漏磁內(nèi)檢測(cè)技術(shù)在管道完整性評(píng)價(jià)過程中的應(yīng)用

曹 強(qiáng)

（國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)西南管道有限責(zé)任公司南寧輸油氣分公司，廣西 南寧 530000）

1 漏磁內(nèi)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在鋼質(zhì)管道漏磁內(nèi)檢測(cè)過程中，漏磁內(nèi)檢測(cè)器通過管道運(yùn)行壓力驅(qū)動(dòng)，在管道內(nèi)部行進(jìn)同時(shí)將目標(biāo)管線管體磁化，若管體表面或近表面存在缺陷，被磁化的管體表面將形成漏磁場(chǎng)，通過檢測(cè)漏磁場(chǎng)的變化進(jìn)而發(fā)現(xiàn)管體缺陷。

漏磁內(nèi)檢測(cè)在所有管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)中，發(fā)展歷史最為悠久，所以技術(shù)相對(duì)也最為成熟，在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用也最為廣泛。發(fā)展至今漏磁內(nèi)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)形成了檢測(cè)效率高、自動(dòng)化程度高、應(yīng)用可靠性高且缺陷檢測(cè)可量化分析等優(yōu)勢(shì)。在漏磁檢測(cè)數(shù)據(jù)分析過程中主要應(yīng)用有限元法，并以麥克斯韋方程作為電磁場(chǎng)的理論基礎(chǔ)，通過計(jì)算磁化強(qiáng)度、缺陷尺寸（長(zhǎng)、寬、深度）、探頭提離高度等參數(shù)與漏磁場(chǎng)之間的關(guān)系，結(jié)合先進(jìn)的慣性導(dǎo)航技術(shù)，通過相關(guān)軟件分析處理可給出目標(biāo)管線的缺陷類型、缺陷嚴(yán)重程度、缺陷具體位置等結(jié)果[1]。雖然超聲波內(nèi)檢測(cè)、電磁超聲內(nèi)檢測(cè)等技術(shù)近年來飛速發(fā)展，但漏磁內(nèi)檢測(cè)基于技術(shù)發(fā)展的成熟度、檢測(cè)成果的可靠性、檢測(cè)市場(chǎng)內(nèi)較高的性價(jià)比，漏磁內(nèi)檢技術(shù)仍是管道內(nèi)檢測(cè)過程中的首選。

2 漏磁內(nèi)檢數(shù)據(jù)在完整性評(píng)價(jià)過程中的應(yīng)用

為了解管道管體腐蝕的實(shí)際情況，保障管線的安全運(yùn)行，我公司近年不斷對(duì)所轄管道實(shí)施了內(nèi)、外檢測(cè)項(xiàng)目，效果顯著。本文中將詳細(xì)對(duì)部分管線內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析闡述。

本次檢測(cè)目標(biāo)管道全長(zhǎng)215.184km，外徑為1016mm，管道材質(zhì)為API 5L X70，壁厚為14.6mm、17.5mm、21mm、26.2mm，管道設(shè)計(jì)壓力為10MPa，最大允許操作壓力為10MPa。通過內(nèi)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)并量化內(nèi)部金屬損失7520處，內(nèi)部金屬損失的平均深度是正常壁厚的2%，最深的內(nèi)部金屬損失深度是正常壁厚的29%，位于本次檢測(cè)里程128905.294m處，所在管段壁厚為17.5mm，該點(diǎn)已開挖并維修。發(fā)現(xiàn)并量化外部金屬損失866處，外部金屬損失的平均深度是正常壁厚的2%，最深的外部金屬損失的深度為管道正常壁厚的17%，位于該管道檢測(cè)里程的82284.773m處，所在管段壁厚為17.5mm。通過對(duì)管道補(bǔ)口處（距環(huán)焊縫兩側(cè)距離各≥200mm區(qū)域）存在外部金屬損失數(shù)量統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，有71處外部金屬損失分別分布在67處管道補(bǔ)口上。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)管道變形15處，其中管體凹陷4處，焊縫凹陷10處，橢圓度1處，未發(fā)現(xiàn)＜3°的斜接角。發(fā)現(xiàn)焊縫異常894處，其中環(huán)焊縫異常（GWAN）888處，螺旋焊縫異常（SWAN）3處, 直焊縫異常（LWAN）3處（詳細(xì)檢測(cè)結(jié)果如表1所示）。

表1 檢測(cè)成果統(tǒng)計(jì)表

通過對(duì)檢測(cè)結(jié)果中的58處管體異常位置進(jìn)行開挖驗(yàn)證，本次檢測(cè)結(jié)果的置信度達(dá)到92%以上，圖1為開挖情況展示。該數(shù)據(jù)也保證了內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)在完整性評(píng)價(jià)過程中應(yīng)用的可靠性。

圖1 開挖情況展示

根據(jù)內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，對(duì)管道完整性評(píng)價(jià)中管道剩余強(qiáng)度和剩余壽命等結(jié)果進(jìn)行了相關(guān)計(jì)算。管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)主要依據(jù)金屬損失長(zhǎng)度和深度的尺寸數(shù)據(jù)，使用剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法計(jì)算得到缺陷處的最大安全壓力。當(dāng)缺陷處的最大安全壓力大于等于管道最大允許操作壓力（MAOP）時(shí)，當(dāng)前缺陷是可接受的，不需要立即維修；當(dāng)缺陷處的最大安全壓力小于管道最大允許操作壓力（MAOP）時(shí)，當(dāng)前缺陷是不可接受的，需要立即維修。管道剩余壽命預(yù)測(cè)主要以金屬損失生長(zhǎng)速率為基礎(chǔ)[2]。目前金屬損失生長(zhǎng)速率普遍使用的方法是依據(jù)兩次（或多次）檢測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)比獲得，并且金屬損失生長(zhǎng)速率計(jì)算采用保守的原則。對(duì)于只進(jìn)行過一次內(nèi)檢測(cè)的管道，經(jīng)驗(yàn)做法是假設(shè)管道投產(chǎn)的起始時(shí)間為腐蝕開始生長(zhǎng)的初始時(shí)間，并使用全壽命或半壽命的方法來計(jì)算金屬損失的生長(zhǎng)速率。依據(jù)管道剩余壽命預(yù)測(cè)結(jié)果制定合理的維修計(jì)劃，滿足管道將來完整性管理的需要[3]。

本次檢測(cè)發(fā)現(xiàn)8386處金屬損失，通過評(píng)價(jià)，在最大允許操作壓力10MPa下沒有需要立即維修的金屬損失。依據(jù)上述金屬損失生長(zhǎng)速率計(jì)算結(jié)果，結(jié)合金屬損失缺陷處的承壓強(qiáng)度，對(duì)目標(biāo)管段上的8386處金屬損失進(jìn)行了剩余壽命預(yù)測(cè)。通過計(jì)算，在最大允許操作壓力10MPa下，有1處金屬損失需要在5年內(nèi)進(jìn)行維修，該點(diǎn)已開挖并維修。

本次檢測(cè)為目標(biāo)管段的首次檢測(cè)，通過實(shí)施內(nèi)檢測(cè)，切實(shí)地了解管道缺陷的情況以及缺陷對(duì)管道當(dāng)前完整性的影響。管道運(yùn)營(yíng)環(huán)境的不斷變化，腐蝕速率的發(fā)展也存在著不確定性。我方期待通過實(shí)施管道再檢測(cè)，依據(jù)兩次檢測(cè)數(shù)據(jù)信息的對(duì)比，進(jìn)一步了解管道中腐蝕的速率發(fā)展情況，明確管道所存在缺陷的性質(zhì)，為管道完整性管理提供科學(xué)依據(jù)。

3 結(jié)語

近年管道安全事故時(shí)有發(fā)生，管道的安全運(yùn)營(yíng)任重而道遠(yuǎn)。內(nèi)檢測(cè)技術(shù)在長(zhǎng)輸油氣管道檢測(cè)中應(yīng)用越來越廣泛，此前對(duì)于內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的顧慮隨著技術(shù)的發(fā)展也在逐一被打消。內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的不斷成熟為完善管道完整性管理數(shù)據(jù)提供了極有力的支撐，相比于外檢測(cè)，其更加客觀，效率更高，數(shù)據(jù)也更為精準(zhǔn)，結(jié)合科學(xué)的評(píng)價(jià)方式，管道的運(yùn)行狀態(tài)也將更加清晰的呈現(xiàn)在管理者眼前，管道完整性管理中的此前較為模糊的“推算”環(huán)節(jié)也在逐漸的向?qū)嶋H“計(jì)算”的方向發(fā)展，這樣保障管道安全運(yùn)營(yíng)將不再是運(yùn)營(yíng)單位的一個(gè)指標(biāo)，而將成為運(yùn)營(yíng)單位的一個(gè)底氣十足的承諾！