石仁委,龍媛媛,劉 瑾,楊 勇,孫振華
(中國石化股份勝利油田分公司,山東東營 257000)
磁致伸縮導(dǎo)波檢測技術(shù)在海洋平臺導(dǎo)管架檢測中的應(yīng)用
石仁委,龍媛媛,劉 瑾,楊 勇,孫振華
(中國石化股份勝利油田分公司,山東東營 257000)
導(dǎo)管架作為承載結(jié)構(gòu)是海洋平臺的重要組成部分,在海洋惡劣環(huán)境下極易產(chǎn)生腐蝕和損傷,直接危及平臺的安全運(yùn)行。文章介紹了一種無需水下作業(yè),即可對海洋平臺導(dǎo)管架實(shí)施100%全面腐蝕和缺陷檢測的磁致伸縮(MsS)導(dǎo)波技術(shù),并舉例說明了該技術(shù)在中國石化股份勝利油田分公司海洋采油廠埕島CB22A平臺的應(yīng)用情況,結(jié)果表明:導(dǎo)波水下最大單向的傳播距離在20~25 m,可以覆蓋導(dǎo)管架的全長,且最小缺陷檢出能力達(dá)到2%橫截面積。
海洋平臺 導(dǎo)管架 導(dǎo)波檢測 應(yīng)用
中國石化股份勝利油田分公司(以下簡稱勝利油田分公司)現(xiàn)有采油平臺98座,服役時間超過10 a的有30多座,30%的海洋平臺存在著超期服役現(xiàn)象,其余平臺也將陸續(xù)進(jìn)入服役中后期,通過檢測評價,在保證其服役安全性的前提下,盡可能地延長其使用壽命,已成為勝利油田分公司海上油氣開發(fā)過程中亟待解決的關(guān)鍵問題[1]。導(dǎo)管架作為承載結(jié)構(gòu)是海洋平臺的重要組成部分,在海洋惡劣環(huán)境下極易產(chǎn)生腐蝕、損傷,直接危及平臺的安全運(yùn)行。針對導(dǎo)管架開展的監(jiān)、檢測工作對于平臺的安全運(yùn)行至關(guān)重要[2]。導(dǎo)波檢測技術(shù)與常規(guī)無損檢測技術(shù)相比最大的優(yōu)勢在于可實(shí)現(xiàn)對平臺導(dǎo)管架的100%全面檢測,且不需水下作業(yè)[3]。2010年,勝利油田分公司技術(shù)檢測中心腐蝕與防護(hù)研究所在國內(nèi)首次開展了海洋平臺導(dǎo)管架磁致伸縮導(dǎo)波檢測,該文對磁致伸縮導(dǎo)波檢測技術(shù)的原理、適用性和檢測應(yīng)用情況進(jìn)行了詳細(xì)介紹。
磁致伸縮技術(shù)由美國西南研究院開發(fā)并獲得了美國專利,其原理是通過外加磁場的變化利用傳感器(FeCo合金帶)在待檢材料中基于磁致伸縮效應(yīng)產(chǎn)生沿雙向傳播的低頻導(dǎo)波,根據(jù)返回的回波指示缺陷來檢測腐蝕和損傷的程度。對于平臺導(dǎo)管,只需將傳感器安裝在導(dǎo)管接近水面的部位(見圖1),即可瞬間完成對整根導(dǎo)管架的100%檢測。水下檢測距離可達(dá)25~50 m,水上檢測距離可達(dá)100~150 m,檢測精度可達(dá)到管道壁厚橫截面的2%~5%,在監(jiān)控模式下,檢測精度可達(dá)1%管道壁厚橫截面積;位置精度在±15 cm之內(nèi);對管道內(nèi)外壁缺陷均可檢出,特別是對體積型缺陷非常敏感。
圖1 傳感器安裝布置Fig.1 Diagrams of fixing and arranging of sensors
海洋環(huán)境大體可分為5個區(qū)帶即:海洋大氣區(qū)、海水飛濺區(qū)、海水潮差區(qū)、海水全浸區(qū)以及海泥區(qū)。研究表明:由于受海水飛濺、干濕交替和日射因素影響,碳鋼在飛濺區(qū)及潮差區(qū)的腐蝕遠(yuǎn)比大氣區(qū)嚴(yán)重,而在海泥區(qū)的腐蝕相對最輕[4],因此對海洋平臺導(dǎo)管架實(shí)施檢測的關(guān)鍵應(yīng)為對飛濺區(qū)及以下部位的全面檢測。
目前國內(nèi)海洋工程中常規(guī)的水下無損檢測方法一般有水下目視檢測(UWTV)、水下磁粉檢測(UWMT)、水下超聲波檢測(UWUT)和水下射線檢測(UWRT)等。這些檢測方法都存在一定的不足,如檢測能力有限、檢測可靠性低、檢測時間長、費(fèi)用高或者對人體有害等。為了提高檢測效率與精度,降低勞動強(qiáng)度,節(jié)省檢測費(fèi)用,人們一直都在探索更有效的檢測手段和方法。近年來,一些新的方法開始應(yīng)用于近海水下結(jié)構(gòu)物的檢測,主要有交流電磁場測量法(ACFM)、進(jìn)水構(gòu)件測試法(MFD)和水下檢測成像技術(shù)等,詳見表1。
表1 近海水下結(jié)構(gòu)物的檢測技術(shù)比較[5]Table 1 Compared table of detection technique for under-water structures in offshore waters
由表1可見,這些新近發(fā)展并應(yīng)用的檢測技術(shù)也均存在著檢測缺陷類型單一、檢測范圍為局部接觸式檢測、事后檢測或檢測精度低等不足,無法滿足對海洋平臺支撐導(dǎo)管特別是飛濺區(qū)及以下部位的全面檢測。磁致伸縮導(dǎo)波檢測技術(shù)無需水下作業(yè),即可對海洋平臺導(dǎo)管架實(shí)施100%腐蝕缺陷檢測,應(yīng)用于海洋平臺導(dǎo)管架檢測適用性強(qiáng),優(yōu)勢明顯。
以勝利油田分公司海洋采油廠埕島CB22A平臺檢測為例,說明磁致伸縮導(dǎo)波檢測技術(shù)的應(yīng)用情況,導(dǎo)管架規(guī)格為φ760 mm×22 mm。
檢測中發(fā)現(xiàn),每根導(dǎo)管架立管傳感器采集到的信號質(zhì)量不同,1,2和6號導(dǎo)管架立管采集到的信號強(qiáng)、5號較強(qiáng)、3號和4號較弱(見圖2);1,2,5和6導(dǎo)管架上接收到的32KHz數(shù)據(jù)信號見圖3。
通過對數(shù)據(jù)的分析,可以在波形圖上明顯的看到甲板、海底反射信號,并且焊縫及連接導(dǎo)管架的橫梁結(jié)構(gòu)信號特征信號也極為明顯。確定具有明顯特征的信號位置之后,即可對引起反射信號的缺陷進(jìn)行定位。以2號立管分析結(jié)果為例,說明磁致伸縮導(dǎo)波技術(shù)的檢測結(jié)果,見表2。
由表2可見:在該檢測信號中觀察到了7個缺陷跡象,反射值從1% ~14%,最大的一個位于水平面的附近,可能是由于立管管壁上海洋生物的生長,其余的缺陷跡象集中在靠近平臺立管底端的區(qū)域。
表2 2號導(dǎo)管架波形信號分析結(jié)果Table 2 Analysis results of waveforms for platforms legs 2
續(xù)表2
經(jīng)驗(yàn)證,磁致伸縮導(dǎo)波檢測技術(shù)的水下檢測距離和最小缺陷檢出尺寸完全具備了檢出平臺導(dǎo)管架危險缺陷的能力,將為解決油田超期服役海洋平臺壽命評估缺乏關(guān)鍵檢測技術(shù)參數(shù)的難題發(fā)揮關(guān)鍵作用。
[1]張春茂,龍媛媛,劉超,等.海洋平臺腐蝕檢測與延壽評估方案設(shè)計(jì)[J].石油化工腐蝕與防護(hù),2009,26(6):62-63.
[2]王鳳波,張愛恩.埕島油田海上平臺的防腐研究[J].中國海洋平臺,2006,21(2):45-48.
[3]石仁委,龍媛媛.油氣管線防腐蝕工程[M].北京:中國石化出版社,2008:59.
[4]白新德.材料腐蝕與控制[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005:220-226.
[5]張劍波.水下檢測與維修技術(shù)的發(fā)展綜述[J].中國海洋平臺,2004,19(3):45-48.
Application of Magnetostrictive Guided Wave Technique in Jacket Detection of Marine Platforms
Shi Renwei,Long Yuanyuan,Liu Jin,Yang Yong,Sun Zhenhua
(Corrosion&Protection Research Institute of Technology Testing Center of Shengli Oil Field,Dongying ,Shandong 257000)
Jacket,which is an important part of marine platforms as a bearing structure,is extremely subject to corrosion and damage in bad marine environment,directly threatening the safe operation of the marine platform.This paper introduced a magnetostrictive(MsS)guided wave technique,which can perform 100%extensive detection of corrosion and defects in the jacket of marine platforms without under-water work.An example is given to explain the application of the technique in Chengbei 22A marine platforms of Shengli Oil Field.The results show that the longest t one-way transmission distance of under-water guided wave is 20 to 25 meters,which can cover the whole length of the catheter frame,and smallest defect that can be detected is 2%of cross-sectional area.
marine platforms,jacket,MsS guided wave detection,application
TE973.6
B
1007-015X(2011)05-0045-03
2011-05- 29;修改稿收到日期:2011-07-05。
石仁委,高級工程師,1987年畢業(yè)于江西冶金學(xué)院,現(xiàn)任中國石化股份勝利油田分公司技術(shù)檢測中心副總工程師、腐蝕與防護(hù)研究所所長。E-mail:shrw@slof.com。
(編輯 寇岱清)