城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿乐新┐艡z測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

楊 楠 劉宇翔

（四川華油集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610000）

0 引言

燃?xì)夤艿来蠖喽际锹裼诘叵虏⑶掖┰降赜蚝軓V，運(yùn)行環(huán)境比較復(fù)雜且位置隱蔽，如果被破壞，就可能引發(fā)無(wú)可挽回的經(jīng)濟(jì)損失，甚至造成人員傷亡等嚴(yán)重事故[1]。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，2021年年初至6月份共計(jì)發(fā)生209起燃?xì)馐鹿剩瑐鋈藬?shù)共計(jì)309人，例如6月份湖北十堰燃?xì)獗ㄊ鹿蕦?dǎo)致25人死亡，138人受傷。漏磁檢測(cè)是燃?xì)夤艿廊粘＿\(yùn)維工作中常用的檢測(cè)技術(shù)，可以及時(shí)有效地檢測(cè)出燃?xì)夤艿赖碾[患問(wèn)題及部位，燃?xì)夤艿肋\(yùn)維技術(shù)人員可以對(duì)檢測(cè)結(jié)果采取有效措施加以處理，做到防患于未然。由此可見，為確保城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行安全，針對(duì)漏磁檢測(cè)技術(shù)加強(qiáng)研究是十分必要的。

1 漏磁檢測(cè)技術(shù)原理

漏磁檢測(cè)技術(shù)是基于鐵磁管材具有高磁導(dǎo)率，當(dāng)管道在外加磁場(chǎng)的作用下被磁化時(shí)，其表面或者近表面的缺陷就會(huì)形成漏磁場(chǎng)，然后通過(guò)檢測(cè)漏磁場(chǎng)的變化而確定缺陷位置及范圍大小等這一原理研發(fā)而成。若管道內(nèi)沒有缺陷，則管道內(nèi)的磁感應(yīng)線會(huì)被約束在管壁中且均勻分布，幾乎沒有磁場(chǎng)存在；若管道的管壁存在缺陷，則其磁導(dǎo)率就會(huì)變小，磁阻增大，磁感應(yīng)線會(huì)發(fā)生變形，一些磁感應(yīng)線便會(huì)穿過(guò)管壁產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，再通過(guò)磁感應(yīng)傳感器接收漏磁場(chǎng)信號(hào)，并傳入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行進(jìn)一步的分析，明確缺陷位置、寬度及深度（如圖1所示）[2]。

圖1 漏磁檢測(cè)技術(shù)原理

漏磁檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，漏磁檢測(cè)器（如圖2所示）是最重要設(shè)備。漏磁檢測(cè)器通常為節(jié)狀結(jié)構(gòu)并且各節(jié)之間均是通過(guò)萬(wàn)向節(jié)進(jìn)行連接，這樣可以更順利地通過(guò)管道彎頭[3]。漏磁檢測(cè)器的動(dòng)力節(jié)上安有略大于管道內(nèi)徑的橡膠碗，這樣可以消除管道介質(zhì)流動(dòng)阻力的不利影響，從而使漏磁檢測(cè)器在管道中更加順暢地前進(jìn)。而在測(cè)量節(jié)上布置有數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)磁敏探頭且每個(gè)探頭中都包括幾個(gè)不同的檢測(cè)通道用來(lái)檢測(cè)不同方向上的漏磁場(chǎng)。且探頭排列得越緊密則缺陷處漏磁場(chǎng)檢測(cè)的結(jié)果越準(zhǔn)確、完整。

圖2 漏磁檢測(cè)器結(jié)構(gòu)

2 案例概況

某燃?xì)夤艿朗冀ㄓ?010年5月份，2012年10月份投產(chǎn)運(yùn)行，至今已經(jīng)運(yùn)行9年多了，為了了解和掌握該燃?xì)夤艿赖母g及損傷情況，并采取針對(duì)性措施進(jìn)行修補(bǔ)，以確保該燃?xì)夤艿赖拈L(zhǎng)久安全運(yùn)行，為此，采取漏磁檢測(cè)技術(shù)對(duì)該燃?xì)夤艿肋M(jìn)行全面檢測(cè)。該燃?xì)夤艿乐睆绞?10mm，所以采用610mm管道漏磁檢測(cè)器對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。該610mm管道漏磁檢測(cè)器主要由4節(jié)組成：首節(jié)包括驅(qū)動(dòng)裝置及電池裝置兩個(gè)部分；第二節(jié)包括檢測(cè)裝置及計(jì)算機(jī)裝置兩個(gè)部分；第三節(jié)包括檢測(cè)裝置及電池裝置兩個(gè)部分；第四節(jié)為里程輪（如圖3所示）。為了提高該漏磁檢測(cè)器在管道中的通行能力，將最長(zhǎng)節(jié)距離設(shè)計(jì)得比較短了一些。同時(shí)，在國(guó)內(nèi)管道彎頭的直徑大約是管道直徑的6倍，而一些舊管道彎頭的直徑大約是管道直徑的1.5倍，鑒于此，該漏磁檢測(cè)設(shè)備在管道內(nèi)的通行能力按1.5倍管道直徑進(jìn)行設(shè)定。

圖3 漏磁檢測(cè)設(shè)備實(shí)圖

3 漏磁檢測(cè)技術(shù)在燃?xì)夤艿罊z測(cè)中的應(yīng)用

3.1 檢測(cè)前準(zhǔn)備工作

3.1.1 檢測(cè)過(guò)程工程量評(píng)估

為了保證燃?xì)夤艿罊z測(cè)的質(zhì)量，在正式檢測(cè)前，須科學(xué)評(píng)估檢測(cè)過(guò)程的實(shí)際工程量。案例燃?xì)夤艿佬枰獧z測(cè)長(zhǎng)度共計(jì)460.5km，為了便于漏磁檢測(cè)和數(shù)據(jù)記錄，把該燃?xì)夤艿谰€劃分成了三段（如表1所示）。

表1 燃?xì)夤艿缆┐艡z測(cè)分段情況

3.1.2 清管器跟蹤及定位

開始漏磁檢測(cè)之前，還需進(jìn)行必要的清管器跟蹤及定位工作，這樣既可以準(zhǔn)確了解清管器的具體位置，也能夠幫助操作人員了解管道中有沒有卡球情況。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)管道常用的清管器跟蹤定位技術(shù)主要是TracMaster技術(shù)和TDWGEO2000TM技術(shù)[4]。其中以TracMaster技術(shù)最常用，預(yù)先在清管器內(nèi)放置調(diào)好的頻率發(fā)射器，該技術(shù)通過(guò)頻率發(fā)射器與地面上的頻率接收器發(fā)射及接收信號(hào)，從而確定清管球的位置，并由此來(lái)判斷管道中有無(wú)卡球問(wèn)題。同時(shí)，TracMaster技術(shù)也能夠清楚、完整地記錄下清管器在管道中通過(guò)各位置的日期及時(shí)間。而TDWGEO2000?技術(shù)則主要是通過(guò)控制盒放大清管器在管道內(nèi)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與焊縫、三通、閥門和其他管件接觸發(fā)出的聲音，來(lái)判斷清管器的位置及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。經(jīng)過(guò)對(duì)比可知，TracMaster技術(shù)的適應(yīng)性、操作性、清管效果都相對(duì)比較好，而且技術(shù)也更加成熟，因此，案例燃?xì)夤艿狼骞芄ぷ髯罱K決定應(yīng)用TracMaster技術(shù)來(lái)進(jìn)行清管球跟蹤及定位。

3.2 燃?xì)夤艿缆┐艡z測(cè)

3.2.1 發(fā)送漏磁檢測(cè)設(shè)備

發(fā)送漏磁檢測(cè)工具的過(guò)程中要做好以下幾點(diǎn)工作：1）對(duì)收發(fā)球筒進(jìn)行檢查。即檢查擬燃?xì)夤艿姥鼐€的所有閥門，確保其都處于開啟的狀態(tài)，而且也不能有滲漏的地方；綜合考慮四周環(huán)境條件及安全影響因素后確定收發(fā)球位置；全面檢查一遍擬檢測(cè)燃?xì)夤艿姥鼐€的壓縮機(jī)，保證其都處于正常運(yùn)行狀態(tài)；在開展上述檢查工作的同時(shí)，把漏磁檢測(cè)設(shè)備及其他相關(guān)設(shè)備運(yùn)到發(fā)球筒區(qū)域。2）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試好漏磁檢測(cè)設(shè)備，確保其性能。待漏磁檢測(cè)設(shè)備及其他相關(guān)設(shè)備（如托架等）都運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)之后，開始進(jìn)行設(shè)備的安裝及調(diào)試。首先在收發(fā)球筒處把托架按要求安裝好且在發(fā)送漏磁檢測(cè)設(shè)備之前1h內(nèi)再檢查一遍設(shè)備性能，確保漏磁檢測(cè)設(shè)備性能良好、運(yùn)行正常。待做完設(shè)備安裝及調(diào)試工作后，把漏磁檢測(cè)設(shè)備放到發(fā)球筒中，打開發(fā)球筒的管線并向其內(nèi)部灌注天然氣，待注滿天然氣之后開啟沿途的所有管道閥門，使漏磁檢測(cè)設(shè)備在氣壓的推動(dòng)作用下向前運(yùn)行。待確認(rèn)漏磁檢測(cè)設(shè)備離開發(fā)球筒之后，要實(shí)時(shí)追蹤漏磁檢測(cè)設(shè)備，并檢查收球筒的工作狀態(tài)，確保其運(yùn)行狀態(tài)良好，從而可以按時(shí)保質(zhì)保量地完成漏磁檢測(cè)設(shè)備回收工作。另外，也要關(guān)注燃?xì)夤艿姥鼐€壓縮機(jī)的工作狀態(tài)，保證其始終能達(dá)到作業(yè)要求，進(jìn)而保證管道中天然氣流量始終都處于穩(wěn)定狀態(tài)。3）實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確了解漏磁檢測(cè)設(shè)備的工作狀態(tài)。待漏磁檢測(cè)設(shè)備進(jìn)到燃?xì)夤艿乐羞M(jìn)行檢測(cè)之后，燃?xì)夤艿廊肟谖恢玫墓ぷ魅藛T要每間隔15min記錄一次入口位置的壓力、溫度和流量等有關(guān)信息。同時(shí)，在壓縮機(jī)站的工作人員也要詳細(xì)記錄有關(guān)壓縮機(jī)的運(yùn)行信息、燃料量、潤(rùn)滑油量等信息。在地表上合適的位置布置標(biāo)記盒，以便確認(rèn)和記錄漏磁檢測(cè)設(shè)備通過(guò)各標(biāo)記盒的時(shí)間[5]。另外，每個(gè)站點(diǎn)的工作人員要時(shí)刻保持通信暢通，確保燃?xì)夤艿罊z測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以第一時(shí)間采取有效措施加以解決。

3.2.2 接收漏磁檢測(cè)設(shè)備

在漏磁檢測(cè)設(shè)備到達(dá)燃?xì)夤艿栏鳈z測(cè)終點(diǎn)的1h前，負(fù)責(zé)漏磁檢測(cè)設(shè)備的工作人員要到達(dá)收球筒現(xiàn)場(chǎng)，而在沿途負(fù)責(zé)記錄追蹤漏磁檢測(cè)設(shè)備的工作人員要實(shí)時(shí)報(bào)告漏磁檢測(cè)設(shè)備的實(shí)際位置，并據(jù)此來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出漏磁檢測(cè)設(shè)備到達(dá)檢測(cè)終點(diǎn)的時(shí)間[6]。接收漏磁檢測(cè)設(shè)備的過(guò)程中，要保證收球筒不能存在堵塞或密封的地方且燃?xì)夤艿姥赝镜乃虚y門都是開啟狀態(tài)，確保漏磁檢測(cè)設(shè)備能夠順利通過(guò)。當(dāng)漏磁檢測(cè)設(shè)備到達(dá)燃?xì)夤艿罊z測(cè)終點(diǎn)后，要先隔離收球筒，并把收球筒中的天然氣排放干凈，以達(dá)到減壓效果；同時(shí)，排放收球筒中的天然氣時(shí)，也可采取注入氮?dú)庵脫Q天然氣的方法來(lái)達(dá)到預(yù)期的減壓效果。待減壓完成后，從收球筒后面的支架上把漏磁檢測(cè)設(shè)備取下來(lái)，并對(duì)漏磁檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢查，確定沒有損壞且可以繼續(xù)使用之后，清洗干凈漏磁檢測(cè)設(shè)備，并及時(shí)送至設(shè)備間把檢測(cè)數(shù)據(jù)下載下來(lái)，同時(shí)，也要及時(shí)下載燃?xì)夤艿姥赝镜乇順?biāo)記盒中的數(shù)據(jù)，并檢查數(shù)據(jù)是否完整。

4 燃?xì)夤艿缆┐艡z測(cè)的結(jié)果分析

4.1 漏磁檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

因?yàn)樵摯温┐艡z測(cè)的燃?xì)夤艿篱L(zhǎng)度比較長(zhǎng)，所以在處理漏磁檢測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，要分析的數(shù)據(jù)量很大，這里不做一一贅述，只取其中距離最長(zhǎng)的一段（C站—D站）為例進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。C站點(diǎn)到D站點(diǎn)的燃?xì)夤艿赖目傞L(zhǎng)度約169km，發(fā)球端發(fā)射漏磁檢測(cè)設(shè)備的時(shí)間是2021年9月8日14:20:00，接收漏磁檢測(cè)設(shè)備的時(shí)間是2021年9月9日08:50:00，漏磁檢測(cè)設(shè)備共計(jì)運(yùn)行時(shí)間是18.5h。漏磁檢測(cè)設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中，燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)壓力值是6.5MPa，而管道內(nèi)最大運(yùn)行壓力值是6.499MPa，管道內(nèi)的平均溫度是16℃，漏磁檢測(cè)設(shè)備在管道內(nèi)的平均運(yùn)行速度是2.54m/s，每秒采樣780次 。

根據(jù)ASMEB31G準(zhǔn)則對(duì)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行腐蝕安全性評(píng)估，共計(jì)發(fā)現(xiàn)C站—D站的燃?xì)夤艿乐杏?075個(gè)金屬缺陷。其中管道的內(nèi)部缺陷共計(jì)3547個(gè)，外部缺陷共計(jì)1515個(gè)，出廠缺陷13個(gè)（且均位于管道內(nèi)部），其中缺陷深度最大值為51%管壁厚度（具體缺陷深度情況見下表2~表4）。同時(shí)，在整個(gè)漏磁檢測(cè)工作中，并沒有出現(xiàn)深度大于80%管壁厚度的嚴(yán)重缺陷問(wèn)題，也沒有出現(xiàn)高于預(yù)估維修因子曲線的特征點(diǎn)。經(jīng)過(guò)該次漏磁檢測(cè)可知，該燃?xì)夤艿酪廊豢梢詽M足最大運(yùn)行壓力6.3MPa的要求。

表2 內(nèi)部缺陷深度狀況

表4 制造缺陷深度狀況

4.2 漏磁檢測(cè)管道開挖驗(yàn)證

根據(jù)上述燃?xì)夤艿缆┐艡z測(cè)結(jié)果選出10處缺陷比較嚴(yán)重的位置作為開挖點(diǎn)，進(jìn)行開挖驗(yàn)證。通過(guò)開挖驗(yàn)證得出該次燃?xì)夤艿缆┐艡z測(cè)得到的缺陷位置最大誤差值為0.45m，缺陷深度誤差更小（具體情況見表5）。同時(shí)，通過(guò)開挖得知造成該燃?xì)夤芫€外部缺陷的主要原因是埋設(shè)管道回填時(shí)，填入了大量的石塊，正是這些石塊破壞了燃?xì)夤艿赖耐獠糠栏貙?，使燃?xì)夤艿劳獠砍霈F(xiàn)缺陷。而且在燃?xì)夤艿赖闹惫芏紊铣霈F(xiàn)的缺陷數(shù)量比較少，燃?xì)夤艿赖沫h(huán)焊縫四周出現(xiàn)的缺陷數(shù)量比較多且缺陷深度也更深，這主要是因?yàn)槿細(xì)夤艿肋B接施工時(shí)環(huán)焊縫四周的防腐措施做得不到位而引起的。

表3 外部缺陷深度狀況

表5 燃?xì)夤艿缆┐艡z測(cè)開挖驗(yàn)證結(jié)果

5 總結(jié)

通過(guò)上述分析可以得出以下結(jié)論：1）相對(duì)其他燃?xì)夤艿廊毕輽z測(cè)技術(shù)而言，漏磁檢測(cè)技術(shù)不但自動(dòng)化水平更高、效率更快、檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，而且檢測(cè)過(guò)程中也沒有污染，所以該技術(shù)在燃?xì)夤艿廊毕輽z測(cè)中應(yīng)用非常廣泛，同時(shí)也適用于其他管道缺陷檢測(cè)工作。案例燃?xì)夤艿澜?jīng)過(guò)漏磁檢測(cè)可以得知，該燃?xì)夤艿离m然在長(zhǎng)期使用中已出現(xiàn)許多的缺陷，但是缺陷深度均比較淺，沒有影響到燃?xì)夤艿赖恼＿\(yùn)行。同時(shí)經(jīng)過(guò)開挖也驗(yàn)證了漏磁檢測(cè)結(jié)果是比較準(zhǔn)確的。2）通過(guò)案例燃?xì)夤艿缆┐艡z測(cè)結(jié)果可以得出，燃?xì)夤艿涝陂L(zhǎng)期服役過(guò)程中，會(huì)因?yàn)橥饬ζ茐摹⒐艿栏g、技術(shù)操作失誤、施工措施不合理、制造因素及地質(zhì)災(zāi)害等因素影響而出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，因此，在檢測(cè)確定缺陷情況后，要根據(jù)缺陷成因采取綜合措施進(jìn)行有效治理，保證燃?xì)夤艿朗冀K能安全運(yùn)行。