管 道 检 测 技 术

管道检测技术
【摘要】管道检测技术包括涂层检测技术和管道内检测技术。

本文介绍了当今管道行业比较成熟、先进的管道检测方法;分析了国内外的技术差距以及由此给国内管道修复业带来的负面影响, 指出我们在大力研究、发展管道检测技术的同时,应逐步把对新老管道的检测要求编入有关规章、规范中,加以“法制”化。

关键词:管道检测涂层检测管道内检测修理修复
1 前言
随着管道使用年限的增加,由于腐蚀或其他一些原因使管道不安全因素增加,这就需要对管道进行维护修理。

在国外将能源管输领域中关于管道的修理(repair)、修复(renovation)和更换(replacement)简称为“3R”。

而修复在“3R”中占有很突出的地位,选择修复管道的原因是它的经济性 ,通常管道的绝大部分还处于良好状态。

实际上, 由于这样那样的原因而采取更换措施的管道平均还不到点5 %。

这里的“修理”是指在管道发生事故后进行的抢修;而“修复”则是指通过管道检测发现问题, 在管道未发生事故前进行的有计划的整治修复。

显然这种主动的有计划的“修复”要比管道发生事故后的“修理”代价小得多。

因此,大力发展管道检测技术成为管道修复业的一个重要发展方向。

管道检测技术一般分为两大类, 即涂层检测技术和管道内检测技术。

2 涂层检测技术〔1〕
在现代管道上,埋地钢制管道的外腐蚀保护一般由绝缘层和阴极保护组成的防护系统来承担。

这两种保护方法起着一种互补作用,涂层使阴极保护既经济又有效,而阴极保护的作用又使涂层针孔或出现损伤的地方受到控制,涂层辅加阴极保护被认为是主要的外防腐措施。

当前国内外在监测阴极保护效应方面已积累了大量的经验 ,有的监测参数可用于判断防腐涂层的损坏位置及损坏程度。

这些参数无外是管/地电位的测量,管内电流的测量 ,现分别叙述如下。

2.1 管/地电位的监测
2.1.1 Pearson 检测方法Pearson 检测技术是40年前就有的一种在地面上找出埋地管道涂层缺陷或涂层损坏区域的方法,现已完善并在国内外广泛应用。

该检测技术存在的缺点是:
2.1.1.1 不能确定和记录管道保护电位;
2.1.1.2 检查结果准确率一般,即不同的土壤和涂层电阻都能引起信号改变, 故可能被误认为涂层缺陷 ;
2.1.1.3 具有丰富经验的检测员才能定量地估计涂层缺陷大小。

2.1.2 短间歇电位检查短间歇电位(也有的称作瞬间断电电位)检测技术是当今尖端的检测技术之一,是一种用来提供管道对地电位与距离关系详细情况的地面检测技术之一。

测试设备上的便携式微处理机、加速数据处理的计算机及准确校对的同步高速电流中断装置使这些测试可提供准确、真实的数据。

2.1.3 组合电位测试该方法是短间歇电位测定法与远参比法相结合来测量由涂层缺陷泄漏的电流流经土壤造成的 IR降,从而计算出涂层缺陷的大小。

该方法
是当今最尖端的检测技术之一, 它把记录真实保护状态及涂层缺陷定位及定量化综合为一体。

2.1.4 直流脉冲技术该技术是在阴极保护电源和整流器间接入一周期定时器,借助阴极保护阳极输入一直流脉冲信号迭加在原阴极保护电流上,该信号使管/地电位至少偏离100mV,该信号产生的土壤电压梯度可由精密的电压表接收装置显示,在涂层缺陷处信号加强。

该技术解决了输入AC信号发出的噪音干扰而产生虚假的缺陷显示问题。

2.1.5 电磁场强度测量其测量原理是管道上由于涂层缺陷造成的电流损失引起了磁场强度改变。

该方法能够提供管道涂层状况的快速评定并更易于判断出涂层缺陷的位置。

2.2 管内电流测量
2.2.1 电流梯度分布该技术测量管道上电流损失而不是电压损失。

按已知检测间隔测出的电流量可快速地测定电流梯度分布,描绘出整个管道的概貌并可立即找出两点间电流损失的信号。

本方法的优点是:
2.1.1 操作简便 ,一人即可 ;
2.1.2 不用尾随电缆 ;
2.1.3 可在大多数地表类型上使用 ;
2.1.4 读数间隔可以很大,在跨跃段或难以达到的地段读取两侧的数据即可;40管道技术与设备1999 年
2.1.5 采用可浸入水中的耦合线圈,可坐潜水艇或小船去读取数据。

2.2 分段管内电流比较本方法采用类似我国标准 SYJ23-86 中的电压降法测定管内电流。

其优点是可在管道运行状态下测试并不受土壤电阻率变化和杂散电流影响。

3 管道内检测技术
在一些发达国家, 管道内检测主要是通过智能清管器进行在线检测, 根据功能不同,这些智能清管器大致可分为6种类型。

3.1 测径仪
其目的是检测并确定管道内几何异常的位置。

这类仪器有的利用机械感测装置、有的运用磁力感应原理。

通常它们可以检测出凹坑、椭圆度、内径的一般变化、现场弯管上的皱折以及其它影响有效内径的几何异常现象。

3.2 惯性仪器
惯性仪器用于测绘管道的纵断面和线路测量。

现代精密惯性仪器能记录管道极微小的移动, 其数据可进一步用于计算所产生的应力。

与精确的标记传送系统联合使用的GPS能为沉陷区、永冻土地区等提供优良的管道监测装置。

3.3 泄漏检测
目前较成熟的泄漏检测仪器主要是以压差法和声辐射原理为基础的。

前者由一个带测压装置仪器组成,被检测的管道需单独操作并注以适当的液体。

泄漏处在管道内形成最低压力区, 并在此处设置泄漏检测仪器。

后者是以声波泄漏探测为基础,所检测的管道可保持继续运行。

该仪器是利用管道泄漏时产生20～
40kHz范围内的特有声音,这种特有的声音通过带适宜的频率选择电子装置的水中听音器采集。

另外,再利用里程表轮和标记系统探测并确定泄漏的位置。

3.4 埋深及涂层检测
主要用于确定海底管道的埋深及涂层情况,该仪器运用发射恒定的中子束的放射源,它们能穿透厚的管材,管道防腐涂层及加重的混凝土涂层,最后射入周围
的河床土壤。

在此过程中,中子依次与每种材料相互作用,产生二次辐射,这是所遇到的材料的特性。

3.5 裂纹检测
可靠的检测裂纹是向管道检测行业提出的另一个挑战。

目前已有三种检测裂纹的仪器被推广采用。

Pipetronics 推出两种采用涡流和超声波技术的裂纹检测仪器。

英国气体公司则采用了以弹性剪切波为基础的裂纹检测仪器。

一般情况下,检测裂纹的最合适可行的技术是超声波。

3.6 腐蚀检测
管壁的腐蚀可采用磁通量泄漏原理、超声波及涡流技术予以检测。

每种方法都有其优缺点,采用哪种方法应取决于环境条件。

磁通量泄漏仪的检测精度与壁厚有关,厚度越大,精度越低,其适用范围在12mm(壁厚)以下,超声波仪器的优点是它具备测量直到50mm(壁厚)的能力。

对于厚壁小管径的海底输气管道,则不能使用磁通量泄漏仪,因为它不能达到完全磁性饱和;也不能使用超声波仪器,因为它不能间歇作业;只能采用涡流检测仪器。

目前,一些发达国家的管道检测水平较高,基本形成了成熟的系列技术。

如采用微机网络系统为基础的SCADA技术对管道运行情况进行监控,对管道变形、壁厚,涂层及腐蚀情况进行详细的监测,其清管和检测为智能化新技术,可以以数据及图形方式再现埋地管道的详尽情况,并将计算机处理结果进行综合分析———风险评估,将管道运行状况分为5个等级,根据不同等级采用不同的修复方法,为管道修复决策者提供参考。

相对而言,国内管道检测技术的研究水平及应用水平都较低,处在起步险段,尚未制定统一的标准。

这就造成了我国的管道修复大都是管道不断发生泄漏、爆破而被迫进行的抢修。

由于泄漏引起环境污染,严重者还会引起火灾、中毒,造成生命财产损失。

若掌握高水平的管道检测技术,变抢修为计划检修,有计划地更换个别管段,即可避免上述灾害,大大减少管道维修费用,保证油气供应。

此外,管道不断发生事故, 而情况不明往往使决策者做出错误决策,盲目地报废某些管道再建新管道造成浪费。

例如,我国有一条管道曾多次发生泄漏 ,最后决定将其全线报废另建新管道。

在拆除旧管道时发现,大部分钢管没有腐蚀或只有轻微腐蚀,估计要更换的管道不足十分之一。

因此,大力发展和普及管道检测技术是十分必要的。

我们应走引进、消化、吸收、创新的发展道路,力争在短时间内接近发达国家的管道检测水平。

在大力研究、发展管道检测技术的同时, 应逐步把对新老管道的检测要求编入有关规章、规范中,加以“法制”化。

宁波广强机器人科技有限公司针对管道维护维修自主研发了一种管道闭路电视检测系统也称CCTV管道检测机器人，CCTV管道机器人是一套综合运用CCTV、声纳和激光的检测设备，适用于管径300mm-2000mm管道的检测。

对管道的水下部分进行声纳检测，水上部分进行CCTV和激光检测。

可以全面的反应监测管道内部情况，结合数据处理软件可以生成管道的剖面图，分析管道的形变、淤积状况，生成标准检测报告。

参考文献
1 王玉梅等编译.国外防腐涂层损坏跟踪技术.国外油气储运.1993;11(3).
2 [ 德] M .Beller.管道完整性评估.智能清管器能提供什么样的信息.1995 年国际管道技术会议论文集.北京 :石油工业出版社, 1996.。