油氣管道無損檢測技術(shù)

1、合用文檔油氣管道無損檢測技術(shù)管道作為大量輸送石油、氣體等能源的安全經(jīng)濟(jì)的運輸手段,在世界各地獲取了寬泛應(yīng)用,為了保障油氣管道安全運行,延長使用壽命,對付其如期進(jìn)行檢測,以便發(fā)現(xiàn)問題,采用措施。一、管道元件的無損檢測（一）管道用鋼管的檢測埋地管道用管材包括無縫鋼管和焊接鋼管。對于無縫鋼管采用液浸法或接觸法超聲波檢測主要來發(fā)現(xiàn)縱向弊端。液浸法使用線聚焦或點聚焦探頭,接觸法使用與鋼管表面切合優(yōu)異的斜探頭或聚焦斜探頭。所有種類的金屬管材都可采用渦流方法來檢測它們的表面和近表面弊端。對于焊接鋼管，焊縫采用射線抽查或100%檢測，對于100%檢測，平時采用X射線實時成像檢測技術(shù)。（二）管道用螺栓件對于直徑

2、50mm的鋼螺栓件需采用超聲來檢測螺栓桿內(nèi)存在的冶金弊端。超聲檢測采用單晶直探頭或雙晶直探頭的縱波檢測方法。二、管道施工過程中的無損檢測（一）各種無損檢測方法在焊管生產(chǎn)中的配置外國在生產(chǎn)中老例的主要無損檢測配置以以下圖一中的A、B、C、E、F、G、H工序。我國當(dāng)前生產(chǎn)中的檢測配置主要崗位以以下圖中的A、C、D、E、F、G、H工序。標(biāo)準(zhǔn)文案合用文檔圖一大口徑埋弧焊街鋼管生產(chǎn)無損檢測崗位配置（二）超聲檢測全自動超聲檢測技術(shù)當(dāng)前在外國已被大量應(yīng)用于長輸管線的環(huán)焊縫檢測，與傳統(tǒng)手動超聲檢測和射線檢測對照，其在檢測速度、弊端定量正確性、減少環(huán)境污染和降低作業(yè)強(qiáng)度等方面有著明顯的優(yōu)越性。全自動相控陣超聲檢

3、測系統(tǒng)采用地域劃分方法，將焊縫分成垂直方向上的若干個區(qū)，再由電子系統(tǒng)控制相控陣探頭對其進(jìn)行分區(qū)掃查，檢測結(jié)果以雙門帶狀圖的形式顯示，再輔以TOFD(衍射時差法)和B掃描功能，對焊縫內(nèi)部存在的弊端進(jìn)行解析和判斷。全自動超聲波現(xiàn)場檢測時情況復(fù)雜，特別是軌道地址部署的精確度、試塊的校準(zhǔn)收效、現(xiàn)場掃查溫度等因素會對檢測結(jié)果產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響，因此對檢測結(jié)果的評判需要對多方面情況進(jìn)行綜合考慮，收集各種信息，才能減少失誤。（三）射線檢測射線檢測一般使用X射線周向曝光機(jī)或射線源，用管道內(nèi)爬行器將射線源送入管道內(nèi)部環(huán)焊縫的地址，從外面采用膠片一次曝光，但膠片辦理和議論需要較長的時間，經(jīng)常影響管道施工的進(jìn)度，因此，

4、近來幾年來國內(nèi)外均開發(fā)出特地用于管道環(huán)焊縫檢測的X射線實時成像檢測設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)文案合用文檔圖二管道環(huán)焊縫自動掃描X射線實時成像系統(tǒng)圖二為美國Envision公司生產(chǎn)的管道環(huán)焊縫自動掃描X射線實時成像系統(tǒng)，該設(shè)備采用當(dāng)前最先進(jìn)的CMOS成像技術(shù)，用該設(shè)備完成609mm(24in)管線連接焊縫的整周高精度掃描只需12min，掃描寬度可達(dá)75mm，該設(shè)備圖像分辨率可達(dá)80m，達(dá)到和高出一般的膠片成像系統(tǒng)。（四）磁粉檢測磁粉檢測的基礎(chǔ)是弊端處漏磁場與磁粉的磁相互作用。鐵磁性資料或工件被磁化后，由于不連續(xù)性的存在，使工件表面或近表面的磁力線發(fā)生局部畸變而產(chǎn)生漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合適光照

5、下目視可見的磁痕，進(jìn)而顯示出不連續(xù)性的地址、形狀和大小。國內(nèi)很少對焊管坡口面進(jìn)行磁粉檢測。外國使用的自動檢測系統(tǒng)，主要采用熒光磁懸液濕法檢測。自動磁粉檢測設(shè)備采用磁化線圈在鋼管壁厚方向?qū)ζ驴诿婢植看呕?，同時在坡口表面噴灑熒光磁懸液，依靠在該部位裝置的高分辨率攝像系統(tǒng)，將磁化、磁懸液噴灑地域的影像傳輸在旁邊的監(jiān)察屏上，操作人員監(jiān)察屏幕，就可以實時發(fā)現(xiàn)磁痕影像，找出弊端。磁粉檢測合用于檢測鐵磁性資料表面和近表面的弊端，因此對于奧氏體不銹鋼和有色金屬等非鐵磁性資料不能夠用磁粉檢測的方法進(jìn)行探傷。由標(biāo)準(zhǔn)文案合用文檔于馬氏體不銹鋼、積淀硬化不銹鋼擁有磁性，因此能夠進(jìn)行磁粉檢測。磁粉檢測能夠發(fā)現(xiàn)表面和近表

6、面的裂紋、夾雜、氣孔、未熔合、未焊透等弊端，但難以發(fā)現(xiàn)表面淺而寬的凹坑、埋藏較深的弊端及與工件表面夾角極小的分層。三、鋼質(zhì)管道管體無損檢測技術(shù)鋼質(zhì)管道管體的無損檢測，主要就是管體的完滿性（如節(jié)余壁厚、管道弊端、表面腐化形態(tài)、腐化產(chǎn)物種類、腐化深度等）檢測。表一列出了當(dāng)前常用的管道檢測技術(shù)及其檢測內(nèi)容。表一管道檢測技術(shù)分類（一）彈性波檢測技術(shù)彈性波檢測是利用管道泄漏引起的管道內(nèi)壓力波的變化來進(jìn)行診斷定位，一般可分為聲波、負(fù)壓力波和壓力波三種。其主要工作原理是利用部署好的傳感器來檢測管道泄漏時產(chǎn)生的彈性波并進(jìn)行探測定位。這種技術(shù)的要點是劃分正常操作時和發(fā)生泄漏時的彈性波。當(dāng)前有兩種方法，一標(biāo)準(zhǔn)文案

7、合用文檔種是利用硬件電路的延時來進(jìn)行信號過濾，另一種是結(jié)合結(jié)構(gòu)模式鑒識和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來劃分正常操作時和發(fā)惹禍故時產(chǎn)生的不同樣波形，進(jìn)而更好地監(jiān)測管道的運行。（二）漏磁通檢測技術(shù)漏磁式管道腐化檢測設(shè)備的工作原理是利用自己攜帶的磁鐵，在管壁圓周上產(chǎn)生一個縱向磁回路場。若是管壁沒出弊端，則磁力線封閉于管壁之內(nèi)，均勻分布。若是管內(nèi)壁或外壁出弊端，則磁通路變窄，磁力線發(fā)生變形，部分磁力線將穿出管壁產(chǎn)生漏磁。漏磁檢測原理圖三所示。圖三漏磁檢測原理漏磁場被位于兩磁極之間的緊貼管壁的探頭檢測到，并產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)信號。這些信號經(jīng)濾波、放大、模數(shù)變換等辦理后被記錄到檢測器上的儲藏器中，檢測完成后，再經(jīng)過專用軟件對數(shù)據(jù)

8、進(jìn)行回放辦理、判斷鑒識。從整個檢測過程來說，漏磁檢測可分為圖四所示的四個部分：圖四漏磁檢測流程圖漏磁檢測技術(shù)的優(yōu)點：（1）易于實現(xiàn)自動化；較高的檢測可靠性；（2）能夠?qū)崿F(xiàn)弊端的初步量化；（3）在管道檢測中，厚度達(dá)到30mm的壁厚范標(biāo)準(zhǔn)文案合用文檔圍內(nèi)，可同時檢測內(nèi)外壁弊端；（4）高效，無污染，自動化的檢測能夠獲得很高的檢測效率。漏磁檢測技術(shù)的限制性：（1）只合用于鐵磁資料；（2）檢測矯捷度低；3）弊端的量化大概；（4）受被檢測工件的形狀限制由于采用傳感器檢測漏磁通，漏磁場方法不合適檢測形狀復(fù)雜的試件；（5）漏磁探傷不合適開裂很窄的裂紋，特別是閉合型裂紋；（6）不能夠?qū)Ρ锥说姆N類也許弊端的嚴(yán)重程

9、度直接作定量性的解析。（三）超聲波檢測技術(shù)管道超聲檢測是利用現(xiàn)有的超聲波傳感器測量超聲波信號往返于弊端之間的時間差來測定弊端和管壁之間的距離；經(jīng)過測量反射回波信號的幅值和超聲波探頭的發(fā)射地址來確定弊端的大小和方向。圖五為超聲波檢測原理圖,圖中Wt代表管道正常壁厚,SO代表超聲波探頭與管道內(nèi)表面間的標(biāo)準(zhǔn)位移。圖五超聲波檢測原理圖超聲波檢測技術(shù)的優(yōu)點：（1）檢測速度快，檢測成本低；（2）檢測厚度大，矯捷度高；（3）弊端定位較正確；（4）對細(xì)微的密閉裂紋類弊端靈標(biāo)準(zhǔn)文案合用文檔敏度高。超聲波檢測的弊端：（1）由于受超聲波波長的限制，該檢測法對薄管壁的檢測精度較低，只合適厚管壁，同時對管內(nèi)的介質(zhì)要求較

10、高；（2）當(dāng)弊端不規(guī)則時，將出現(xiàn)多次反射回波，進(jìn)而對信號的鑒識和弊端的定位提出了較高要求；（3）由于超聲波的傳導(dǎo)必定依靠液體介質(zhì)，且簡單被蠟吸取，因此超聲波檢測器不合適在氣管線和含蠟高的油管線進(jìn)步行檢測，擁有必然限制性。（四）電磁超聲檢測電磁超聲技術(shù)（EMAT）是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的無損檢測新技術(shù)。這一技術(shù)是以洛侖茲力、磁致伸縮力、電磁力為基礎(chǔ)，用電磁感覺渦流原理激發(fā)超聲波。電磁超聲的發(fā)射和接收是基于電磁物理場和機(jī)械波振動場之間的相互轉(zhuǎn)變，兩個物理場之間經(jīng)過力場相互聯(lián)系。從物理學(xué)可知，在交變的磁場中，金屬導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生渦流，同時該電流在磁場中會碰到洛侖茲力的作用，而金屬介質(zhì)在交變應(yīng)力的作用

11、下將產(chǎn)生應(yīng)力波，頻率在超聲波范圍內(nèi)的應(yīng)力波即為超聲波。與之相反，該效應(yīng)擁有可逆性，返回聲壓使質(zhì)點的振動在磁場作用下也會使渦流線圈兩端的電壓發(fā)生變化，因此能夠經(jīng)過接收裝置進(jìn)行接收并放大顯示。人們把用這種方法激發(fā)和接收的超聲波稱為電磁超聲。與傳統(tǒng)壓電超聲換能器對照，EMA的優(yōu)點主要有：（1）非接觸檢測，不需要耦合劑；（2）可產(chǎn)生多種模式的波，合適做表面弊端檢測；（3）合適高溫檢測；（4）對被探工件表面質(zhì)量要求不高；（5）在實現(xiàn)同樣功能的標(biāo)準(zhǔn)文案合用文檔前提下，EMAT探傷設(shè)備所用的通道數(shù)和探頭數(shù)都少于壓電超聲；（6）發(fā)現(xiàn)自然弊端的能力強(qiáng)，對不同樣的入射角有明顯的端角反射，對表面裂紋檢測矯捷度較高。

12、EMA的弊端：（1）EMAT的換能效率要比傳統(tǒng)壓電換能器低2040dB；2）探頭與試件距離應(yīng)盡可能小；（3）EMAT僅能應(yīng)用于擁有優(yōu)異導(dǎo)電性能的資料中。（五）渦流檢測技術(shù)渦流檢測技術(shù)是當(dāng)前采用較為寬泛的管道無損檢測技術(shù)，其原理為：當(dāng)一個線圈通交變電時，該線圈將產(chǎn)生一個垂直于電流方向（即平行于線圈軸線方向）的交變磁場，把這個線圈湊近導(dǎo)電體時，線圈產(chǎn)生的交變磁場會在導(dǎo)電體中感覺出渦電流（簡稱渦流），其方向垂直于磁場并與線圈電流方向相反。導(dǎo)電體中的渦流自己也要產(chǎn)生交變磁場，該磁場與線圈的磁場發(fā)生作用，使經(jīng)過線圈的磁通發(fā)生變化，這將使線圈的阻抗發(fā)生變化，進(jìn)而使線圈中的電流發(fā)生變化。經(jīng)過監(jiān)測線圈中電流的

13、變化（激勵電流為恒定值），即可探知渦流的變化，進(jìn)而獲取有關(guān)試件材質(zhì)、弊端、幾何尺寸、形狀等變化的信息。渦流檢測技術(shù)可分為老例渦流檢測、透射式渦流檢測和遠(yuǎn)場渦流檢測。老例渦流檢測碰到趨膚效應(yīng)的影響，只合適于檢測管道表面也許亞表面弊端，而透射式渦流檢測和遠(yuǎn)場渦流檢測則戰(zhàn)勝了這一弊端，其檢測信號對管內(nèi)外壁擁有同樣的檢測矯捷度。其中遠(yuǎn)場渦流法擁有檢測結(jié)果便于自動化檢測(電信號輸出)、檢測速度快、合適表面檢測、合用范圍廣、安全方便以及耗資的物品最少等特點，在發(fā)達(dá)國家獲取寬泛的重視，寬泛用于在標(biāo)準(zhǔn)文案合用文檔用管道的檢測。渦流檢測技術(shù)的優(yōu)點：（1）檢測速度高，檢測成本低，操作簡略；（2）探頭與被檢工件能夠

14、不接觸，不需要耦合介質(zhì)；（3）檢測時能夠同時獲取電信號直接輸出指示的結(jié)果，也能夠?qū)崿F(xiàn)屏幕顯示；（4）能實現(xiàn)高速自動化檢測，并可實現(xiàn)永久性記錄。渦流檢測技術(shù)的弊端：（1）只合用于導(dǎo)電資料，難以用于形狀復(fù)雜的試件；（2）只能檢測資料或工件的表面、近表面弊端；（3）檢測結(jié)果不直觀，還難以鑒識弊端的種類、性質(zhì)以及形狀、尺寸等；（4）檢測時受攪亂影響的因素很多，易產(chǎn)生偽顯示。（六）激光檢測技術(shù)激光檢測系統(tǒng)主要包括激光掃描探頭、運動控制和定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)收集和解析系統(tǒng)三個部分，利用了光學(xué)三角測量的基根源理。與傳統(tǒng)的渦流法和超聲波法對照，激光檢測（或輪廓測量）技術(shù)擁有檢測效率高、檢測精度高、采樣點密集、空間分

15、辨力高、非接觸式檢測，以及可供應(yīng)定量檢測結(jié)果和供應(yīng)被檢管道任意地址橫截面顯示圖、軸向張開圖、三維立體顯示圖等優(yōu)點。但是激光檢測方法只能檢測物體表面，要全面掌握被測對象的情況，必定結(jié)合多種無損檢測方法，揚長避短。（七）管道機(jī)器人檢測技術(shù)管道機(jī)器人是一種可在管道專家走的機(jī)械，能夠攜帶一種或多種傳感器，在操作人員的遠(yuǎn)端控制下進(jìn)行一系列的管道檢測維修作業(yè)，是一種理想的管道自動化檢測裝置。標(biāo)準(zhǔn)文案合用文檔一個完滿的管道檢測機(jī)器人應(yīng)當(dāng)包括搬動載體、視覺系統(tǒng)、信號傳達(dá)系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。管道機(jī)器人的主要工作方式為:在視覺、位姿等傳感器系統(tǒng)的引導(dǎo)下，對管道環(huán)境進(jìn)行鑒識，湊近檢測目標(biāo)，利用超聲波傳感器、漏

16、磁通傳感器等多種檢測傳感器進(jìn)行信息檢測和鑒識，自動完成檢測任務(wù)。其核心組成為管道環(huán)境鑒識系統(tǒng)（視覺系統(tǒng)）和搬動載體。當(dāng)前外國的管道機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，它不但能進(jìn)行管道檢測，還擁有管道保護(hù)與維修等功能，是一個綜合的管道檢測維修系統(tǒng)。四、管道外覆蓋層檢測技術(shù)（一）PCM檢測法PCM（多頻管中電流檢測法）議論的核心是遙控地ICI電流信號的張弱來控制發(fā)射到管道表ICI的電流，經(jīng)過檢測到的電流變化規(guī)律，進(jìn)而判斷外防腐層的破壞定位與老化程度。加載到管道上的電流會產(chǎn)生相應(yīng)的電磁場，磁場張弱與加載電流的大小成正比，同時隨著傳輸距離增大，電流信號逐漸減小。當(dāng)管道外涂層有破壞時，電流經(jīng)過破壞點流向大地，

17、該點處的電流衰減率突然增大，可判斷外涂層破壞點的地址。但PCM法對較近的多條管道難以分辨、在管道交織、拐點處及存在交流電攪亂時，測得數(shù)據(jù)誤差大。（二）DCVG檢測技術(shù)DCVG（直流電壓梯度測試技術(shù)）的原理是對管道上加直流信號時，在管道防腐層破壞裸漏點和土壤之間會出現(xiàn)電壓梯度。在破壞裸漏點周邊部位，電流密度將增大，電壓梯度也隨著增大。寬泛情況下，裸漏面積與電標(biāo)準(zhǔn)文案合用文檔壓梯度成正。直流電壓梯度檢測技術(shù)就是基于上述原理的。在用DCVG測量時，為了便于對信號的觀察和講解，需要加一個斷流器在陰極保護(hù)輸出上。測量過程中，沿管線以2m的間隔在管頂上方進(jìn)行測量。DCVG的優(yōu)點為能正確地測出防腐層的破壞地

18、址，判斷弊端的嚴(yán)重程度和估計弊端大小，此后依照檢測結(jié)果供應(yīng)合理的保護(hù)和改造建議；測量操作簡單，正確度高，在測量過程中不受外界攪亂，幾乎不受地形影響。缺點在于整個過程需沿線步行檢測，不能夠指示管道陰極保護(hù)的收效和涂層剝離；環(huán)境因素會引起必然誤差，如雜散電流、地表土壤的電阻率等。（三）Pearson檢測法Pearson檢測法（皮爾遜檢漏法）的原理是對管道施加交流信號，此信號會經(jīng)過管道防腐層的破壞點處流失到土壤中，因此距離破壞點越遠(yuǎn)，電流密度越小，破壞點的上方地表形成一個交流電壓梯度。檢測過程中，兩位測試員相距36m，腳穿鐵釘鞋或手握探針，將各探測的的電壓信號發(fā)回接收裝置，信號經(jīng)濾波、放大，即能獲取檢測結(jié)果。Pearson檢測法是當(dāng)前國內(nèi)最常用的檢測技術(shù)，其優(yōu)點是：（1）有較成熟的使用經(jīng)驗，并且檢測速度較快，能沿線檢測防腐層破壞點和金屬物體；（2）能鑒識破壞點大小，還能夠測到渺小漏點，長輸管道的檢測與運行保護(hù)中有優(yōu)異的使用反響。Pearson檢測法的不足之處在于，（1）整個檢測過程需步行；（2）不能指明出弊端的破壞程度；（3）對操作者的技術(shù)求高；（4）在水泥或瀝青地面上檢測接地困難。標(biāo)準(zhǔn)文案合用文檔（四）標(biāo)準(zhǔn)管/地（P/S