油气管道内检测技术

港口科技•中国港口协会科学技术奖优秀成果油气管道内检测技术
毕建阳
（烟台港集团有限公司，山东烟台264000）
摘要：为减缓油气管道腐蚀，保证长输管道运输安全，通过管道内检测技术进行检测，并
记录管体变形和磁场变化，转化为可视图像。

根据检测图像，确认管壁实际情况，并以此
制定管道维修计划，提高查找管道薄弱点效率和修复效率。

关键词：油气管道；内检测技术;漏磁检测；几何变形检测
0引言
烟淄输油管道是烟台港液化油品储运体系的重要组成部分之一,全长约540km,起点为烟台港西港区，途经烟台、青岛、潍坊、淄博、东营、滨州等6个地级市，其主要功能是将港口接卸的油品输送至上述各地炼油厂，是连结上游油品贸易商和下游用户的纽带，与港口是一体化工程,相互依托。

烟淄输油管道依托烟台港西港区3个5万~10万吨级液化油品码头和30万吨级原油码头,可充分发挥烟台港西港区深水码头的优势，使港口液化油品的直接腹地向内陆延伸，打造一条全新的能源物流通道，形成码头接卸、保税仓储、管道输送构成的综合物流体系。

该管道材质为钢管，建设期近5a,由于建设周期长，穿越地区地形复杂，野外环境条件恶劣，施工难度较大，地下管道难免会产生各类腐蚀。

管道受到腐蚀后,管道壁厚度下降，将导致管道最大承压能力下降。

在不知情的情况下，若仍按照管道设计运行压力继续运行，极易导致管道破裂，输送介质泄漏,发生安全事故,带来经济损失和环境污染，造成较严重的社会影响。

因此，如何经济、有效、准确地评估地下钢质管道的现有状态并准确查找管道薄弱点,是必须解决的问题。

1管道检测常规技术
为达到对管道状况有全面准确的掌握，防止管道事故的发生，长期以来行业内研究开发许多方法和技术,管道检测水平不断提高。

国内早期采用水压试验方法对管道进行检测，该方法只能证明水压试验时管道哪些部分不能承受试验压力.并不能提供管道的详细信息，而且，水压试验需要停止输送进行试验,检测成本较大。

利用检测器进行检测，是在不停输的情况下检测管道状况,不仅成本低而且可靠性高。

管道检测根据检测设备所处位置不同可分为管道外检测和管道内检测等2大类。

外检测是将检测设备放在管道外部掌握有关管道的情况,例如对管道的防腐层和水下埋深情况的探测。

内检测是指将检测器放在管道内，通过管道中的介质在检测器上的皮碗前后形成的压差，使之在管道中随介质运动，检测器将管道情况信息采集并储存起来，然后利用计算机对记录到的管道信息进行分析，从而掌握管道的状况。

该方法可用于检测管道的变形、腐蚀和缺陷等。

目前，常用的内检测器主要有基于超声波原理的检测器和基于漏磁原理的检测器等2种。

前者利用超声波直接测量管道壁厚度，从而发现管道壁由于腐蚀等原因导致的厚度变化。

后者则是通过检测器上的磁铁将经过的管道磁化，磁力线在管壁中通过，但当管道上有缺陷时，该缺陷所在处的磁通量会发生变化。

检测器根据此原理将管道上各处磁通量变化情况进行记录，经分析后确定管道状况。

前者检测的优点是准确性高,但要求
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在检测前彻底清除管道内残留的蜡质。

后者对管道清洁状况的要求相对较低，比较适合烟淄输油管道输送油品多变、含蜡质较高的特点，且虽然检测精度与超声波检测器相比较低，测定管道轴向裂缝有一定困难，但能完全满足管道检测和维修的精度要求。

2内检测技术
2.1工作原理
漏磁检测是以测量被磁化的铁磁材料工件表面的磁场强度为依据,判断工件是否有缺陷,并判断工件缺陷的大小。

若被检测的工件表面是光滑、无缺陷且内部是没有杂质的，那么磁通则会全部通过被检测的工件;若被检测的工件是有缺陷的，那么在缺陷处以及缺陷周边的磁阻就会增大，导致磁场发生变形。

磁通分布情况为:多数磁通在工件内部绕开缺陷；少数磁通穿过缺陷;也会有部分磁通离开工件内部的上下表面通过空气绕开内部缺陷。

漏磁通量可通过霍尔元件测量得到,所得信号强弱程度取决于管道内的情况。

在漏磁检测时,因检测元件需紧贴管壁运行，因此当遇到管壁变形等情况时，极易发生卡堵等意外。

为保证漏磁检测平稳进行，在进行漏磁检测前先进行几何变形检测。

几何变形检测器通过性较为良好，能准确判断管体变形程度以及判断管道能否支持漏磁检测器通过。

2.2检测器的选择
2.2.1几何变形检测器的选择
烟淄输油管线干线管直径为711mm,正和支线管直径为457mm,京博支线管直径为406.4mm,金诚支线管直径为355.6mm,汇丰支线管直径为323.9mm。

烟淄输油管道存在干支线管直径不统一的情况，因而在检测器的选择上，应选择接触式检测器。

此类检测器的优势在于能通过改变检测臂数量来适应不同直径的管道,能经济有效地解决烟淄输油管道各个管线管道直径不统一的问题。

28英寸几何变形检测器（干线检测）结构图见图1。

图128英寸几何变形检测器（干线检测）结构图
2.2.2漏磁检测器的选择
漏磁检测器的选择原则与几何变形检测器的选择原则相同,应首选保证检测精度。

漏磁检测器分为3节，前端为电脑/动力节，中间为测量节，最后面为电池/里程轮节。

漏磁检测器干线检测结构见图2。

a）漏磁检测器（干线检测）结构示意图
2456
234619「234695 674
b）漏磁检测器（干线检测）剖面图
图2漏磁检测器（干线检测）结构图
2.3检测风险分析和对策
磁漏检测是能够在线检测的快速检测方法之一,但是应用该检测方法在检测管道时存在弊端,例如在检测时存在卡球、磨损的现象。

为保证检测器运行过程中不会失落在管道中，采用跟踪器确认方法进行跟踪.通过控制外输泵的排量来控制检测器在管道中的理论运行速度，进而计算出到达每处布控点的预计时间。

为避免管道因各类突发状况导致泄漏，在检测器通过的24h内，安排相关人员对在管道正上
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方进行徒步巡检，重点观察管道上方是否有塌陷、泄漏等情况,若突然发生管道泄漏等安全事故,将按综合应急抢险方案执行。

3内检测结果
3.1几何变形检测结果
在完成管道几何变形检测并对原始数据分析处理后，详细标明异常点所处的管道里程位置、形变程度、椭圆度、异常长度、时钟方位、几何检测图像，为判断能否运行漏磁检测器和现场开挖修复提供基础数据支持。

几何变形检测结果节选图见图3O
图形表示（几何检测）检测器半径
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检测器半径
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图3几何变形检测结果节选图
3.2漏磁检测时微校漏磁检测数据，最终将调整过的数据整
与几何变形检测相同，在处理原始数据合，形成内检测数据库。

漏磁检测结果节选图后，对检测出的异常进行开挖验证和修复，同见图4。

图形表示(2017-08-08MFL0O28AA00TC503)
74.0m
由向霍尔场
./9472.852〜79475.085m
354G
图4漏磁检测结果节选图
4管道维护策略和效益分析
管道内检测工作属于管道完整性管理的一部分.通过内检测工作实行完整性管理模式，降低管道失效的次数，使管道失效的损失减少，降低修复费用，延长管道的使用寿命。

根据管道维护的策略不同，可以将管道维护分为主动维护和被动维护2种。

主动维护是指对管道实施检测，在全面掌握管道状况的基础上,专家根据管道安全整体策略,全面考虑各方面因素，对检测结果进行综合评判，确定管道维修计划和方案，最后依此方案对管道
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进行维修。

对管道进行主动维护的费用主要包括：管道检测费用、专家评估费用、管道维修费用等。

被动维护是指当管道因腐蚀等原因发生泄漏事故后不得不进行的抢修。

管道事故发生后被动维护付岀的代价和损失包括:管道泄漏导致输送介质损失；管道事故导致管道停输造成的损失；管道事故造成的人身安全伤害损失；管道事故造成的环境污染。

管道事故发生后，对管道进行抢修付出的代价比主动维护时进行的有计划维修难度要大得多，付出的代价也大得多。

其中环境污染造成的损失危害最为严重，其经济价值是难以估量的。

5结语
随着科学技术的发展，油气管道的防腐技术
(上接第27页)
企业编制环境应急预案(风险评估报告、应急资源调查报告、应急预案文本等)，识别货种的危险性和工艺系统潜在危险性，分析可能发生的突发环境事件及其后果,分析现有管理制度、防控和应急设施存在的不足，制定并完善风险防控和应急措施实施计划。

涉及危化品运输及储存的企业，在编制环境应急预案的基础上，应根据危化品运输与储存特点,细化对危化品事故的应急处置预案，单列危化品泄漏事故应急处置预案。

环境应急预案和危化品泄漏事故应急处置预案应经专家评审、由企业主要负责人签署发布并向企业所在地县级环境保护主管部门备案。

提升海上溢油应急能力。

按照35001岸线溢油清除能力的要求,以政府主导、企业主体、社会专业力量合作的方式,建设覆盖区域的溢油应急设备库。

监督企业按照《港口码头溢油应急设备配备要求》配备溢油应急设备。

推进联防联控，打造溢油应急资源共享平台和区域溢油应急快速响应平台。

目为进一步完善污染事故应急处置能力设施建设，建立与周边区域港口防治船舶污染海洋环境码头联防机制,发挥区域港口应对污染物危险事故的协同作用。

3.4加快推进运输结构调整
推动大宗货物集疏港运输向铁路和水路转移。

推进集疏港铁路建设，加强港区集疏港铁路与干线铁路和码头堆场的衔接，优化铁路港前站布局,鼓励集疏港铁路向堆场、码头前沿延伸，加快•38•也得到发展，针对不同的管道和管道环境,应当选择合适的检测方法,提高检测技术水平,对管道的腐蚀情况进行有效检测和评价，准确定位腐蚀点，保证管道平稳安全运行。

在此,利用漏磁检测方法对长输油气管道进行检测,并通过实际验证，该方法能准确判断管道实际情况，提高检测效率。

(1)该方法能满足不同直径管道检测的要求，可通过调节检测器直径，在不同管径的管道中安全高效进行检测。

(2)提供稳定的内检测扫描图像，实现管道管壁金属情况可视化，有效提高查找管道腐蚀薄弱点的效率。

(3)对地下较深、难以通过传统方法检测的管段，该方法能提供准确有效的管道基础数据支持，具有较大的推广应用价值。

港区铁路装卸场站及配套设施建设，打通铁路进港“最后1公里”。

3.5加强节能环保监督管理
加强船舶污染监管和船舶排放监管。

海事部门要加强对船舶油类记录簿、燃油供应单证和油样保存规范性和完整性检查，重点核查合格燃油的使用情况。

加强污染物转运过程监管。

建立青岛市多部门联合监管机制、联合执法机制和污染物联单制度。

统一调度污染物接收处置联合执法行动，充分发挥各相关部门职能,加强协调配合,把握污染物接收、转运及处置设施建设进度,确保设施建设按时完成,港口与船舶污染物得到有效、合理的处置。

落实政府部门主体责任。

根据职责分工，各相关部门应建立联合监管机制，针对港口和船舶污染物的接收、转运及处置工作，定期组织多部门开展联合监督检查,查找主要问题和薄弱环节，促进相关污染物的合规处置。

参考文献
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