海底管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展及研究趨勢(shì)

趙鑫（大港油田灘海開發(fā)公司 天津市 300280）

一、引言

長(zhǎng)輸管道是油田遠(yuǎn)距離輸送油氣介質(zhì)最為安全有效的工具，但是隨著服役時(shí)間增長(zhǎng)，管道腐蝕成為威脅管道安全運(yùn)行的隱患之一。山東省青島市“2013.11.22”中石化東黃輸油管道泄漏爆炸事故管道于1985年建設(shè)，1986年7月投入運(yùn)行，使用時(shí)間將近30年，輸油管道所處區(qū)域土壤鹽堿和地下水氯化物含量高，排水暗渠內(nèi)隨著潮汐變化海水倒灌，輸油管道長(zhǎng)期處于干濕交替的海水及鹽霧腐蝕環(huán)境，最終導(dǎo)致了管道加速腐蝕減薄，造成原油泄漏。由此可見，定期對(duì)現(xiàn)役管道進(jìn)行檢測(cè)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)和整改隱患，是保證管線長(zhǎng)期安全運(yùn)行的重要措施。目前傳統(tǒng)的管道檢測(cè)技術(shù)是通過(guò)對(duì)管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行的管道外檢測(cè)技術(shù)，但是該技術(shù)對(duì)海底管道還無(wú)法適用，為滿足海洋等區(qū)域管道的檢測(cè)要求，管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)逐漸成為研究熱點(diǎn)。

二、主要技術(shù)及優(yōu)勢(shì)

管道內(nèi)檢測(cè)是涵蓋檢測(cè)方案決策、管道檢測(cè)、檢測(cè)數(shù)據(jù)解釋分析和管道安全評(píng)價(jià)等過(guò)程的系統(tǒng)工程。利用智能檢測(cè)器進(jìn)行管線內(nèi)檢測(cè)是目前較為普遍的方式，該方法是通過(guò)運(yùn)行在管道內(nèi)的智能檢測(cè)器收集、處理、存儲(chǔ)管道檢測(cè)數(shù)據(jù)，包括管道壁厚、管道腐蝕區(qū)域位置、管道腐蝕程度、管道裂紋和焊接缺陷，再將處理數(shù)據(jù)與顯示技術(shù)結(jié)合描繪管道真實(shí)狀況的三維圖像，為管道維護(hù)方案的制定提供決策依據(jù)。超聲波內(nèi)檢測(cè)技術(shù)和漏磁檢測(cè)技術(shù)是現(xiàn)在最常用的海管內(nèi)檢測(cè)技術(shù)。

超聲波內(nèi)檢測(cè)技術(shù)是在檢測(cè)器中心安放一個(gè)水平放置的超聲波傳感器，傳感器沿著平行于管壁的方向發(fā)射聲波，聲波沿著平行于管壁的方向行進(jìn)直至被一個(gè)旋轉(zhuǎn)鏡面反射后，垂直穿透管道壁，聲波觸碰管道外壁后按照原路徑反射回傳感器，計(jì)算機(jī)計(jì)算聲波發(fā)射及反射回傳感器的時(shí)間，該時(shí)間就被轉(zhuǎn)換為距離及管道壁厚的測(cè)量值。聲波反射鏡面每秒旋轉(zhuǎn)2周，檢測(cè)器每米可以采集3萬(wàn)個(gè)左右的測(cè)量值。超聲波內(nèi)檢測(cè)技術(shù)可以原理簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，該方法可以精確測(cè)量管道的壁厚，不僅可以測(cè)量金屬管線，對(duì)于非金屬管線，如高密度聚乙烯管也能夠有效測(cè)量，并且可測(cè)管道管徑的尺寸范圍較大，甚至能夠測(cè)量壁厚等級(jí)80以上的大壁厚管道，對(duì)于變徑管道同樣適用。

管道漏磁檢測(cè)技術(shù)利用磁鐵在管壁上產(chǎn)生的縱向回路磁場(chǎng)來(lái)探測(cè)管道內(nèi)外壁的金屬損失以及裂紋等缺陷，確定上述缺陷的準(zhǔn)確位置，檢測(cè)器所帶磁鐵將檢測(cè)器經(jīng)過(guò)的管壁飽磁化,使管壁周圈形成磁回路。若管道的內(nèi)壁或外壁有缺陷,圍繞著管道缺陷，管道壁的磁力線將會(huì)重新進(jìn)行分布,部分磁力線會(huì)在這個(gè)過(guò)程中泄露從而進(jìn)入到周圍的介質(zhì)中去,這就是所謂的漏磁場(chǎng)。磁極之間緊貼管壁的探頭檢測(cè)到泄漏的磁場(chǎng)，檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、放大、轉(zhuǎn)換等處理過(guò)程后會(huì)被記錄到存儲(chǔ)器中，通過(guò)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的處理對(duì)信號(hào)進(jìn)行判斷和識(shí)別。管道的漏磁檢測(cè)技術(shù)具有準(zhǔn)確性高的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)在氣管線中低阻力和低磨損的設(shè)計(jì)取得較高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，可以在沒有收球和發(fā)球裝置的情況下完成檢測(cè)，對(duì)于路徑超過(guò)200公里的長(zhǎng)輸管道能夠以每分鐘200米左右的速度進(jìn)行檢測(cè)。

三、技術(shù)比較

對(duì)海底管道內(nèi)檢測(cè)時(shí)采用超聲波內(nèi)檢測(cè)技術(shù)還是漏磁檢測(cè)技術(shù)是主要由以下關(guān)鍵因素決定：

1.海底管道的屬性，主要包含海底管道的壁厚，管徑及管道材質(zhì)等，超聲波內(nèi)檢測(cè)技術(shù)比漏磁檢測(cè)技術(shù)更加適用于厚壁管，特別是壁厚2.5毫米以上的管道，對(duì)于小管徑和管壁相對(duì)較薄的海底管道而言，漏磁檢測(cè)技術(shù)則是優(yōu)先的選擇。

2.管道缺陷特點(diǎn)，主要指環(huán)焊縫裂縫、坑狀或溝槽狀的腐蝕、管道打磨的金屬損失等缺陷，對(duì)于這些缺陷而言，超聲波內(nèi)檢測(cè)技術(shù)較漏磁檢測(cè)技術(shù)精度高。

3.長(zhǎng)輸管道管徑的變化范圍也是選擇內(nèi)檢測(cè)技術(shù)需要考慮的因素之一，超聲波內(nèi)檢測(cè)技術(shù)適應(yīng)管徑變化的范圍較大，更適用于變徑管線的檢測(cè)。

4.管道輸送介質(zhì)也決定了采用何種內(nèi)檢測(cè)技術(shù)，漏磁檢測(cè)技術(shù)在輸氣管道的應(yīng)用中具有強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，而超聲波內(nèi)檢測(cè)技術(shù)宜應(yīng)用于液體管道的檢測(cè)中。

5.超聲波內(nèi)檢測(cè)技術(shù)受管道壁或液體介質(zhì)中結(jié)蠟影響導(dǎo)致檢測(cè)精度下降，在探測(cè)時(shí)需要清洗管道，而漏磁檢測(cè)技術(shù)則不受管道結(jié)蠟影響，但是檢測(cè)精度比超聲波檢測(cè)技術(shù)低。

四、問(wèn)題與建議

管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外各大油田陸上長(zhǎng)輸管線和海底管線的檢測(cè)中廣泛應(yīng)用，但目前仍舊存在一些值得研究探討的問(wèn)題。超聲波內(nèi)檢測(cè)技術(shù)和漏磁檢測(cè)技術(shù)結(jié)合使用是內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，開發(fā)適用于多種環(huán)境條件及多種檢測(cè)功能的檢測(cè)設(shè)備也是今后的發(fā)展方向之一?，F(xiàn)有內(nèi)檢測(cè)技術(shù)在缺陷檢測(cè)、定位、描述的精確度等問(wèn)題上仍有提高的空間。此外每條管線的內(nèi)部情況不同，甚至同條管線的不同管段情況也不盡相同，只能檢測(cè)器在工作中因管內(nèi)壓力和溫度環(huán)境的因素的不同導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果存在偏差。對(duì)檢測(cè)結(jié)果的解釋和評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性依靠計(jì)算機(jī)的算法和技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定，而各內(nèi)檢測(cè)機(jī)構(gòu)都有自己的算法和評(píng)價(jià)方式，這在很大程度上限制了海管內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，不能形成統(tǒng)一認(rèn)可的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，完善檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，編制國(guó)家權(quán)威認(rèn)可的管道內(nèi)檢測(cè)的相關(guān)規(guī)范可能成為解決這一問(wèn)題的有效方法。此外，管道運(yùn)行單位還應(yīng)收集和整理管道歷年的檢測(cè)數(shù)據(jù)和維修記錄等重要原始資料，并建立檔案數(shù)據(jù)庫(kù)方便查詢，為提高管道運(yùn)行管理水平和能力，通過(guò)對(duì)管道的完整性評(píng)價(jià)報(bào)告分分析，制定合理有效的改造和維護(hù)方案。

[1]丁建林.我國(guó)油氣管道技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì).油氣儲(chǔ)運(yùn)，2003,22（9）：22-25.

[2]宋生奎，宮敬，才建等.油氣管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展.石油工程建設(shè)，2005,31（2）：11-13.

[3]高福慶.管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)及發(fā)展.石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2000,11（1）.