3-内检测技术
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• 检测之前应清管；
• 预先评价沉积物的历史数据，如氧化物、尘、
石蜡等；
• 经常清管作业有助于制定检测方案；
• 服务商应提出清管的要求。
33
6、信息收集
• 在初步计划阶段应该复验并识别物理约束；
• 给承包商提供尽可能多的信息； • 和承包商讨论清管的信息； • 对较老的设施，补充现场信息。
34
补充信息
27
管道机械特征
• 场地弯曲和河流穿越处——高土体运动的敏感性； • 内涂层——某些工具对内涂层有所损害； • T型结构——使检测器失速； • 管道上安装的设备：如孔板流量计（气体管线）、压 力罐（原油管线）、y-型分支接头和斜接弯头等；
• 自燃材料——特别是硫化亚铁，应防止火灾。
28
3、介质类型、流量和速度
3
必要性
• 政府法规、安全和环境保护要求； • 基线检测和周期性检测
– 基线检测建立管道基本资料
– 周期性检测是对缺陷监控的重要手段
• 为管道安全运行和合理维护提供科学依据。
4
内检测技术ห้องสมุดไป่ตู้国内的应用
1989年从德国引进第一台φ273、 φ529、 φ720漏磁检测器。
先后检测
鲁宁线 阿塞线
根据超声导波在管壁中的传播特性检测裂纹。
18
• 裂纹缺陷的检测尽管已经成功，但：
–检测灵敏度低；
–数据解释难(大量的假数据显示)；
–检测的费用高；
–可靠性有待提高。
• 可靠地检测裂纹仍然具有挑战性。
19
（3）几何检测工具
• 检测凹坑、皱折、椭圆度等几何
缺陷.
• 原理：
–机械测径装置
–电磁
• 管子变形工具
• 电池节：为检测装置在管道中长时间工作提供充足的电能。
8
金属损失检测
• 漏磁信号与缺陷
9
• 常规分辨率分类检测缺陷； • 高分辨率能进行缺陷几何尺寸的详细鉴别和定位，进行分 类。此外，可以使用更先进的缺陷评价方法； • 横向磁通泄漏（MFL）工具在圆周方向上磁化管道。这类
工具对轴向缺陷较敏感。
–为不在原始设计/建设的详细说明范围内的区域提供参
考。
23
存在问题
• 所有的内检测器对于缺陷的探测、描述、定位及确定大小 的可靠性仍不稳定； • 检测器的工作环境极其苛刻（高压、低/高温），检测器 不可避免地由于运行速率、杂质等引起检测结果偏差或设 备损坏； • 分析检测结果的方法不一致。 • 完成检测是一个多步骤的过程，取决于算法与判读人员的 经验。 • 目前还没有针对如何诊断、分析、识别三维缺陷大小的推 荐做法。
• 有文献来源的内部考查
– 图纸、测量记录等； – 焊缝总数和接头长度记录； – 购货记录； – 测径器运行记录； – 常规清管器运行结果； – 测量盘运行；
– 第三方施工活动记录
• 实地考察——服务商和运营商实地考察设施 • 以前的检测
35
素：
–消除气体圈闭； –支路气体引起的污染； –经过阀门、支管等处液体数量减少；
–控制段塞流的速度。
31
• 管道的几何检测（测径器） • 确保后续工具通过：
–首先运行测径器；
–制定对于测径/弯曲数据的响应计划； –如果有必要，可运行模拟检测工具； –在测径/弯曲检测过程中，使用统一基准。
32
5、清管
24
2、检测作业应考虑的因素
• 不仅要选择合适的检测器，还要评价管道系统本身对 检测作业的适用性。 • 考虑的因素
– 管道特征；
– 介质类型、流量和速度； – 检测方式； – 清管； – 信息收集。
25
（1）管道特征
• 收、发球筒：
–永久性或临时性的均可；
–有效的工作空间：装、卸检测器的作业的空间；
10
漏磁检测技术的特点
优点：
– 应用相对较为简单，对检测环境的要求不高，具有较高的可信度， 而且可兼用于输油和输气管道
缺点：
– 对于很浅、长且宽的金属损失缺陷，难以检测。 – 测试精度与管壁厚有关，厚度越大，精度越低。其使用范围通常 在12mm以下。 – 运行速度影响检测结果的准确性。
11
金属损失检测
–利用惯性制导提供凹坑或其
他变形的时钟位置
20
几何检测数据
• 局部变形（如凹陷）用内径与名义管径的绝对偏离的百分
比度量；
• 常规的测径器能够用于确定尺寸、壁厚变化以及其他潜在
的变形限制；
• 更多成熟的变形工具可识别最大偏离、周向位置、曲率、 形状、翘曲和褶皱等，具有提供更精确量化管道变形的能 力。
第三章 油气管道内检测技术
中国石油大学（北京） 帅健 机械与储运工程学院
内容概要
• 内检测工具 • 内检测作业应考虑的因素
2
1、内检测工具介绍
• 20世纪60年代，在美国诞生了 管道内检测器，称Smart Pig & Intelligence Pig，是一种 集成了多种技术的高技术装置。 • 内检测也称为在线检测，内检 测器在管道内由输送介质推动， 在移动过程中检测管壁，不需 要中断管线运行。 • 内检测已经是管道完整性管理 的首要（常规）手段。
14
（2）裂纹检测技术
• 裂纹检测仍然是一项挑战性的工作，尝试过用多 种无损检测技术：
– 超声
– 横向漏磁通
– 弹性波 – 超声导波 – 远场涡流
15
超声
• 超声是唯一取得成功的管道裂纹检测技术 • 和检测金属损失不同的是，采用的是45剪切波。
16
弹性波
• 从充满液体的轮子发射超声波
17
EMAT (电磁声能转换装置)
如果管壁没有缺陷,则磁力线封闭于管
壁之内，均匀分布。如果管内壁或外壁
有缺陷,磁通路变窄，磁力线发生变形,
部分磁力线将穿出管壁产生漏磁。
漏磁检测器的基本原理
7
漏磁检测器结构：
• 驱动节：装有皮碗产生压差推动装置行走和清管工作；
• 测量节：励磁装置和传感器，产生和测量漏磁信号； • 计算机节：是系统的核心，测量过程控制和测量数据的处理与存储；
超声检测器——超声回波技术，压缩波。
12
超声检测
• 超声检测扫描管道壁厚，可得到缺陷的河床表面， 容许采用先进的缺陷评价方法。
13
金属损失检测
漏磁与超声检测技术比较 • 漏磁检测属于间接测量，对管道介质、环境等因 素要求较超声波方法宽松，目前普遍采用； • 超声检测直接测量管道壁厚，虽然检测结果精确 度较高，但其对管道的清洁度要求较高，同时还 要求有耦合剂，限制了其应用范围。
花格线
秦京线 陕京输气管道 西气东输 中石化鲁宁
5
检测工具
• 自六十年代以来，经历了数代技术改造，形成了 四类特定功能的管道内检测装置：
–金属损失——腐蚀缺陷等 –裂纹——应力腐蚀裂纹等 –几何——管壁凹陷、压扁 –测绘——路径
6
（1）金属损失检测
ＭＦＬ技术——漏磁通量泄漏检测技术
21
（4）测绘工具
• 采用精密惯性制导仪器，记录管道极微小的移动；
• 用于测绘管道的纵断面和路径；
• 与GPS联合使用能为地质断层、沉陷区、永冻土地区等提
供优良的监测。
22
测绘工具
• 高精度提供真实空间坐标：
–所有缺陷的坐标； –弯曲应变/曲率；
–绝对弯曲应变；
–监测土体或其它外部因素导致的管线移动；
• 某些介质可能损坏检测器（如腐蚀性介质）；
• 不充足流；
• 限制正常产品流量；
• 速度调节：加旁通。
29
4、检测方式
• 磁通泄漏测量（MFL）可以在气体管道和液体
管道内进行，但应该考虑产品的组分。
• 超声波探伤（UT）测量：最适合液体管道，在
检测之前应验证检测工具对液体的适配性。
30
• 气体管道，在“段塞”流中工具，应考虑的因
–足够的球筒长度：容纳检测器。
26
管道机械特征——防止损害或堵塞工具
• 内径变化（如变形、凹痕、缩径、单向阀等）； • 探针； • 土壤移动的区域； • 管壁厚度（通过厚壁管道比薄壁管道需要更大的压力差）；
• 弯头（大多数能够通过3D的弯曲半径）；
• 反向弯曲（弯头之间没有直管段）——存在障碍或是卡住 的危险； • 阀门——阀挡板应该尽可能的处于全开位置；
• 预先评价沉积物的历史数据，如氧化物、尘、
石蜡等；
• 经常清管作业有助于制定检测方案；
• 服务商应提出清管的要求。
33
6、信息收集
• 在初步计划阶段应该复验并识别物理约束；
• 给承包商提供尽可能多的信息； • 和承包商讨论清管的信息； • 对较老的设施，补充现场信息。
34
补充信息
27
管道机械特征
• 场地弯曲和河流穿越处——高土体运动的敏感性； • 内涂层——某些工具对内涂层有所损害； • T型结构——使检测器失速； • 管道上安装的设备：如孔板流量计（气体管线）、压 力罐（原油管线）、y-型分支接头和斜接弯头等；
• 自燃材料——特别是硫化亚铁，应防止火灾。
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3、介质类型、流量和速度
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必要性
• 政府法规、安全和环境保护要求； • 基线检测和周期性检测
– 基线检测建立管道基本资料
– 周期性检测是对缺陷监控的重要手段
• 为管道安全运行和合理维护提供科学依据。
4
内检测技术ห้องสมุดไป่ตู้国内的应用
1989年从德国引进第一台φ273、 φ529、 φ720漏磁检测器。
先后检测
鲁宁线 阿塞线
根据超声导波在管壁中的传播特性检测裂纹。
18
• 裂纹缺陷的检测尽管已经成功，但：
–检测灵敏度低；
–数据解释难(大量的假数据显示)；
–检测的费用高；
–可靠性有待提高。
• 可靠地检测裂纹仍然具有挑战性。
19
（3）几何检测工具
• 检测凹坑、皱折、椭圆度等几何
缺陷.
• 原理：
–机械测径装置
–电磁
• 管子变形工具
• 电池节：为检测装置在管道中长时间工作提供充足的电能。
8
金属损失检测
• 漏磁信号与缺陷
9
• 常规分辨率分类检测缺陷； • 高分辨率能进行缺陷几何尺寸的详细鉴别和定位，进行分 类。此外，可以使用更先进的缺陷评价方法； • 横向磁通泄漏（MFL）工具在圆周方向上磁化管道。这类
工具对轴向缺陷较敏感。
–为不在原始设计/建设的详细说明范围内的区域提供参
考。
23
存在问题
• 所有的内检测器对于缺陷的探测、描述、定位及确定大小 的可靠性仍不稳定； • 检测器的工作环境极其苛刻（高压、低/高温），检测器 不可避免地由于运行速率、杂质等引起检测结果偏差或设 备损坏； • 分析检测结果的方法不一致。 • 完成检测是一个多步骤的过程，取决于算法与判读人员的 经验。 • 目前还没有针对如何诊断、分析、识别三维缺陷大小的推 荐做法。
• 有文献来源的内部考查
– 图纸、测量记录等； – 焊缝总数和接头长度记录； – 购货记录； – 测径器运行记录； – 常规清管器运行结果； – 测量盘运行；
– 第三方施工活动记录
• 实地考察——服务商和运营商实地考察设施 • 以前的检测
35
素：
–消除气体圈闭； –支路气体引起的污染； –经过阀门、支管等处液体数量减少；
–控制段塞流的速度。
31
• 管道的几何检测（测径器） • 确保后续工具通过：
–首先运行测径器；
–制定对于测径/弯曲数据的响应计划； –如果有必要，可运行模拟检测工具； –在测径/弯曲检测过程中，使用统一基准。
32
5、清管
24
2、检测作业应考虑的因素
• 不仅要选择合适的检测器，还要评价管道系统本身对 检测作业的适用性。 • 考虑的因素
– 管道特征；
– 介质类型、流量和速度； – 检测方式； – 清管； – 信息收集。
25
（1）管道特征
• 收、发球筒：
–永久性或临时性的均可；
–有效的工作空间：装、卸检测器的作业的空间；
10
漏磁检测技术的特点
优点：
– 应用相对较为简单，对检测环境的要求不高，具有较高的可信度， 而且可兼用于输油和输气管道
缺点：
– 对于很浅、长且宽的金属损失缺陷，难以检测。 – 测试精度与管壁厚有关，厚度越大，精度越低。其使用范围通常 在12mm以下。 – 运行速度影响检测结果的准确性。
11
金属损失检测
–利用惯性制导提供凹坑或其
他变形的时钟位置
20
几何检测数据
• 局部变形（如凹陷）用内径与名义管径的绝对偏离的百分
比度量；
• 常规的测径器能够用于确定尺寸、壁厚变化以及其他潜在
的变形限制；
• 更多成熟的变形工具可识别最大偏离、周向位置、曲率、 形状、翘曲和褶皱等，具有提供更精确量化管道变形的能 力。
第三章 油气管道内检测技术
中国石油大学（北京） 帅健 机械与储运工程学院
内容概要
• 内检测工具 • 内检测作业应考虑的因素
2
1、内检测工具介绍
• 20世纪60年代，在美国诞生了 管道内检测器，称Smart Pig & Intelligence Pig，是一种 集成了多种技术的高技术装置。 • 内检测也称为在线检测，内检 测器在管道内由输送介质推动， 在移动过程中检测管壁，不需 要中断管线运行。 • 内检测已经是管道完整性管理 的首要（常规）手段。
14
（2）裂纹检测技术
• 裂纹检测仍然是一项挑战性的工作，尝试过用多 种无损检测技术：
– 超声
– 横向漏磁通
– 弹性波 – 超声导波 – 远场涡流
15
超声
• 超声是唯一取得成功的管道裂纹检测技术 • 和检测金属损失不同的是，采用的是45剪切波。
16
弹性波
• 从充满液体的轮子发射超声波
17
EMAT (电磁声能转换装置)
如果管壁没有缺陷,则磁力线封闭于管
壁之内，均匀分布。如果管内壁或外壁
有缺陷,磁通路变窄，磁力线发生变形,
部分磁力线将穿出管壁产生漏磁。
漏磁检测器的基本原理
7
漏磁检测器结构：
• 驱动节：装有皮碗产生压差推动装置行走和清管工作；
• 测量节：励磁装置和传感器，产生和测量漏磁信号； • 计算机节：是系统的核心，测量过程控制和测量数据的处理与存储；
超声检测器——超声回波技术，压缩波。
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超声检测
• 超声检测扫描管道壁厚，可得到缺陷的河床表面， 容许采用先进的缺陷评价方法。
13
金属损失检测
漏磁与超声检测技术比较 • 漏磁检测属于间接测量，对管道介质、环境等因 素要求较超声波方法宽松，目前普遍采用； • 超声检测直接测量管道壁厚，虽然检测结果精确 度较高，但其对管道的清洁度要求较高，同时还 要求有耦合剂，限制了其应用范围。
花格线
秦京线 陕京输气管道 西气东输 中石化鲁宁
5
检测工具
• 自六十年代以来，经历了数代技术改造，形成了 四类特定功能的管道内检测装置：
–金属损失——腐蚀缺陷等 –裂纹——应力腐蚀裂纹等 –几何——管壁凹陷、压扁 –测绘——路径
6
（1）金属损失检测
ＭＦＬ技术——漏磁通量泄漏检测技术
21
（4）测绘工具
• 采用精密惯性制导仪器，记录管道极微小的移动；
• 用于测绘管道的纵断面和路径；
• 与GPS联合使用能为地质断层、沉陷区、永冻土地区等提
供优良的监测。
22
测绘工具
• 高精度提供真实空间坐标：
–所有缺陷的坐标； –弯曲应变/曲率；
–绝对弯曲应变；
–监测土体或其它外部因素导致的管线移动；
• 某些介质可能损坏检测器（如腐蚀性介质）；
• 不充足流；
• 限制正常产品流量；
• 速度调节：加旁通。
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4、检测方式
• 磁通泄漏测量（MFL）可以在气体管道和液体
管道内进行，但应该考虑产品的组分。
• 超声波探伤（UT）测量：最适合液体管道，在
检测之前应验证检测工具对液体的适配性。
30
• 气体管道，在“段塞”流中工具，应考虑的因
–足够的球筒长度：容纳检测器。
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管道机械特征——防止损害或堵塞工具
• 内径变化（如变形、凹痕、缩径、单向阀等）； • 探针； • 土壤移动的区域； • 管壁厚度（通过厚壁管道比薄壁管道需要更大的压力差）；
• 弯头（大多数能够通过3D的弯曲半径）；
• 反向弯曲（弯头之间没有直管段）——存在障碍或是卡住 的危险； • 阀门——阀挡板应该尽可能的处于全开位置；