利用智能管线检测仪对管网和管道的完整性进行验证

1、利用智能管线检测仪对管网和管道的完整性进行验证摘要：管道与管网是世界经济的血脉。为了保证系统的有效性和运行安全始终处于一个很高的水平，如何强调管道 系统完整的重要性都不为过。利用专门开发的智能管线检测仪，人们可以确定管道的损坏，并且可以很好地提前防 止突发的停车。这些智能管线检测仪在我们日常的管道系统运行中已经被公认为是非常好的工具。对于确定管道系 统的完整性而言，什么样的系统是最合适的 ？如何使检查的结果转化并形成最有效的维护保养计划？本文将对市场上已有的智能管线检测仪给出一个总体的评述，然后结合实际案例给出如何验证管道系统的完整性，以及为使管道系 统尽快全面恢复安全运行应采取的措施，因为每

2、次停车的成本是相当可观的。所有人造的 技术产品”的服务寿命都是有限的，管道和管网也不例外。对于像管道这样的技术装置，其有效性对于全球经济都是至关重要的，强度分析和服务寿命计算必须能提供出管道完整性和强度的证明。这些分析和计算 的目的在于：在不考虑正常的运行负荷的情况下，防止受压部件所承受的应力超出允许范围，以及预防在临界条件 下可能出现的危险。高强度钢制薄壁管道的使用日益增加，进一步提高了对管壁直接和间接缺陷检查的必要性。直接缺陷影响到管道的安全性和完整性并且通常可以由智能管线检测仪检查出来。像埋地管的绝缘层受损这样的间接缺陷，虽然暂时没有直接造成管道的损坏，但是随着时间的推移，也可能会 发展

3、成管道的直接缺陷。用于检查的智能管线检测仪在管道检测领域的应用已有超过20年的历史，在这些检测中，诊断装置由各种管道中的介质推动，被动地沿着管道穿行。下面这些直接缺陷可以由智能管线检测仪检测。几何尺寸检查检测仪：指出与理想圆形的偏差（凹陷、椭圆化、皱纹、内径变化、角变形）壁厚检查捡测仪：测量壁厚（壁变薄、与制造有关的异常、内部和外部腐蚀、夹砂结疤、叠层）裂纹检查检测仪：用于检查裂缝、根切咬边、切口、凹槽、轴向焊接的缺陷检漏检温检测仪：用于搜寻泄漏点所有能够被检测仪检查出来的缺陷对管道的服务寿命都有影响。强度分析应 能证明在不考虑正常运行负荷的情况下，在临界条件下，施加在承压部件的应力没有超过允

4、许范围。强度分析是基 于这样一种假设，即一个缺陷的实际荷载等级以及疲劳强度可以依靠强度分析确定，并且疲劳曲线的动力学因素允 许得出服务寿命曲线的结论。带凸起的椭圆度几何尺寸检查检测仪这种类犁的智能管线检测仪的开发是用来鉴别和测量管道的变形，如凹陷和凸起、椭圆、波纹和皱纹等，因为 这些变形可能会增加应力。变形：变形是指与管道横截面理想圆形偏离，在内部压力作用下发生额外的变形（弹性的、塑型的），这种变形在管道设计时没有考虑。以下标准可用于对变形进行评价：直径偏离的程度几何形状变形冷成型尺寸椭圆变形在变形附近的表面缺陷变形可以进一步细分为以下几种类型：凹陷或凸起椭圆形弯曲部位的波纹和皱纹为检测这些变

5、形，三种类型的检测仪检查系统在实践中是最常用的：轮式机械扫描探头式机械扫描应用涡流原理非接触扫描几何尺寸检查检测仪由两个圆锥形探头组成，一组杠杆式传感器在尾部探头的圆周均匀分布，就像一把雨伞， 对管壁进行扫描。这种检测仪的另一种形式是杠杆式传感器不与管壁接触，而是靠检测仪的探头的偏转来移动，杠 杆式传感器的偏转通过接头传送到一个旋转斜盘，通过一组排列的铰接接头，转换为脉冲信号并在一个数据运载器 上记录和登记。在管道内检查的距离通过测距轮记录，这些脉冲信号也同时在数据记录仪上记录。一套专门的软件 可以将管道的凸起和凹陷、圆形焊缝、管道组件、椭圆变形以及壁厚变化的精确位置在检查之后记录存储，检测仪

6、 移动速度对纪录准确性的影响也是可以控制的。根据管道直径不同，测量精度控制如下。壁厚检查检测仪管壁变薄会造成抗压能力降低并导致管道服务寿命缩短，或导致由于点蚀造成管道泄漏。管壁变薄定义为管道 的壁厚在内侧或外侧表面厚度减少，这种减少可能是在金属板材的制造过程中造成的，也可能是在管网运行中造成 的。凸起直径范围界限值触发器测量精度ID red <10%ID red >10%6"-12"1.2%±0.8%±1.0%14"-22"0.8%±0.6%±0.8%24"-38"0.6%±

7、;0.5%±0.7%40"-56"0.5%±0.4%±0.6%椭圆变形直径范围界限值触发器测量精度ID red <5%ID red<5%-10%ID red >10%6"-12"1.0%±0.9%±1.4%±1.8%14"-22"0.8%±0.6%±1.2%±1.6%24"-38"0.6%±0.5%±1.0%±1.4%40"-58"0.5%±0.4%

8、±0.8%±1.2%管壁变薄的种类：轧制造成的缺陷（出现在材料高温时）表面缺陷（出现在材料冷却时）机械再加工腐蚀/侵蚀超声波壁厚检查检测仪这类检测仪利用脉冲回波原理。在这里，一个脉冲发生器发出一个超声波脉冲信号，信号通过一种间隙介质（即石油），一部分信号从管道内壁反射，另一部分穿过管壁，全部由管道外表面反射，作为前壁和后壁回波反射回脉 冲发生器。回波传输时间以及前壁和后壁回波之间的时间差异均被记录下来，回波的传输时间、在间隙介质中和对 管道壁的运行和探测速度可以精确陈述管道壁厚的情况。使用这种方法，理论上的壁厚测量精度为+/-0 2mm。通过采用恰当的超声波发射器数量、取样

9、频率以及检查速度，可以对管道壁厚进行百分之百的测量。直径10mm及以上的缺陷均可以被检测出来，对于一些异常情况的深度，只能在直径超过20mm 的条件下才可以测定。由于超声法需要耦合介质以克服发射器和管壁之间的距离，这种系统只能应用于输送液体的管道。在燃气管道中，诊断 系统必需在液体物料的条件下使用。超声波检查检测仪由几个相互联接的单元组成 （电池、数据记录仪以及超声波单元加发射器运载装置），他们可以对转弯半径达1 5X D的小管道进行检查。目前，超声检测仪可以对管径6至56、压力达100bar的管道进行检查，依靠其设备，可以对最长 500公里的管道进行检查。 漏磁（MFL）腐蚀检测器在这类检测

10、器工作过程中，永磁体产生一个完整饱和的磁场，并通过磁刷传输至管壁的钢铁内，管道缺陷（管壁变薄、强度缺陷）使管壁间的磁通量产生变化并被传感器记录，漏磁量与管壁的缺陷大小相关，磁传感器沿圆周 间隔8mm 均匀分布，根据信号调制频率，对管壁异常的鉴别每3mm 进行一次，并以百分比的形式给出。漏磁腐蚀检测器只能针对管壁变薄进行定性的记录，即只能识别管壁厚度的变化，但不能给出实际数值。下列缺陷可以被确定：材料损耗叠层向一侧表面开口大尺寸杂质明显的凹陷和凸起深度超过壁厚20 %以上的蚀斑（3 X S）可以被确定。更大的缺陷(>30 x 30mm)在深度超过壁厚10 %时可以被确定。在线检测器这种类型

11、的检测器在检查过程中将所测量到的数据通过线缆传输到管道外，使人们可以立刻进行在线评价。特 别是有一种超声波检测器中的超声波发射器可以沿着管壁螺旋运动的长处，向前的运动可以由泵管控制，这种系统 可以应用于管道直径小至 3”和很小的转弯，并且检测的距离可以达到 30km。裂缝检测器裂纹定义为发生在管壁的垂直或对角方向材料开裂。裂纹说明焊接或熔合的欠缺，这两种情况是造成很多其他 缺陷根本原因：疲劳裂缝应力腐蚀裂纹氢蚀裂纹管壁表面可见叠层管道裂纹检查基于两种普通的原理。斜入射超声波探伤漏磁法超声波裂纹检测器超声波脉冲回波法采用 45°入射角，根据管径不同，共有 480-896 个探测头安装在

12、探头运载器上，其中一半探头按顺时针方向发射超声波脉冲，另一半按逆时针方向发射。这种方式保证管壁的每一体积元素都可以被若干个探头测试。被检测器检测到的裂纹可能是内部的，也可能发生在外侧。该诊断系统能可靠地检测到30mm 或更长以及深度至少1mm的缺陷。该系统被设计成特别针对管道纵向裂纹的检测，由于管道应力条件，这些裂纹往往会涉及到最大的危险。这种方法经过长时间的实践证明是非常有价值的，与此同时，成为一个标准的检测程序。这种类型的检测器准确性保证度高，由于采用超声波法，需要液体作为耦合介质。漏磁裂纹检测器这种类犁的检测器可用于检测管道纵向裂纹，特别是纵向焊缝附近的裂纹。与传统的漏磁检测器不同，管道

13、圆 周不是被磁刷磁化，而是被四个分别装有磁体和磁刷的磁化臂磁化，由此形成的磁场不是沿着径向，而是旋转了 90 °即与管轴呈直角，这更便于检测细小、纵向的裂纹。可以被检测到的裂纹至少要有 25mm长和管道壁厚50 %的深度和/或长度最少大于50mm并且深度大于壁 厚的25 %。这种类型的检测器可以用于检测铁素体材料制成的输送气体和液体的管道，因为它不需要任何耦合介 质。检测结果的评价几何尺寸检测器下列标准用于评价已确定的变形：静/动压力直径大小或偏差几何尺寸变形情况冷成型范围表面缺陷其他要点，如焊缝位置以上每个方面必须分别进行评价，并特别关注作用于经常承受动荷载的凸起部分的疲劳应力，可

14、根据S系列的AD标准进行评价。管壁变薄管壁变薄的标准为：制造过程产生的缺陷运行过程产生的缺陷小面积管壁变薄的定位大面积管壁变薄根据国家标准，对这些缺陷可接受性的评价可采用表面比较法，或在遇到小曲率大面积缺陷的情况下，采用平面计算程序。当采用ANSI B 31 G 给出的方法或是 RSTRENG法时，缺陷标准即为屈服应力并形成一个极限曲线，应根据这条曲线对缺陷进行分类和评价。通常的做法是，人们总是依据同样的标准进行缺陷可接受性的评价和管道设计。 裂纹根据边界条件（成分、异物的几何形状、材料性能、应力），裂纹的蔓延可能会造成局部故障并进而导致随后发生的泄漏或全球性的管道瘫痪。由于目前的管道都采用相

15、对较薄的管壁，管道检测器提供的结果的可靠性呈现出无 比的重要性。假如对结果有怀疑，裂缝蔓延的可能性必须通过较保守的计算进行确定，并且启动后续的工作。我们 必须将检测器系统发现的缺陷与已经暴露的缺陷进行直接比较，以便使比较出的结论对于其他缺陷也有所帮助。当 发现一个缺陷时，应采用适当的无损检测方法进行验证，以确保该缺陷还处于可接受的容许范围内。缺陷的修补一般来说，埋地管道所发生的诸如凸起、凹陷以及椭圆变形均是由于额外负载造成的，在多数情况下，可以通过露出管道并清除约束点（岩石、回填不实）来修补。特殊情况下，在缺陷处周围也许适合安装管道外形稳定套袖以防止管道呼吸”采用这种方法可以不需要去除有缺陷的