(综述)国内外油气管道检测监测技术发展现状-李育忠--201(精)
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国内外油气管道
检测监测技术发展现状*
摘 要:随着管道完整性管理技术水平的迅速发展和油气管道安全运行的实际需要,管道施工质量的检测与在役管道的安全监测技术已受到业界的特别重视,各种管道检测监测技术也随之蓬勃发展起来。文章就当前国内外油气管道检测与监测技术发展状况进行了系统介绍,并指出了未来的发展方向,具体包括管道内检测技术的漏磁检测技术、超声检测技术,管道监测光纤传感技术,管道焊接无损探伤技术的相控阵超声检测技术、数字射线检测技术、超声导波检测技术等。
熟,应用较为广泛,目前仍是大部分检测公司最常用的检测技术。如GEPII、ROSEN等检测公司早已开发出轴向磁场的三轴探头检测设备,并在工业现场广泛应用。三轴探头的检测器能够检测同一柱面上缺陷处磁场的矢量大小、方向及分布,为数据分析建立的数据模型提供了比单轴更为丰富的数据信息,可精确量化金属损失缺陷的几何尺寸,大大提高缺陷的量化精度(图1。
探头漏磁检测技术和螺旋磁场检测技术。超声检测技术方面,除了传统的压电超声技术,应用于天然气管道的电磁超声检测技术也已开始推广应用。同时,为满足特殊工况条件,出现了多功能组合检测器,一次完成各种功能的检测,实现各种检测技术的优势互补。
1.1
漏磁检测技术
1.1.1
轴向磁场检测技术
轴向磁场检测技术发展历史较长,技术比较成
表1当前U T检测器技术指标
名称指标速度范围≤2.4m/s
缺陷最小直径10mm(Pitting配置为5mm缺陷最小深度
1.5mm(Pitting配置为0.4mm
轴向
精度
缺陷定位精度(离最近环焊缝
±0.1m
周向±10°深度量化
壁厚测量分辨率
0.06mm壁厚测量精度
±0.2mm未检测
已检测
表2当前超声波裂纹检测器技术指标
对于轴向狭长缺陷,S M F L比普通M F L检测信号灵敏度明显提高(图5。
1.2
超声检测技术
1.2.1
压电超声检测技术
超声波检测技术由来已久,目前也是无损检测领
域的主要方法,在液体管道中广泛应用。该技术是将超声波探头与管壁垂直入射布置,能够直接测量管道
壁厚减薄的金属损失,灵敏度高,缺陷量化准确。当前UT检测器技术指标详见表1。
关键词:油气管道 检测技术 监测技术DOI :10.3969/j.issn.1002-302x.2012.02.007
李育忠1郑宏丽1贾世民2刘全利3邓凯夫4张金权5
1.中油管道检测技术有限责wenku.baidu.com公司;
2.中国石油天然气管道局;
3.中国石油天然气管道科学研究院;
4.美国南加州大学;
5.中国石油天然气集团公司通信公司
1.1.3
螺旋磁场检测技术
在2011年里约国际管道会议上,TDW公司发表了论文《倾斜漏磁场在线检测技术》,阐述了螺旋漏磁场检测管道金属损失缺陷的优势。而螺旋磁场检测技术正好是轴向和周向磁场检测技术的有机结合(图3。
牵拉试验结果表明,该设备不仅可以检测到轴向狭长的缺陷(传统的M F L不能检测到,也能够检测到周向的缺陷(图4。
1.1.2横向磁场检测技术
传统的轴向磁场检测技术对轴向缺陷较敏感,而对沿管道轴向的纵向金属损失缺陷不敏感,被轴向磁场漏磁检测器发现或者探测到的信号较弱,因此作为常规轴向漏磁检测技术的补充,横向磁场检测器应运而生。它提高了对沿管道轴向狭长金属损失缺陷的检测灵敏度(图2。目前,国际上个别公司开发出横向磁场检测设备,对漏磁检测技术发展具有重要意义。
第一作者简介:李育忠,1969年生,1998年硕士毕业于大庆石油学院化工机械专业,高级工程师,现任中油管道检测技术有限责任公司副经理,长期从事管道检测技术研究与应用工作。
1世界管道内检测技术发展现状
随着油气管道完整性管理理念的兴起,管道内检
测技术也随之得到迅速发展。所谓管道内检测技术,就是在不影响油气管道输送条件下,通过使用智能检测设备(INTELLIGENTPIG完成对管道存在缺陷的检测,并对所发现的缺陷进行适用性评价(F I T N E S S -F O R -PURPOSE以进行科学合理的维修,它不仅可以保障管道安全运行,而且还可以延长管道使用寿命。当前国内外所应用的智能检测器主要以漏磁检测技术(MFL和超声检测技术(UT为典型代表,经过近40多年的发展,得到了工业界的广泛应用,为管道安全运行和科学管理提供了重要决策依据,内检测技术正向更高精度和更好适应性方向发展。由于受到的约束条件较少,漏磁检测技术发展表现更为突出,各种形式的漏磁技术相继涌现,其中,轴向漏磁检测技术发展最早并最为成熟,继之又出现了横向漏磁检测技术、三维
名称指标速度范围<1.5m/s裂纹最小长度30m m
裂纹最小深度
1m m(焊缝处2m m
轴向精度
缺陷定位精度(离最近环焊缝
±0.1m
周向±10°长度量化精度
L >100
±10%L ≤100
±10m m将超声波探头按与管壁以一定角度入射布置,可以检测裂纹类缺陷,这是管道裂纹检测的主要手段,目前国外知名的管道检测公司都拥有该技术。随着管道完整性管理技术水平的不断提高,业主对管道常规超声波检测的需求不断增强。当前超声波裂纹检测器技术指标如表2所示。
果。超声波是最可靠的裂纹检测方法之一,但由于天然气管道中没有耦合剂,因此耦合方法是其研究的重点。目前,美国GEPII公司和德国ROSEN公司已经开发出E M A T检测器,已有商业应用,但某些技术方面还有待改进,尤其对输气量大和站间距较长的管道检测是一个严峻的挑战。据了解,这种技术的检测器还未实现系列化。
1.2.2电磁超声检测技术
从20世纪50年代开始,随着天然气管道的大量使用和传输介质压力的不断提高,因管材产生裂纹引起的安全问题受到了越来越多的关注。由于裂纹形态和分布的特殊性,将常规的腐蚀缺陷检测方法应用于裂纹检测时都显得无能为力。为此,在将管道检测的重点转到裂纹在役检测上的同时,国内外管道无损检测界做了大量的尝试性研究,取得了一些阶段性成
*基金项目:国家863科技项目“油气管道光纤安全预警技术与装备研制”(编号:2006AA06Z242;国家科技支撑项目“油气管道裂纹检测技术研究及装备研制”(编号:2008BAB30B05;中国石油天然气集团公司科技攻关项目“长输油气管道及储运系统安全无损检测新技术研究”(编号:2008A-3002。
检测监测技术发展现状*
摘 要:随着管道完整性管理技术水平的迅速发展和油气管道安全运行的实际需要,管道施工质量的检测与在役管道的安全监测技术已受到业界的特别重视,各种管道检测监测技术也随之蓬勃发展起来。文章就当前国内外油气管道检测与监测技术发展状况进行了系统介绍,并指出了未来的发展方向,具体包括管道内检测技术的漏磁检测技术、超声检测技术,管道监测光纤传感技术,管道焊接无损探伤技术的相控阵超声检测技术、数字射线检测技术、超声导波检测技术等。
熟,应用较为广泛,目前仍是大部分检测公司最常用的检测技术。如GEPII、ROSEN等检测公司早已开发出轴向磁场的三轴探头检测设备,并在工业现场广泛应用。三轴探头的检测器能够检测同一柱面上缺陷处磁场的矢量大小、方向及分布,为数据分析建立的数据模型提供了比单轴更为丰富的数据信息,可精确量化金属损失缺陷的几何尺寸,大大提高缺陷的量化精度(图1。
探头漏磁检测技术和螺旋磁场检测技术。超声检测技术方面,除了传统的压电超声技术,应用于天然气管道的电磁超声检测技术也已开始推广应用。同时,为满足特殊工况条件,出现了多功能组合检测器,一次完成各种功能的检测,实现各种检测技术的优势互补。
1.1
漏磁检测技术
1.1.1
轴向磁场检测技术
轴向磁场检测技术发展历史较长,技术比较成
表1当前U T检测器技术指标
名称指标速度范围≤2.4m/s
缺陷最小直径10mm(Pitting配置为5mm缺陷最小深度
1.5mm(Pitting配置为0.4mm
轴向
精度
缺陷定位精度(离最近环焊缝
±0.1m
周向±10°深度量化
壁厚测量分辨率
0.06mm壁厚测量精度
±0.2mm未检测
已检测
表2当前超声波裂纹检测器技术指标
对于轴向狭长缺陷,S M F L比普通M F L检测信号灵敏度明显提高(图5。
1.2
超声检测技术
1.2.1
压电超声检测技术
超声波检测技术由来已久,目前也是无损检测领
域的主要方法,在液体管道中广泛应用。该技术是将超声波探头与管壁垂直入射布置,能够直接测量管道
壁厚减薄的金属损失,灵敏度高,缺陷量化准确。当前UT检测器技术指标详见表1。
关键词:油气管道 检测技术 监测技术DOI :10.3969/j.issn.1002-302x.2012.02.007
李育忠1郑宏丽1贾世民2刘全利3邓凯夫4张金权5
1.中油管道检测技术有限责wenku.baidu.com公司;
2.中国石油天然气管道局;
3.中国石油天然气管道科学研究院;
4.美国南加州大学;
5.中国石油天然气集团公司通信公司
1.1.3
螺旋磁场检测技术
在2011年里约国际管道会议上,TDW公司发表了论文《倾斜漏磁场在线检测技术》,阐述了螺旋漏磁场检测管道金属损失缺陷的优势。而螺旋磁场检测技术正好是轴向和周向磁场检测技术的有机结合(图3。
牵拉试验结果表明,该设备不仅可以检测到轴向狭长的缺陷(传统的M F L不能检测到,也能够检测到周向的缺陷(图4。
1.1.2横向磁场检测技术
传统的轴向磁场检测技术对轴向缺陷较敏感,而对沿管道轴向的纵向金属损失缺陷不敏感,被轴向磁场漏磁检测器发现或者探测到的信号较弱,因此作为常规轴向漏磁检测技术的补充,横向磁场检测器应运而生。它提高了对沿管道轴向狭长金属损失缺陷的检测灵敏度(图2。目前,国际上个别公司开发出横向磁场检测设备,对漏磁检测技术发展具有重要意义。
第一作者简介:李育忠,1969年生,1998年硕士毕业于大庆石油学院化工机械专业,高级工程师,现任中油管道检测技术有限责任公司副经理,长期从事管道检测技术研究与应用工作。
1世界管道内检测技术发展现状
随着油气管道完整性管理理念的兴起,管道内检
测技术也随之得到迅速发展。所谓管道内检测技术,就是在不影响油气管道输送条件下,通过使用智能检测设备(INTELLIGENTPIG完成对管道存在缺陷的检测,并对所发现的缺陷进行适用性评价(F I T N E S S -F O R -PURPOSE以进行科学合理的维修,它不仅可以保障管道安全运行,而且还可以延长管道使用寿命。当前国内外所应用的智能检测器主要以漏磁检测技术(MFL和超声检测技术(UT为典型代表,经过近40多年的发展,得到了工业界的广泛应用,为管道安全运行和科学管理提供了重要决策依据,内检测技术正向更高精度和更好适应性方向发展。由于受到的约束条件较少,漏磁检测技术发展表现更为突出,各种形式的漏磁技术相继涌现,其中,轴向漏磁检测技术发展最早并最为成熟,继之又出现了横向漏磁检测技术、三维
名称指标速度范围<1.5m/s裂纹最小长度30m m
裂纹最小深度
1m m(焊缝处2m m
轴向精度
缺陷定位精度(离最近环焊缝
±0.1m
周向±10°长度量化精度
L >100
±10%L ≤100
±10m m将超声波探头按与管壁以一定角度入射布置,可以检测裂纹类缺陷,这是管道裂纹检测的主要手段,目前国外知名的管道检测公司都拥有该技术。随着管道完整性管理技术水平的不断提高,业主对管道常规超声波检测的需求不断增强。当前超声波裂纹检测器技术指标如表2所示。
果。超声波是最可靠的裂纹检测方法之一,但由于天然气管道中没有耦合剂,因此耦合方法是其研究的重点。目前,美国GEPII公司和德国ROSEN公司已经开发出E M A T检测器,已有商业应用,但某些技术方面还有待改进,尤其对输气量大和站间距较长的管道检测是一个严峻的挑战。据了解,这种技术的检测器还未实现系列化。
1.2.2电磁超声检测技术
从20世纪50年代开始,随着天然气管道的大量使用和传输介质压力的不断提高,因管材产生裂纹引起的安全问题受到了越来越多的关注。由于裂纹形态和分布的特殊性,将常规的腐蚀缺陷检测方法应用于裂纹检测时都显得无能为力。为此,在将管道检测的重点转到裂纹在役检测上的同时,国内外管道无损检测界做了大量的尝试性研究,取得了一些阶段性成
*基金项目:国家863科技项目“油气管道光纤安全预警技术与装备研制”(编号:2006AA06Z242;国家科技支撑项目“油气管道裂纹检测技术研究及装备研制”(编号:2008BAB30B05;中国石油天然气集团公司科技攻关项目“长输油气管道及储运系统安全无损检测新技术研究”(编号:2008A-3002。