管道内检测技术及发展趋势

管道内检测技术及发展趋势

石永春1 刘剑锋2 王文娟2

(1.中国矿业大学 江苏徐州221000; 2.徐州空军学院 江苏徐州221000)

摘 要 目前,对于管道的检测较为普遍的观点是采用智能检测器对管道实施内检测。简单介绍了内检测技术在国内的发展情况,着重介绍了针对3种缺陷类型而研发的变形检测器、金属检测器、裂纹检测器3种管道内腐蚀检测技术,指出了目前内检测技术存在的问题及其发展趋势。

关键词 内检测 管道 缺陷

Inner Examination Technology on Pipeline and the Development Trend

SHI Yong chun1 LIU Jian feng2 WANG Wen juan2

(1.China Universit y o f Mining and Te chnolo gy Xuzhou,Jiangsu221000)

Abstract At present the co mmonly used method of inner exa mination on the pipeline is i ntelli gent detector.In this paper the development of inner exami nati on technol ogy in China is i ntroduced,es peci all y three kinds of inner e xami nation techniques are developed and i ntroduced ac cording to three ki nds of defec ts,that is strain detector,metal detector and crackle detector and put forward the exis ted proble ms in inner e x a mination and the devel opment trend.

Keywords inner exami nati on pipeline defect

管道是输送危险液体和气体最为安全有效的方式。随着管道运营时间的延长,管道老化问题日益突出,管道安全运行问题越来越受到人们的重视。根据国内外管道事故统计资料分析,管道投入运行的早期和后期是事故的高发期,特别是后期,管道因腐蚀破坏而造成的穿孔泄漏事故时有发生,管道事故发生的可能性是随着管道运行时间的增加而急剧增加的。在我国,多数管道都已有20多年,已到了事故的高发期[1],必须采取相应的措施以防止事故的发生。目前.对于管道的检测较为普遍的观点是采用智能检测器对管道实施内检测。

1 内检测的作用

如果能够对管道实施内检测,就能够准确地把握管道内部状况,并根据适当的优选原则,对一些严重缺陷或潜在问题进行及时维修,就可以避免管道事故发生,同时也能够大大延长管道寿命。

管道内检测技术是通过装有无损检测设备及数据采集、处理和存储系统的智能清管器在管道中运行,完成对管体的逐级扫描,达到对缺陷大小、位置的检测目的[2]。

管道内检测技术可以在保证管道正常运行的状态下,定量检测出管道存在的缺陷。该技术的应用为管道事故的预防和合理维护提供了科学依据,对保证管道尤其是长输管道安全运行具有重要作用。使用管道内检测技术有较多的优点:一是有计划地进行管道内检测,不仅能识别潜在的管道缺陷,而且能够分辨出缺陷的大小和类型以便能早期维护,

被广泛地应用于建筑防火,并且随着生产技术工艺水平的提高,其产品的质量、性能日趋完善进步,价格也已被大部分建设投资方所能接受,因此提高主动防火系统在建筑防火技术体系中的地位,实现主、被动防火系统的相互协调和有机互补,是非常现实和必要的。

3.3 完善规范新型建筑结构材料

及时更新、完善、规范对新型建筑结构材料、装修材料防火安全性能和新型建筑防火灭火产品的指导性标准。现行建筑防火技术体系对以钢筋混凝土,加气、轻质混凝土,普通砖为材料的各类建筑结构构件的耐火极限已做出了系统详细的指导。但对于以钢材为主的各类新建筑结构形式的防火安全技术措施以及各类新型的建筑内装修材料的防火性能或防火措施,缺乏及时有效的指导,从而给设计、消防部门带来了困难,也限制了新型建筑结构装修材料的应用,这也进一步说明了我国现行防火技术标准在体系和自我更新完善方面的欠缺。

笔者认为,对各类新型建筑结构、装修材料及建筑防火灭火产品的指导性标准应独立于建筑防火技术标准,其更新完善的周期也应小于相应的建筑防火技术标准,只有这样才能推动新材料、新产品的研制和应用,反过来才能推动建筑防火技术体系的进一步更新与完善。

作者简介 陈长红,女,汉族,1974年7月出生,山东高唐县人,日照市消防支队防火处工程师,主要从事建审、监督检查工作。

李峰,男,1976年出生,山东五莲县人,日照市消防支队防火处工程师,主要从事建审工作。

(收稿日期:20060316)

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工业安全与环保

Industrial Safety and Environmental Protection 2006年第32卷第8期

August2006

使其在达到危险点之前就被找到,进行维修,减少了大量损失以及对环境的污染。二是运用管道内检测技术,可以为管道维修提供科学的依据,变抢修为计划检修,有计划地更换个别管段,可大大减少管道维修费用,避免了管道维修的盲目性。三是对管道的承载能力心中有数,适时决定是否增压或减压。四是对管道的管径缺陷情况提供了永久的状况记录[3],为研发管道和施工提供有益的参考。

2 内检测技术[2]

管道中可以被检测到的缺陷可以分为3个主要类型: 几何形状异常(凹陷、椭圆变形、位移等); 金属损失(腐蚀、划伤等); 裂纹(疲劳裂纹、应力腐蚀开裂等)。针对上述3种缺陷类型,世界上各大检测专业公司都根据市场和用户的需要研发了多种检测器,并不断更新换代。内检测器按其功能可分为用于检测管道几何形状异常的变形检测器,用于检测管道金属损失的金属检测器,用于裂纹、应力腐蚀开裂检测的裂纹检测器。

2.1 检测管道几何形状异常的变形检测器

管道几何形状的异常多因受到外部机械力或焊接残余应力等原因造成,通过使用适当的检测装置可以检测出各种原因造成的、影响管道有效内径的几何异常现象并确定其程度和位置。

测径器是用于检测、定位和测量管壁几何形状异常的。常用的测径器使用一定排列的机械抓手或有机械抓手的辐射架。机械抓手压着管道内壁并会因横断面的任何变化引起偏移,这些偏移可能是由于一个凹陷、偏圈、褶皱或附着在管壁上的碎屑引起的。捕捉到的偏移信号被转换为电子信号存储到机载的存储器上,将一次运行后的数据取出并使用合适的软件加以分析和显示,从而确定那些可影响到管道完整性的异常点。目前市场上的测径器提供的被测管径范围从100~1500mm不等,其灵敏度通常为管段直径的0.2% ~1%,精度大约为0.1%~2%。

2.2 金属损失检测技术

漏磁(MFL)技术可检测出腐蚀或擦伤造成的管道金属损失缺陷,甚至能够测量到那些不足以威胁管道结构完整性的小缺陷(硬斑点、毛刺、结疤、夹杂物和各种其他异常和缺陷),偶尔也可检测到裂纹缺陷、凹痕和起皱。漏磁技术应用相对较为简单,对检测环境的要求不高,具有很高的可信度,而且可兼用于输油和输气管道。

对于浅、长且窄的金属损失缺陷,MFL信号就难以检测出来。检测精度也受多种因素影响。常规MFL检测器的磁铁方向是沿管道的主轴方向,缺陷产生的磁通扰动较小,因此在探测轴向缺陷方向的精度较差,通过把磁铁方向或磁力线方向调整为绕管道轴向,增大缺陷对磁通的切面积,可增加对轴向缺陷的检测精度。在对管道进行检测时,要求管壁达到完全磁性饱和,因此测试精度与管壁厚度有关,厚度越大,精度越低,其使用的壁厚范围通常在12mm以下。

2.3 裂纹检测技术

裂纹可能由管材的缺陷、材料空隙、夹杂物或凹陷、局部脆性区域及应力、疲劳、腐蚀等造成。裂纹类缺陷是管道中存在的最为严重的缺陷,对管道的威胁极大。

最适于检测裂纹的技术是超声波方法。经过管壁的超声波受到来自管壁的各种不同情况的影响.从而可以测量并描绘出管道的现有状况。超声波检测器的主要优点是能够提供对管壁的定量检测。其提供的内检测数据精度高和置信度高,缺点是需要耦合剂。

一种最新的超声波检测技术即电磁声波传感检测技术(EMAT)正在研发中,该技术的最大优点就是可借助电子声波传感器,使超声波能在一种弹性导电介质中得到激励,而不需要机械接触或液体耦合。该技术利用电磁原理,以新的传感器替代了超声波检测技术中传统的压电传感器。当电磁传感器在管壁上激发出超声波时,波的传播采用以管壁内、外表面作为 波导 的方式进行,当管壁是均匀的,波沿管壁传播只会受到衰减作用,当管壁上有异常出现时,在异常边界处的声阻抗的突变产生渡的反射、折射和漫反射,接收到的波形就会发生明显的改变。由于基于电磁声波传感器的超声波检测最重要的特征是不需要液体耦合剂来确保其工作性能,因此该技术可应用于输气管道,是替代漏磁通检测的有效方法。然而,这种检测技术也同样存在着不足,检测器需距被检物体表面1mm,传递超声波能力相对较低。正是由于这个原因,在许多情况下是通过电磁声来确定其动态范围,且不能使用高频。

3 内检测技术在国内的应用

我国从20世纪80年代开始管道检测技术与设备的研究和应用,先后从国外引进了不同规格的管道腐蚀检测设备。比如中国石油天然气管道局先后从德国、美国等国家进口了几种规格的管道腐蚀检测器,并用从德国进口的D720型超声波管道腐蚀检测器和D720型管道通径检测器,并在管道局所属的一些输油管线进行了现场检测。经过十几年的引进、消化吸收和国产化研制,国内现有管道腐蚀检测器已能满足273~720m m各种口径管道的检测需求,其中自行研制的377mm腐蚀内检测器,1998年研制成功并投入使用,目前已获国家专利,截止目前,已对20多条共计6612km的油气管道进行了内检测[4]。内检测技术的不断推广应用,降低了管道事故的抢修频率,并逐步转为有计划的检修,大大提高了管道的运行可靠程度。

目前我国铺设的输油和输气管道已达30 105km,而且目前正在以1000~2000k m/a的速度铺设新管线[5]。现有管道中多数管道服务都已有20多年,已到了事故的高发期,必须大力应用和发展内检测技术,为我国管道事业的发展提供良好的保障。

4 内检测技术存在的问题及其发展趋势

4.1 目前内检测技术存在的问题

尽管内检测在管道的施工阶段和使用阶段都得到了较为广泛的应用,但是仍然存在着一些的问题。比如: 目前阶段的所有的内检测对于缺陷的探测、描述、定位、及确定大小的可靠性仍不稳定,不精确,需要改进的余地还很大; 检测工具对工作环境的要求极为苛刻(高压、低/高温),检测器在运行中不可避免地会由于运行速率、杂质等引起检测结果

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