輸油管道腐蝕狀況的超聲檢測系統探討

陳波李文鵬杜東川

(1.中石化油氣管道檢測有限公司，江蘇 徐州 221008；2.中國石化集團管道儲運公司，江蘇 徐州 221008）

輸油管道腐蝕狀況的超聲檢測系統探討

陳波1李文鵬2杜東川2

(1.中石化油氣管道檢測有限公司，江蘇 徐州 221008；2.中國石化集團管道儲運公司，江蘇 徐州 221008）

本文重點運用超聲波檢測石油輸油管道多種腐蝕現象的系統構成進行介紹,同時，簡單扼要論述了超聲波無損檢測系統的數據采集環節、處理環節、存儲環節以及分析環節的工作原理。

石油輸送管道；腐蝕現象；超聲波檢測系統

目前，全球范圍內，石油輸送管道的設置通常會選擇深埋于地下或者是海底，在長時期的使用當中，由于石油油體繁雜的成分、施工當中存在的質量隱患、管道周邊的地質條件等情況，石油輸送管道的管壁會出現被腐蝕導致變薄、產生開裂，甚至是發生石油泄漏的危險隱患。所以，針對石油輸送管道定期無損檢測成為了目前全球各個國家重點關注和探索開發的領域。現階段，在我國,中國核動力研究設計院成都西南無損檢測中心和四川聯大合作開展的石油輸送管道的定期無損檢測設備與技術的研究工作正在探索當中。

在針對石油輸送管道的腐蝕現象和腐蝕程度所進行的無損檢測工作中，使用超聲波脈沖的技術和方式相較于過去使用的電磁探傷技術有了很大的進步，其優勢在于石油輸送管道內的石油液體對于超聲波來說是非常好的傳遞介質,但是對于電磁探傷來說卻會帶來嚴重的困擾和影響。我國現階段檢測石油輸送管道腐蝕狀況和程度絕大部分都使用超聲波脈沖技術，同時將該種檢測裝置命名為“超聲波脈沖檢測管道爬機”（下文簡稱“爬機”）。

針對石油輸送管道的定期無損檢測檢測系統主要構成部分有：電源倉、驅動及控制倉、探頭組件、數據采集與處理倉、數據存儲倉等構成環節。所有的構成倉均按照園筒的形狀進行制作,同時必須進行完全的全密封,必須可以承載大小不一的壓力情況、高溫或低溫條件、機械振動，以及較強的抗腐蝕性等。在各個倉與倉之間使用萬向連接，從而使得超聲波脈沖檢測管道爬機能夠靈活自由地穿梭于石油輸送管道內，不僅擴大了使用范圍，極大地提高了使用效率。

1 探測傳感器裝置

探測傳感器裝置的探頭組件上配備了可以承載極限壓力的超聲波探頭,這些超聲波探頭呈現單層或者是交錯排列的多層狀態，數量上少則幾個多則幾百個,它們可以直接向管壁進行超聲波的發射與反射信號的接收；其采樣模式有固定采樣模式、旋轉掃描采樣模式等。

除此之外，探頭組件上還分布著大量的電子裝置，用來傳遞傳感器所發出的信息。從檢測頭與輸油管道內壁二者間所形成的超聲波脈沖當中,被內管壁反射了一些超聲波脈沖,通過輸油管的外壁與周邊介質間存在的介面會產生另一些脈沖。第二次的反射，兩次反射超聲波之間的持續時間就是相應的管壁厚度,實際上也是該管道的腐蝕狀況；傳感器與管壁之間的距離可以作為內腐蝕和外腐蝕的判斷依據。

2 電源倉、驅動及控制倉

電源倉與驅動及控制倉系統的工作原理是：針對各個部位差異組別的工作電源需求由高能電池組合提供，通過驅動及控制倉控制各個部位電源供應的自動開關動作,從而確保超聲波脈沖檢測管道爬機能夠在輸油管中靈活自由地中斷與啟動。當超聲波脈沖檢測管道爬機停止工作或者是要降低速度的時候就會自動終止能量供給,如果超聲波脈沖檢測管道爬機重新開始啟動工作，就會自動接通能源；電源倉與驅動及控制倉系統的動力源就是管道中流動流體的壓力。

3 數據采集、處理與存儲倉

里程數據、超聲波信號、腐蝕痕跡和位置、溫度信號等數據的采集、處理、存儲是依靠單片機系統進行的。另一種方式是用磁帶來存儲上述數據信息。在現場實際的探測工作中，采取的數據信息量非常大，會遇到比如輸油管道里殘余的焊、鋼條、硬質蠟狀物長期附著在管道壁上填充了管壁腐蝕凹痕，同時氣泡、油體殘渣等的存在,都會導致傳感器的振動從而發出虛假信息，針對此類錯誤信息需要在最初的程序設計中進行事先的研判、篩查、選擇與甄別，最終將保留正確有效的特征性數據并將其進行存儲，從而進行下一階段的研究和探索。

4 定位系統

定位系統的主要工作原理和功能是精確地找出被檢測輸油管道的具體損壞部位,所運用的最佳方式是將內定位與外定位搭配統一使用的方式，這種方式可以找出相對而言更加確切的受損部位。所謂的內定位方式就是指在超聲波脈沖檢測管道爬機上安裝里程輪裝置,在超聲波脈沖檢測管道爬機正常工作運行的過程當中，里程輪裝置運轉一周就會發射一個里程信號作為有效的采集數據被存儲起來；外定位方式就是指把被檢測的石油輸送管道分離成已知距離的數段，在一定的段數位置之上的地面進行信號發生器的安裝,爬機在管內工作時經過這些位置的時候，超聲波脈沖檢測管道爬機中的接收裝置就會接收到這個位置信號并進行存儲,將這兩種方法結合起來，在進行數據解析的時候就會比較容易確定管道內精確的受損部位。在這當中，需要特別關注的是，在上述石油輸送管道檢測工作開始前應該使用清管機設備對輸油管道進行清理,將存在于管道中的鋼條、焊條、焦油、沙石、蠟狀物等大量有礙物質進行清理,從而保證檢測工作高效地開展。

現階段，超聲波無損檢測技術具有效率高、速度快、檢測深度大、受損定位精確、檢測高度靈敏、綠色環保等諸多優點，它在現代生產中必定會得到更加廣泛和深入的應用。

[1]鐘豐平,葉宇峰,程茂,白明珠.超聲導波對不同類型管道腐蝕檢測的適用性研究[J].壓力容器，2010(02).

[2]王海波,賈巧玲,滕延平,韓興平.管道超聲導波腐蝕檢測技術應用研究[J].管道技術與設備，2010(03).

TH122

A

1003-5168(2014)03-0072-01

陳波（1984—），男，漢族，四川南充人，助理工程師，本科，研究方向：管道無損檢測。