磁無損檢測技術在供熱管網健康分析中的應用

王健

摘要：本文以天津某熱電公司供熱系統為背景，通過對弱磁無損檢測技術在供熱管網健康分析中的實際應用，總結經驗，為供熱管網的健康狀態監測、泄漏點位的查找提供一種新的非開挖形式解決方法。

關鍵詞：弱磁無損檢測技術;管網泄漏;管網健康分析

引言

供熱管網作為供熱系統中的重要組成部分，天津市很多供熱管網采用的是直埋敷設方式，管道健康狀況的好壞嚴重影響了供熱系統的安全穩定，如何能提前預判管道泄漏隱患點，有針對性地進行檢修改造，變被動搶修為主動“未雨綢繆”健康體檢+預防保養維護，成為了許多供熱公司的難題。我公司一次供熱管網單線長度260km，二次管網單線長度550km，多采用地下直埋敷設方式。從2017年開始，經過公司技術委員會討論，公司決定用弱磁無損檢測技術來解決這一難題，經過三年管網健康數據的積累和管網泄漏實際案例的分析，公司在管網安全評價體系提高的同時，節省了大量資金。在這里，也希望將該項技術做一個介紹，與供熱同行進行一次技術交流。

1弱磁無損檢測的技術原理

弱磁無損檢測技術原理是用天然地磁場對熱力管道的磁化作為激勵源，使用磁通矢量傳感器和電流感應接收器，檢測地磁場激勵下供熱管道的微弱“磁”信號和“電”信號，由于供熱管道外層保溫破損（“電”信號異常）和管道應力集中點位（“磁”信號異常），把檢測到變化的數值代入軟件，產生管網健康評測圖譜，結合公司管網專家數據庫比對分析，得出管網健康狀況的分析報告。

弱磁檢測系統采用人工手持掃查探頭行走檢測的方式進行，可實現測量路徑上所有磁異常點的查找。

圖1檢測方式

通過檢測設備在管道上方沿管道軸向連續采集管道弱磁數據，采集到的弱磁數據通過公式推演反應出管道各種理性變化。

2弱磁無損檢測技術應用前期的數據采集工作

弱磁無損檢測技術前期需要做大量的基礎工作，主要概況為以下幾點：1、建立數據庫與數據模型;2、采集管道各種管徑、各種埋深變化下的標定基礎數據;3、采集歸納管道各種器件、各種干擾的特殊變化規律;4、研發、完善各種推演算法。具體工作體現如下：

2.1完成近管道金屬干擾物、近地面金屬干擾物、交叉管、并行管對管道缺陷的定性、定量干擾的場站采樣與標定試驗。對地埋非管件金屬物干擾對非開挖檢測結果的影響進行了綜合評估并據此改進熱力管道檢測系統軟件算法和具體檢測工藝。

2.2完成各類實際供熱腐蝕管道、三通、補償器、固定節、井蓋等管件的場站采樣、標定、圖像分類處理匯總，完成了場站環境下并行管道不同管徑、不同間距、不同提離高度（埋深）、不同傾斜角度的場站數據采樣、標定、圖像分類處理匯總。

2.3分別取10米DN200、DN400、DN600管道，在不同管徑的管道上制作出5個不同形狀和深度的缺陷點（①1mm鏡像豎紋+點減量②2mm軸向橫紋③4mm點減量④3mm鏡像豎紋減量⑤點穿孔），并記錄位置。采集不同高度下各個點的弱磁標定數據，模擬實際直埋管道環境，對不同浮土深度進行供熱管道缺陷弱磁檢測，記錄圖形和數據。

3弱磁無損檢測技術實際應用案例

2019年9月，公司選取了某段DN900-DN8001.7km管道進行管網健康體檢。按照50米一個檢測劃分為34個檢測段，檢測段自北向南編碼C1-C34段。9月20日—30日應用高精度弱磁檢測儀，在已檢出的管道正上方，對管道的自然磁場數據進行檢測、分段存儲。該檢測數據為分析管件和管道腐蝕定量的主要依據。10月20日—30日應用供熱管道專用電場檢測儀對全域34段進行管道電場數據檢出。供熱管道管體電流地面溢出電場各種參數的檢測，是管道外腐蝕隱患點的定點復查和腐蝕環境電磁干擾調查的重要手段。

11月1日—10日對前面兩個階段檢出數據初步判斷反應較為集中的疑似點位進行腐蝕環境調查。通過對雜散電流、管道埋深、管道地下外腐蝕源和地面外腐蝕源進行調查登記。此項檢測數據將作為分級評價中外腐蝕環境評估環節的重要依據。

依據非開挖檢測數據計算結果綜合參考管道管徑、管道原始壁厚、管道使用年限、搶修次數，腐蝕隱患點埋深、易腐蝕環境、點位附近雜散電流等電化學腐蝕環境情況等環境因素對腐蝕隱患點進行分級評價：

I類等級

磁、電、應力隱患集中，外防腐缺陷嚴重、發生面腐蝕、點腐蝕危害程度大（①應力集中點②管件部位③停熱面積大④停熱時間長⑤醫院、養老院、幼兒園等重要負荷）

II類等級

磁、電、應力隱患較大，存在外腐蝕缺陷，發生面腐蝕、點腐蝕隱患可能性較大，腐蝕速度較快。

III類等級

有磁、電隱患，存在外腐蝕缺陷，具備腐蝕環境，腐蝕速度較慢。

本條管線共檢出外腐蝕隱患點20處，其中I類點4處，II類點5處，III類點11處。公司已將檢出腐蝕嚴重的4處I類隱患點列入2020年檢修改造計劃，進行局部更換管道。此舉有效保證了管網檢修的針對性和精準性，避免盲目大規模改造管線造成的資金浪費。同時將借助檢修契機，對檢測結果進行進一步的開挖驗證。

4結論

通過實際案例的應用，公司目前掌握的弱磁無損檢測技術可以應用以下幾方面：1、通過對弱磁無損檢測技術實際案例的總結分析，提高管網健康狀態分析準確度，實現供熱管網的精準檢修及維護;2、應用弱磁技術對管道開挖更換過程中安全隱患最大的天然氣管道、自來水管道等各種鐵磁性金屬障礙進行提前排查，精確定位，為挖掘道路施工保駕護航;3、結合磁、電、聲各種科學檢測手段，綜合檢測疑似管網漏點位置，最大限度減少誤判，減少搶修費用，縮短搶修工期。

弱磁無損檢測技術也有很多不足和需要改進的地方，例如該項技術需要前期做大量數據積累工作，且實際應用當中，由于地下環境復雜，地下電纜、通訊等對其檢測結果影響較大，地上的金屬建筑和大型車輛也會對檢測結果產生一定影響。在近兩年的使用中，弱磁無損檢測技術在我公司的應用準確率達到80%以上。相信隨著檢測硬件設備的不斷升級，基礎數據、圖形的不斷積累，該項技術在以后供熱管網的健康分析中，會發揮更好的作用。