弱磁無損檢測(cè)技術(shù)在供熱管網(wǎng)健康分析中的應(yīng)用

王健

摘要：本文以天津某熱電公司供熱系統(tǒng)為背景，通過對(duì)弱磁無損檢測(cè)技術(shù)在供熱管網(wǎng)健康分析中的實(shí)際應(yīng)用，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為供熱管網(wǎng)的健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)、泄漏點(diǎn)位的查找提供一種新的非開挖形式解決方法。

關(guān)鍵詞：弱磁無損檢測(cè)技術(shù);管網(wǎng)泄漏;管網(wǎng)健康分析

引言

供熱管網(wǎng)作為供熱系統(tǒng)中的重要組成部分，天津市很多供熱管網(wǎng)采用的是直埋敷設(shè)方式，管道健康狀況的好壞嚴(yán)重影響了供熱系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，如何能提前預(yù)判管道泄漏隱患點(diǎn)，有針對(duì)性地進(jìn)行檢修改造，變被動(dòng)搶修為主動(dòng)“未雨綢繆”健康體檢+預(yù)防保養(yǎng)維護(hù)，成為了許多供熱公司的難題。我公司一次供熱管網(wǎng)單線長度260km，二次管網(wǎng)單線長度550km，多采用地下直埋敷設(shè)方式。從2017年開始，經(jīng)過公司技術(shù)委員會(huì)討論，公司決定用弱磁無損檢測(cè)技術(shù)來解決這一難題，經(jīng)過三年管網(wǎng)健康數(shù)據(jù)的積累和管網(wǎng)泄漏實(shí)際案例的分析，公司在管網(wǎng)安全評(píng)價(jià)體系提高的同時(shí)，節(jié)省了大量資金。在這里，也希望將該項(xiàng)技術(shù)做一個(gè)介紹，與供熱同行進(jìn)行一次技術(shù)交流。

1弱磁無損檢測(cè)的技術(shù)原理

弱磁無損檢測(cè)技術(shù)原理是用天然地磁場(chǎng)對(duì)熱力管道的磁化作為激勵(lì)源，使用磁通矢量傳感器和電流感應(yīng)接收器，檢測(cè)地磁場(chǎng)激勵(lì)下供熱管道的微弱“磁”信號(hào)和“電”信號(hào)，由于供熱管道外層保溫破損（“電”信號(hào)異常）和管道應(yīng)力集中點(diǎn)位（“磁”信號(hào)異常），把檢測(cè)到變化的數(shù)值代入軟件，產(chǎn)生管網(wǎng)健康評(píng)測(cè)圖譜，結(jié)合公司管網(wǎng)專家數(shù)據(jù)庫比對(duì)分析，得出管網(wǎng)健康狀況的分析報(bào)告。

弱磁檢測(cè)系統(tǒng)采用人工手持掃查探頭行走檢測(cè)的方式進(jìn)行，可實(shí)現(xiàn)測(cè)量路徑上所有磁異常點(diǎn)的查找。

圖1檢測(cè)方式

通過檢測(cè)設(shè)備在管道上方沿管道軸向連續(xù)采集管道弱磁數(shù)據(jù)，采集到的弱磁數(shù)據(jù)通過公式推演反應(yīng)出管道各種理性變化。

2弱磁無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用前期的數(shù)據(jù)采集工作

弱磁無損檢測(cè)技術(shù)前期需要做大量的基礎(chǔ)工作，主要概況為以下幾點(diǎn)：1、建立數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)模型;2、采集管道各種管徑、各種埋深變化下的標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù);3、采集歸納管道各種器件、各種干擾的特殊變化規(guī)律;4、研發(fā)、完善各種推演算法。具體工作體現(xiàn)如下：

2.1完成近管道金屬干擾物、近地面金屬干擾物、交叉管、并行管對(duì)管道缺陷的定性、定量干擾的場(chǎng)站采樣與標(biāo)定試驗(yàn)。對(duì)地埋非管件金屬物干擾對(duì)非開挖檢測(cè)結(jié)果的影響進(jìn)行了綜合評(píng)估并據(jù)此改進(jìn)熱力管道檢測(cè)系統(tǒng)軟件算法和具體檢測(cè)工藝。

2.2完成各類實(shí)際供熱腐蝕管道、三通、補(bǔ)償器、固定節(jié)、井蓋等管件的場(chǎng)站采樣、標(biāo)定、圖像分類處理匯總，完成了場(chǎng)站環(huán)境下并行管道不同管徑、不同間距、不同提離高度（埋深）、不同傾斜角度的場(chǎng)站數(shù)據(jù)采樣、標(biāo)定、圖像分類處理匯總。

2.3分別取10米DN200、DN400、DN600管道，在不同管徑的管道上制作出5個(gè)不同形狀和深度的缺陷點(diǎn)（①1mm鏡像豎紋+點(diǎn)減量②2mm軸向橫紋③4mm點(diǎn)減量④3mm鏡像豎紋減量⑤點(diǎn)穿孔），并記錄位置。采集不同高度下各個(gè)點(diǎn)的弱磁標(biāo)定數(shù)據(jù)，模擬實(shí)際直埋管道環(huán)境，對(duì)不同浮土深度進(jìn)行供熱管道缺陷弱磁檢測(cè)，記錄圖形和數(shù)據(jù)。

3弱磁無損檢測(cè)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用案例

2019年9月，公司選取了某段DN900-DN8001.7km管道進(jìn)行管網(wǎng)健康體檢。按照50米一個(gè)檢測(cè)劃分為34個(gè)檢測(cè)段，檢測(cè)段自北向南編碼C1-C34段。9月20日—30日應(yīng)用高精度弱磁檢測(cè)儀，在已檢出的管道正上方，對(duì)管道的自然磁場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)、分段存儲(chǔ)。該檢測(cè)數(shù)據(jù)為分析管件和管道腐蝕定量的主要依據(jù)。10月20日—30日應(yīng)用供熱管道專用電場(chǎng)檢測(cè)儀對(duì)全域34段進(jìn)行管道電場(chǎng)數(shù)據(jù)檢出。供熱管道管體電流地面溢出電場(chǎng)各種參數(shù)的檢測(cè)，是管道外腐蝕隱患點(diǎn)的定點(diǎn)復(fù)查和腐蝕環(huán)境電磁干擾調(diào)查的重要手段。

11月1日—10日對(duì)前面兩個(gè)階段檢出數(shù)據(jù)初步判斷反應(yīng)較為集中的疑似點(diǎn)位進(jìn)行腐蝕環(huán)境調(diào)查。通過對(duì)雜散電流、管道埋深、管道地下外腐蝕源和地面外腐蝕源進(jìn)行調(diào)查登記。此項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)將作為分級(jí)評(píng)價(jià)中外腐蝕環(huán)境評(píng)估環(huán)節(jié)的重要依據(jù)。

依據(jù)非開挖檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果綜合參考管道管徑、管道原始壁厚、管道使用年限、搶修次數(shù)，腐蝕隱患點(diǎn)埋深、易腐蝕環(huán)境、點(diǎn)位附近雜散電流等電化學(xué)腐蝕環(huán)境情況等環(huán)境因素對(duì)腐蝕隱患點(diǎn)進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)：

I類等級(jí)

磁、電、應(yīng)力隱患集中，外防腐缺陷嚴(yán)重、發(fā)生面腐蝕、點(diǎn)腐蝕危害程度大（①應(yīng)力集中點(diǎn)②管件部位③停熱面積大④停熱時(shí)間長⑤醫(yī)院、養(yǎng)老院、幼兒園等重要負(fù)荷）

II類等級(jí)

磁、電、應(yīng)力隱患較大，存在外腐蝕缺陷，發(fā)生面腐蝕、點(diǎn)腐蝕隱患可能性較大，腐蝕速度較快。

III類等級(jí)

有磁、電隱患，存在外腐蝕缺陷，具備腐蝕環(huán)境，腐蝕速度較慢。

本條管線共檢出外腐蝕隱患點(diǎn)20處，其中I類點(diǎn)4處，II類點(diǎn)5處，III類點(diǎn)11處。公司已將檢出腐蝕嚴(yán)重的4處I類隱患點(diǎn)列入2020年檢修改造計(jì)劃，進(jìn)行局部更換管道。此舉有效保證了管網(wǎng)檢修的針對(duì)性和精準(zhǔn)性，避免盲目大規(guī)模改造管線造成的資金浪費(fèi)。同時(shí)將借助檢修契機(jī)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的開挖驗(yàn)證。

4結(jié)論

通過實(shí)際案例的應(yīng)用，公司目前掌握的弱磁無損檢測(cè)技術(shù)可以應(yīng)用以下幾方面：1、通過對(duì)弱磁無損檢測(cè)技術(shù)實(shí)際案例的總結(jié)分析，提高管網(wǎng)健康狀態(tài)分析準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)的精準(zhǔn)檢修及維護(hù);2、應(yīng)用弱磁技術(shù)對(duì)管道開挖更換過程中安全隱患最大的天然氣管道、自來水管道等各種鐵磁性金屬障礙進(jìn)行提前排查，精確定位，為挖掘道路施工保駕護(hù)航;3、結(jié)合磁、電、聲各種科學(xué)檢測(cè)手段，綜合檢測(cè)疑似管網(wǎng)漏點(diǎn)位置，最大限度減少誤判，減少搶修費(fèi)用，縮短搶修工期。

弱磁無損檢測(cè)技術(shù)也有很多不足和需要改進(jìn)的地方，例如該項(xiàng)技術(shù)需要前期做大量數(shù)據(jù)積累工作，且實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，由于地下環(huán)境復(fù)雜，地下電纜、通訊等對(duì)其檢測(cè)結(jié)果影響較大，地上的金屬建筑和大型車輛也會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生一定影響。在近兩年的使用中，弱磁無損檢測(cè)技術(shù)在我公司的應(yīng)用準(zhǔn)確率達(dá)到80%以上。相信隨著檢測(cè)硬件設(shè)備的不斷升級(jí)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、圖形的不斷積累，該項(xiàng)技術(shù)在以后供熱管網(wǎng)的健康分析中，會(huì)發(fā)揮更好的作用。