城镇燃气管道中漏磁检测技术的应用

城镇燃气管道中漏磁检测技术的应用
摘要：近年来，我国的城镇化进程有了很大进展，燃气管道建设在城镇建设中，是一项非常重要的内容。

目前在诸多检测技术中，管道漏磁检测技术是国内
外油气长输管道内检测领域普遍应用的检测技术，但在城镇燃气管道中的应用却
是少之又少。

本文首先分析了漏磁检测技术原理，其次探讨了漏磁检测技术在燃
气管道检测中的应用，以供参考。

关键词：漏磁检测；城镇燃气；管道完整性管理
引言
20世纪30年代，国外已有科研人员对漏磁检测技术进行理论研究，而国内
漏磁检测技术理论研究工作是从20世纪80年代逐步开展的。

虽然国内漏磁检测
技术理论研究起步较晚，但是经过科研人员的深入学习和不断探索，相关研究工
作已经有了较大发展，取得了大量、全面、可靠的研究成果，已达到国际较高水平。

1漏磁检测技术原理
漏磁检测技术是基于铁磁管材具有高磁导率，当管道在外加磁场的作用下被
磁化时，其表面或者近表面的缺陷就会形成漏磁场，然后通过检测漏磁场的变化
而确定缺陷位置及范围大小这一原理研发而成。

若管道内没有缺陷，则管道内的
磁感应线会被约束在管壁中且均匀分布，几乎没有磁场存在；若管道的管壁存在
缺陷，则其磁导率就会变小，磁阻增大，磁感应线会发生变形，一些磁感应线便
会穿过管壁产生漏磁场，再通过磁感应传感器接收漏磁场信号，并传入计算机系
统中进行进一步的分析，明确缺陷位置、宽度及深度。

漏磁检测技术应用过程中，漏磁检测器是最重要的设备。

漏磁检测器通常为节状结构并且各节之间均是通过
万向节进行连接，这样可以更顺利地通过管道弯头。

漏磁检测器的动力节上安装
有略大于管道内径的橡胶碗，这样可以消除管道介质流动阻力的不利影响，从而
使漏磁检测器在管道中更加顺畅地前进。

而在测量节上布置有数十个甚至上百个
磁敏探头，且每个探头中都包括几个不同的检测通道用来检测不同方向上的漏磁场。

且探头排列得越紧密则缺陷处漏磁场检测的结果越准确、完整。

2漏磁检测技术在燃气管道检测中的应用
2.1检测方式优化
漏磁检测是长输管道在线检测常用的无损检测手段，但其清晰度不高。

单少
卿等将主探头与IDOD探头结合，提出一种改变传感器设置密度、检测维度及采
样频率等的解决方案，同时优化采集系统设计，实现数据的高清晰度采集，实验
证明，缺陷特征参数的检测结果最大误差仅为9.8%。

漏磁检测方法一般应用于钢板、管道直段等简单的检测对象，通过对基础理论进行深入研究，利用有限元仿
真软件建立了特殊部件和复杂结构的磁场模型，并得到了相关缺陷信号分量及其
分布规律。

经实验验证，该模型对于管道补板、弯头和隔热油管内外管的缺陷均
具有较好的检测能力，为复杂检测对象的漏磁检测技术应用提供了一个良好的研
究思路。

为减轻设备重量、增强设备的可控性，戴光等设计了一种永磁铁与电磁
铁复合励磁的磁化模型，即多路并联复合励磁模型，其特点是可以调节励磁强度。

通过仿真软件模拟改变磁场特性和缺陷参数，得到缺陷影响磁场分布的特性，并
通过实验验证了多路并联复合励磁模型的可行性。

2.2发送漏磁检测设备
1）对收发球筒进行检查。

即检查拟燃气管道沿线的所有阀门，确保其都处
于开启的状态，而且也不能有渗漏的地方；综合考虑四周环境条件及安全影响因
素后确定收发球位置；全面检查一遍拟检测燃气管道沿线的压缩机，保证其都处
于正常运行状态；在开展上述检查工作的同时，把漏磁检测设备及其他相关设备
运到发球筒区域。

2）现场调试好漏磁检测设备，确保其性能。

待漏磁检测设备
及其他相关设备（如托架等）都运到现场之后，开始进行设备的安装及调试。

首
先在收发球筒处把托架按要求安装好且在发送漏磁检测设备之前1h内再检查一
遍设备性能，确保漏磁检测设备性能良好、运行正常。

待做完设备安装及调试工
作后，把漏磁检测设备放到发球筒中，打开发球筒的管线并向其内部灌注天然气，待注满天然气之后开启沿途的所有管道阀门，使漏磁检测设备在气压的推动作用
下向前运行。

待确认漏磁检测设备离开发球筒之后，要实时追踪漏磁检测设备，
并检查收球筒的工作状态，确保其运行状态良好，从而可以按时保质保量地完成
漏磁检测设备回收工作。

另外，也要关注燃气管道沿线压缩机的工作状态，保证
其始终能达到作业要求，进而保证管道中天然气流量始终都处于稳定状态。

3）
实时、准确了解漏磁检测设备的工作状态。

待漏磁检测设备进到燃气管道中进行
检测之后，燃气管道入口位置的工作人员要每间隔15min记录一次入口位置的压力、温度和流量等有关信息。

同时，在压缩机站的工作人员也要详细记录有关压
缩机的运行信息、燃料量、润滑油量等信息。

在地表上合适的位置布置标记盒，
以便确认和记录漏磁检测设备通过各标记盒的时间。

2.3长输管道内壁腐蚀缺陷识别
为了确保识别过程中不会受到管壁内部环境条件的影响，装置的每个构成都
是将橡皮碗作为与管道之间的支撑，各节之间的连接是通过万向节实现的，通过
这样的方式确保连接当识别管道出现转弯处，或装置在识别行进过程中出现撞击时，可以通过自我调节的方式保证识别工作的顺利进行。

在具体的识别过程中，
测量节的磁化装置发射磁感应射线扫描管壁内壁，霍尔元件传感器应根据管道的
不同规格调节射线的发射范围，确保管壁识别结果的完整性。

由于管道内壁的磁
感应强度相对一致，因此，当出现漏磁信号时，利用前置放大装置对该数据进行
标记。

磁化装置中的磁钢、衬铁和钢刷对待测管壁进行磁化时，管壁内会产生磁
通现象，在钢刷的作用下将其产生磁力线进行聚集处理，聚集的标准即所有磁力
线均可以通过管壁，通过这样的方式实现对管壁缺陷的精准识别。

辅助测量节中
主要是对传感器中检测到的磁场信号进行分析，判断管道壁内是否存在腐蚀缺陷。

不仅如此，考虑到磁力线会受管道内部温度、压力以及装置的影响而在密度上出
现一定的差异，辅助传感器也会实时采集识别环境中的上述信息，并对指标出现
异常的参数进行矫正，以此调节磁力线密度，确保识别结果的准确性。

2.4脉冲漏磁物理特性
脉冲漏磁检测技术结合脉冲涡流检测技术和漏磁检测技术的特点，即在传统
漏磁磁轭上加装励磁线圈，激励信号为一定占空比的脉冲方波，在磁路中产生可
控的脉冲瞬态磁场，以获得比常规漏磁检测更多的缺陷信息。

张韬等通过对脉冲
漏磁检测原理的研究，设计了一套检测方法，采取硬件（调整激励线圈和激励信号）与软件（采集信号的小波去噪处理和差分处理）相结合的信号处理方法，对
缺陷瞬态漏磁场信息进行差分信号分析，以得到缺陷体积信息；通过对过零时间
进行分析，可以得到缺陷深度信息；实验证明，该检测方法对10mm厚铁磁性材
料的表面和下表面缺陷具有良好的识别效果。

脉冲磁场在铁磁性材料中会产生涡
流效应，对涡流效应特点进行研究，有助于对脉冲漏磁场信号特点的把握。

费骏
骉等对脉冲漏磁检测中的涡流效应进行了深入研究，分析瞬态磁场和感生涡流效
应间的相互影响，得到感生涡流密度峰值时间与缺陷深度之间的关系。

结语
因城镇燃气管道具有作业环境复杂、管线分布复杂等特点，漏磁检测技术难
以实现对其实施在线检测。

因此，未来漏磁检测技术设备需要升级成更好的通过
能力及更强的适应性，为更多的城镇燃气管道提供检测服务。

通过漏磁检测技术，推进城镇燃气管道完整性管理，实现城镇燃气管道缺陷完整性评价的可视化管理，提供基于内检测的管道剩余强度评价和剩余寿命预测功能，对各类缺陷提出修复
建议，有效延长管道的全生命使用周期。

参考文献
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