金屬磁記憶技術(shù)對(duì)絕緣接頭定位檢測(cè)的應(yīng)用

陳峰華 鄭 磊 唐 凱 張媛媛 高志賢 丁繼峰 王 亮

（1.北京中航油工程建設(shè)有限公司，北京 100012；2.青島鋼研納克檢測(cè)防護(hù)技術(shù)有限公司，青島266071）

0 引言

為了降低埋地鋼制長(zhǎng)輸管道的外腐蝕隱患，通常采用“防腐層+陰極保護(hù)”的聯(lián)合防腐手段，在采用陰極保護(hù)措施時(shí)，為了防止長(zhǎng)輸管道中陰極保護(hù)電流不流失至場(chǎng)站及場(chǎng)站接地系統(tǒng)，通常在長(zhǎng)輸管道的首末端設(shè)置絕緣裝置，如絕緣法蘭、絕緣接頭等。在對(duì)站外長(zhǎng)輸管道或場(chǎng)站內(nèi)管道及接地設(shè)施重新構(gòu)建或追加外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)時(shí)，必須明確絕緣接頭的位置，將陰極電纜和零位電位設(shè)置在相應(yīng)的管段；另外，外加電流陰保系統(tǒng)投用后，也需要對(duì)絕緣接頭附近管段的電位進(jìn)行測(cè)試，確定管段是否受其它外加電流陰保系統(tǒng)的陽(yáng)極干擾或陰極干擾[1,2]。但由于部分管道建設(shè)時(shí)間久遠(yuǎn)，建設(shè)資料部分缺失，且絕緣接頭一般埋設(shè)在地下，其位置難以確認(rèn)，除沿管線進(jìn)行大面積開(kāi)挖外，目前未有行之有效的檢測(cè)定位方法。

金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)新興的弱磁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，盡管其在機(jī)理上尚有未明晰之處，但在國(guó)內(nèi)學(xué)者已在金屬構(gòu)件[3,4]、大橋鋼索[5]、常壓儲(chǔ)罐[6]、壓力容器[7]、埋地管道[8-10]等檢測(cè)領(lǐng)域開(kāi)展了廣泛的應(yīng)用研究，磁記憶檢測(cè)技術(shù)可以表征金屬基體缺陷、應(yīng)力集中和焊縫等結(jié)構(gòu)或力學(xué)上特征區(qū)域。由于絕緣接頭在結(jié)構(gòu)上短距離內(nèi)存在多個(gè)焊縫、且在密封處存在結(jié)構(gòu)上管徑變化，因此，絕緣接頭會(huì)在短距離內(nèi)產(chǎn)生多個(gè)磁記憶異變峰，本文通過(guò)對(duì)目標(biāo)管段進(jìn)行金屬磁記憶檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，在不開(kāi)挖情況下確定，利用絕緣接頭特征峰金屬磁記憶特征峰，確定絕緣接頭的埋設(shè)位置。

1 概述

某埋地鋼制航空煤油管道建設(shè)于2006年，全線采用外加電流陰極保護(hù)，陰保站設(shè)置在末站，在首站和末站油庫(kù)均設(shè)置了絕緣接頭。由于市政規(guī)劃需要，末站進(jìn)站段的部分管段要進(jìn)行改線，在改線前需明確絕緣接頭位置。但由于建設(shè)資料部分缺失，絕緣接頭埋設(shè)的具體位置難以確定。

2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)

2.1 管線路徑確定

由于站外管道埋設(shè)在土壤中，管道從站內(nèi)C點(diǎn)處出土，難以確定管道路由。在站外測(cè)試樁處，通過(guò)DM發(fā)射機(jī)，利用測(cè)試樁內(nèi)的測(cè)試電纜向管道加載電流信號(hào)，可以確定測(cè)試樁至A點(diǎn)管線埋設(shè)位置。由于目前絕緣接頭工作正常，加載的電流在A處基本全部流向陰保間方向，往B方向基本無(wú)電流。由于A點(diǎn)和C點(diǎn)距離較近，根據(jù)站內(nèi)設(shè)施布設(shè)位置和場(chǎng)站院墻位置，可大概推斷管道埋設(shè)位置，如圖1所示。

圖1 管道走向示意圖

2.2 磁記憶檢測(cè)實(shí)驗(yàn)

管道磁記憶檢測(cè)采用俄羅斯動(dòng)力診斷公司的TSC-8M-12金屬磁記憶檢測(cè)儀，檢測(cè)探頭選用11-12W型探頭。

根據(jù)場(chǎng)站管理人員的建議，絕緣接頭較大概率是安裝在站外的直管段。因此先對(duì)場(chǎng)站外AB段開(kāi)展了磁記憶檢測(cè)。檢測(cè)方向從A至B（自西向東），檢測(cè)結(jié)果如圖2所示。AB段長(zhǎng)度實(shí)際約20米（磁記憶曲線圖橫坐標(biāo)為計(jì)數(shù)模式自動(dòng)生成，不代表真實(shí)距離，下同）。從圖2數(shù)據(jù)可以看出，在橫坐標(biāo)500～1200mm，7800～8600mm，以及12000～15000mm 3個(gè)區(qū)域內(nèi)存在明顯的異變特征峰，分別命名為|：I區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)。I區(qū)、Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)均呈現(xiàn)單一峰值特征。從I區(qū)和Ⅱ區(qū)的磁記憶曲線可以看出，Y方向呈現(xiàn)峰值特征，而X方向呈現(xiàn)“過(guò)零點(diǎn)”特征，且經(jīng)換算，I區(qū)和Ⅱ區(qū)的距離約為12m，I區(qū)和Ⅱ區(qū)的磁記憶特征變化可能是由直管段焊縫引起；Ⅲ區(qū)的磁記憶曲線在Z方向呈現(xiàn)峰值特征，X、Y方向均呈現(xiàn)“過(guò)零點(diǎn)”特征，由于Ⅲ區(qū)處于示意圖B點(diǎn)附近，管道可能在該區(qū)域拐彎進(jìn)入場(chǎng)站，Ⅲ區(qū)磁記憶特征變化可能是由彎頭焊縫或彎頭處存在的應(yīng)力所引起。但I(xiàn)區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)的磁記憶曲線特征不符合絕緣接頭的磁記憶特征，推斷絕緣接頭不處于該管段內(nèi)。

圖2 AB管段磁記憶曲線

隨后在場(chǎng)站內(nèi)對(duì)CD段開(kāi)展了磁記憶檢測(cè)，檢測(cè)方向從D至C（自南向北），CD段長(zhǎng)度實(shí)際約8m，檢測(cè)結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，在橫坐標(biāo)0～1800mm范圍內(nèi)，Y方向磁場(chǎng)強(qiáng)度逐漸減小，X、Z方向磁場(chǎng)強(qiáng)度基本無(wú)太大變化，而在1800～4000mm區(qū)域內(nèi)X、Y方向存在多個(gè)明顯的異變特征，符合絕緣接頭的特征，因此，推斷IV區(qū)的異變峰為絕緣接頭產(chǎn)生，絕緣接頭的安裝位置處于CD段中部。

圖3 CD管段磁記憶曲線

3 結(jié)果驗(yàn)證

經(jīng)場(chǎng)站組織開(kāi)挖驗(yàn)證，在CD段中部發(fā)現(xiàn)絕緣接頭。另外，對(duì)I區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)也進(jìn)行了開(kāi)挖驗(yàn)證，結(jié)果表明，I區(qū)、Ⅱ區(qū)為直管段焊縫，Ⅲ區(qū)為管道進(jìn)入場(chǎng)站的拐點(diǎn)，與檢測(cè)分析結(jié)果一致。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)分析和實(shí)際驗(yàn)證，埋地管道絕緣接頭在短距離內(nèi)會(huì)產(chǎn)生多個(gè)磁記憶異變峰，通過(guò)該特征，利用金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)絕緣接頭進(jìn)行不開(kāi)挖定位。