無損探傷 輸油無漏

文／岑紀(jì)衛(wèi)

基于電磁方法的輸油管線無損檢測，保障加油站內(nèi)輸油管線的安全運(yùn)作。

加油站內(nèi)輸油管線的檢測，是對預(yù)防重大事故、保證生產(chǎn)效益的重要保障。本文通過對加油站內(nèi)的輸油管線材料的分析研究，基于電磁方法對加油站內(nèi)輸油管線的在線檢測并探索了數(shù)值方法，并結(jié)合當(dāng)下持續(xù)創(chuàng)效，就油站管線無損檢測對生產(chǎn)經(jīng)營的影響進(jìn)行分析。

傳統(tǒng)無損檢測需求及開支

目前，浙江石油全省共有營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)2000余座，形成了遍布全省的銷售網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)體系。近兩年，浙江石油站點(diǎn)先后進(jìn)行了形象、硬件改造，以適應(yīng)新的市場競爭態(tài)勢。

近一半以上網(wǎng)點(diǎn)初次建成于2000年之前，至今已有20余年的歷史了，故對其現(xiàn)有鋪設(shè)管道的無損檢測勢在必行。這不僅僅是油站日常運(yùn)營中安全、環(huán)保的要求，更是浙江石油作為央企的社會責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。油罐、管線均鋪設(shè)于地下，若要無損檢測則必須停業(yè)、開挖。倘若以工程周期七天計算，則損失的營業(yè)額將會達(dá)到驚人的112萬元/站。同時，七天的檢測周期還會產(chǎn)生約一萬元的勞務(wù)費(fèi)用（力工12名，工作5天。技術(shù)人員4名，工作兩天）。較長的檢測周期，與企業(yè)當(dāng)前攻堅創(chuàng)效的形勢背道而馳。

油站所有管線均埋于地下，且場地均進(jìn)行了水泥硬化，若進(jìn)行傳統(tǒng)無損檢測則需要暴露管線。而投營油站的油罐區(qū)、加油場地均屬于0級防火區(qū)，若需要破除地面則涉及動土、特技動火作業(yè)，需要部門主管及會簽單位每8小時簽發(fā)作業(yè)票，操作比較繁瑣且人力物力耗費(fèi)巨大。同時，一旦開始破土，為保證安全，則勢必油站需要停業(yè)。所以，進(jìn)行傳統(tǒng)無損檢測是不可能的，完全不具備操作性。實(shí)際情況下，只能采用損益分析來判斷管線是否有泄漏。

◇圖1 電磁探頭。從左到右依次為電磁探頭的原型，電磁探頭的左視圖以及電磁探頭的正視圖。

電磁在線檢測技術(shù)

為探索在加油站實(shí)現(xiàn)對管線的非接觸式無損探傷，擬在實(shí)驗(yàn)環(huán)境對鋼材料裂紋進(jìn)行探測。本實(shí)驗(yàn)電磁探頭采用的是一個激勵一個接收型的線圈組合（圖1）。該探頭使用兩個獨(dú)立的鐵氧體棒作為主體。為了放大感應(yīng)電流，激勵線圈的匝數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于接收線圈的匝數(shù)。事實(shí)上，激勵圈的匝數(shù)通常比勵磁線圈的匝數(shù)翻一番或三倍。當(dāng)連接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時，激勵線圈中將有一個激勵電流。因此，由裂紋產(chǎn)生的不同磁場會產(chǎn)生。該系統(tǒng)主要通過測量線圈之間互阻抗的變化,來分析被測材料的微結(jié)構(gòu)以及裂紋的存在等。

在實(shí)驗(yàn)中，線圈將所得數(shù)據(jù)傳回電腦，通過信號處理，最終將被測樣品的橫截面圖成像顯示。線圈激勵信號是50k赫茲的交流信號。

當(dāng)鋼材中有裂紋時，因?yàn)榱鸭y和母材的電磁特性也差很大，很容易看到裂紋的存在。在該實(shí)驗(yàn)中，將金屬環(huán)放置在金屬樣品X70鋼樣品的中間，作為裂紋。環(huán)的直徑約為5mm，因?yàn)樗浅Ｐ?，所以高度可忽略（圖2）。圖3為掃描結(jié)果，左圖為實(shí)部數(shù)據(jù)成像圖，右圖為虛部數(shù)據(jù)成像圖。虛部圖和實(shí)部圖都能清晰看到鐵環(huán)的存在。因此基于該電磁方法，可以有效的完成對鋼產(chǎn)品的無損檢測。

無損在線檢測應(yīng)用前景

在保證加油站正常營業(yè)的基礎(chǔ)上，錯峰進(jìn)行無損在線檢測，能夠減少油站停業(yè)帶來的損失。同時，由于無損在線檢測無須破壞原有地面，暴露地下管線，所以極大縮短了整個檢測周期所需的時間，減少了工程的工作量，減少了勞務(wù)薪資的支出。

這樣較快的檢測周期，能夠幫助企業(yè)以較小的代價掌握輸油管線的使用狀況，以便及時維修或者更換，最大程度地規(guī)避了由于管線破漏、拉斷造成環(huán)境污染而帶來的環(huán)保風(fēng)險，并能最大限度發(fā)揮現(xiàn)有網(wǎng)點(diǎn)的使用壽命，降低油站整體改造翻新所投入的費(fèi)用。

該系統(tǒng)通過獲取金屬和探頭之間的感應(yīng)電壓，來對金屬或高分子復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像。通過掃描X70鋼樣品，可以得到鋼產(chǎn)品的橫截面圖，由于電磁特性的不同能清晰看到焊縫的痕跡。通過模擬金屬環(huán)作為裂紋，表明該系統(tǒng)可以檢測出來大的金屬裂紋。

綜上所述，基于電磁方法對加油站內(nèi)輸油管線的無損檢測是有效而且實(shí)時的。該檢測手段對于保障加油站內(nèi)輸油管線的安全運(yùn)作以及保障經(jīng)濟(jì)效益，均有很大的優(yōu)勢。通過該系統(tǒng)的運(yùn)用，單站可節(jié)省近5000元的勞務(wù)費(fèi)開支，減少營業(yè)損失每座加油站近110萬元。

無損檢測符合當(dāng)下持續(xù)創(chuàng)效的要求，切實(shí)降低了企業(yè)開支，變相為企業(yè)帶來了效益。

◇圖2 鐵環(huán)置于X70鋼上方用于模擬裂紋。

◇圖3 裂紋檢測橫截面成像。左圖為實(shí)部數(shù)據(jù)；右圖為虛部數(shù)據(jù)。