长输油气管道无损检测技术与质量控制分析

摘要：油气输送管道由于其输送的物质具有较高的渗透性和扩散性，因此，对管道的要求相对较高。在此背景下，如何实现对管道质量和状态的高精度检测已经成为了亟待解决的问题。本文提出的长输油气管道无损检测方法，实现了对管道异常的有效识别，为管道维护工作提供了更加准确的指导。通过本文的研究，以期为油气资源的安全、可靠运输提供帮助。

关键词：长输；油气；管道；无损检测；技术

油气管道作为现阶段能源资源的主要运输方式，其可靠性和安全性直接关系到油气能否实现顺利运输。但是，由于施工过程中油气管道会受焊接残余应力的影响，因此极易出现裂缝等损伤，不仅如此，管道在服役过程中会长期受到外力的压拉伸通力，着这种多因素共同作用下，管道部分区域长期应力会引起形变集中化发展。面对这一问题，就需要及时对存在破损和隐患的位置做出及时诊断，一旦出现早期诊断失效或检测误差，将会直接导致应力集中区出现恶性发展趋势，原本的隐患也将在持续的作用力下逐渐演变成宏观的裂缝、破损、腐化等问题。

1.油气管道常用无损检测技术

1.1漏磁检测技术

漏磁检测是目前应用最广泛的油气管道内检测技术，可实现埋地管道的不开挖检测，漏磁检测器通过管道（铁磁性材料）的高磁导率特性，通过漏磁检测器的前后励磁装置对管道进行充分磁化，使其达到饱和或近饱和状态，当管道中不存在缺陷时，磁力线平行于管道内部；当磁力线存在缺陷时发生变形，使部分磁力线漏出管道表面，产生漏磁通。同时通过检测器上搭载的磁敏材料检测漏磁信号，从而获得缺陷的存在和特性。

目前典型的漏磁检测器主要由信号发生及检测检测部分，控制记录部分和动力部分组成：信号发生及检测部分主要由磁原件和检测探头组成，磁原件在管道内部形成磁场，检测探头检测管壁的磁信号。控制记录部分对测量过程进行控制，并对测量数据进行存储。动力部分主要为检测系统提供电力供应，保证系统的正常运转。漏磁检测可实现管道腐蚀和裂纹等的检测，但不适用于小型管道，退磁困难，带来磁污染。

1.2电磁超声检测技术

超声波检测也是油气管道常用的内检测技术，具有测量精度高，适用于不同管径和复杂环境的管道的特点，已成为近年来管道内检测领域的研究重点。声波按照频率进行分类率大于20KHz的机械波称为为超声波，根据声波的震动方向和传播方向的异同，超声波分为纵波、横波、瑞利波和板波。横波只能在固体中传播，而纵波通过性更强，因此，超声波检测检测器探头通常采用纵波探头。

超声波检测器主要由超声波传感器垂直于管壁内表面一组超声波脉冲探头组成，探头首先会接收到一次回波，即管壁内表面反射的回波，然后接收到二次回波，即由缺陷点（面）或者管壁外表面反射的回波；根据两次回波的时间差可以计算管道的实际壁厚，并且可以准确定位缺陷的具体位置。

从20世纪70年代开始，超声波检测技术首先应用于管道检测中，经过几十年的发展，超声波检测器在检测精度、定位精度和数据处理等方面均达到了较高水平，可满足实际需求。目前国外较为先进的超声波检测器多采用一支多节形式，分为检测单元、控制单元、数据处理单元及电源和驱动器部分组成，检测器总长可达数米。超声波检测器可检测159～1504mm的不同管道，满足不同管径管道的检测任务。检测距离可达几十或上百公里。

1.3远场涡流检测技术

远场涡流检测技术是基于远场涡流效应的一种管道检测新技术，它不仅具有一般常规涡流技术的优点外，同时还有对铁磁性管道无需采用磁饱和等辅助方法，就可以直接用内插式探头检测管壁上的裂纹、腐蚀凹坑、磨蚀减薄等缺损的优点。1个激励线圈和1个接收线圈组成了检测探头，激励线圈通过通低频交流电发出信号，接收线圈置于远离激励线圈2～3倍管内径处的远场区。接收线圈产生感应电动势，感应电势值及该电势与激励电流之间的相位差随两线圈之间距离（管内径D的倍数）的变化关系曲线，称为信号—距离特性曲线。激励线圈附近区域管壁中的感应周向涡流迅速扩散到管外壁，同时幅值衰减、相位滞后，到达管外壁的电磁场又向管外扩散，由于管外场强的衰减速度比管内直接耦合区的衰减速度慢得多，因此，管外场又受管外壁感应产生涡流，涡流穿过管壁向管内扩散，并再次产生幅值衰减与相位滞后，这就是远场区接收线圈接收到的信号。

1.4磁记忆检测技术

金属磁记忆技术是一种被动的检测方法，其不需要额外的磁化设备，且不受防腐保温层的影响。在地磁场中，铁磁性油气管道在内部介质和外载荷的作用下，内部的磁畴将发生不可逆的重新取向，使管道磁化，从而在管道上方产生自漏磁场（SMFL）。当管道存在宏观缺陷或微观结构缺陷时，大多出现局部应力集中，而应力集中将引起局部漏磁场的突变，即漏磁场的切向分量具有最大值，法向分量过零点。同时也可以通过法线分量的梯度出现峰值作为判断缺陷存在的依据。金属磁记忆技术与其他技术的主要区别在于其能实现对设备或构件缺陷的早期诊断，从而可有效的防止事故的发生，对石油与油气管道的安全运行具有重大的意义。

2无损检测实施过程及质量控制

2.1运行测径板

测径板主要用于测量管道的变形情况，评估几何检测工具的通过能力，在清管工作结束后运行测径板测定管道最小内径，判断是否可以发送几何检测器。运行测径板后如果只有微小的边缘形变，或者测量的管道内径远大于检测器的通过直径值，则可以不运行几何检测器，直接运行漏磁检测器；若测径板边缘变形严重，则无法直接运行检测器，而应继续运行几何检测工具。

2.2运行几何检测器

几何检测器由金属挂架和用于支撑的橡胶质皮碗构成，在管道存在变形的情况下具有较强的柔韧性，通过能力较漏磁检测器强很多，一般用于管道变形的测量，变形检测器的传感器用于测量管壁的变化情况，几何检测器可以通过几何检测工具精确的测量管径变形程度，同时根据测距装置定位缺陷位置。检测器自带数据模块，准确记录各点的测量数据，为检测商准确定位缺陷位置提供数据支持，并通过对数据的分析，确定影响漏磁检测器运行的管段，待完成换管后，再运行检测器。

2.3运行检测器

运行完变形检测器后，管道运行商可根据实际情况决定是否运行漏磁检测器，漏磁检测器具备检测金属腐蚀、环焊缝缺陷等多种缺陷的能力，通过对测量数据的分析，可以准确定位管道的缺陷，并根据缺陷的情况进行缺陷修复，漏磁检测器由于通过能力较差，通常在完成变形检测、管道通过能力评估后运行，因此运行过程中要做好运行跟踪，检测单位需安排专门的跟踪人员对检测器进行全程跟踪，确保检测器能及时收发，同时跟踪人员做好标记盒的设置，保证测量数据的准确，为维修策略的制定提供准确数据。

2.4生成漏磁检测报告及开挖验证

漏磁检测数据一般在检测单位的数据处理中心进行分析，完成检测后现场工程师将原始数据发送至数据处理中心，检测单位人员利用大数据对检测数据进行分析，确定缺陷点的数量和类型。同时为了复核检测数据的准确性，检测单位会选取相应的缺陷点进行验证，检验测量数据的准确性，并根据复核情况，出具完成的检测报告，为管道运营商的缺陷治理提供指导性文件。

3无损检测技术的未来发展趋势

经过多年发展，目前管道内检测技术在工程领域得到广泛应用，技术得到充分发展，对管道缺陷的治理起到了巨大的推动作用，但依然存在部分问题，首先目前所有的内检测技术对缺陷的定位、描述依然存在重复性差、精确性低的问题，二是内检测设备对工作环境要求较为苛刻，与工程领域要求的适用性相矛盾。三是人为判断导致误差不可避免，从内检测实施到生成检测报告是一个多步骤的过程，取决于计算机算法和最终决策人的经验。四是目前对于缺陷的诊断、分析没有统一的算法，同时检测公司为了各自的商业利益，对判断算法进行了保密，这种资源的不共享阻碍了技术的进一步发展，因此内检测技术需要不断发展，才能提供更精确的测量结果，为管道公司的运营提供可靠的数据支持。