不開挖檢測技術(shù)在輸氣管線中的應(yīng)用

杜　芬

（中原油田分公司天然氣產(chǎn)銷廠，河南　濮陽　457001　）

不開挖檢測技術(shù)在輸氣管線中的應(yīng)用

杜芬

（中原油田分公司天然氣產(chǎn)銷廠，河南濮陽457001）

摘要：管道運行一段時間后，外防腐層可能發(fā)生老化現(xiàn)象，并且管道外防腐層破損點處管體可能發(fā)生腐蝕，同時管道內(nèi)腐蝕現(xiàn)象可能存在。為此，為保證管道平穩(wěn)安全運行，有必要對管道進(jìn)行全面有效的腐蝕檢測評價，從而保證管道介質(zhì)輸送安全。不開挖管道檢測技術(shù)能在管線不開挖的條件下準(zhǔn)確檢測管線的腐蝕安全狀況。不開挖檢測技術(shù)主要包括RD-PCM+管道外防腐層防護(hù)狀態(tài)檢測與評價技術(shù)、TEM管體剩余壁厚檢測技術(shù)以及金屬磁應(yīng)力檢測技術(shù)等。該項技術(shù)在中原油田分公司天然氣產(chǎn)銷廠文柳Φ630管線得到很好的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：不開挖；外防腐層檢測；剩余壁厚檢測；磁應(yīng)力

1　技術(shù)原理

1.1RD-PCM+管道外防腐層防護(hù)狀態(tài)檢測與評價技術(shù)

PCM通過管中電流法和地面電場法實現(xiàn)管道外防腐層的檢測和評價。PCM發(fā)送機(jī)給管道施加近似直流定位電流，接受機(jī)在地面管道上方跟蹤、采集該信號，便能測繪出管道上各處的電流強度。由于管道防腐層存在弱而穩(wěn)定的導(dǎo)電性，在管道外防腐層完好時，隨著檢測距離的增加電流強度呈指數(shù)衰減規(guī)律。在管徑、管材、土壤環(huán)境不變的情況下，管道的防腐層的絕緣性越好，施加在管道上的電流損失越少，衰減越慢；如果管道防腐層損壞，絕緣性變差，管道上電流損失就越嚴(yán)重，衰減就越快。見圖11.2管道剩余壁厚檢測（TEM）技術(shù)

圖1　交變電流梯度法檢測工作原理

管道壁厚TEM檢測方法是基于瞬變電磁（TEM）原理，用不接地回線向金屬管道發(fā)送一次脈沖磁場，用接收回線測量二次渦流磁場，根據(jù)不同規(guī)格、材質(zhì)的管道在瞬變衰減特征上的區(qū)別來評估管體金屬損失的一種檢測手段。在穩(wěn)定激勵電流小回線周圍建立起一次磁場，瞬間斷開激勵電流便形成了一次磁場“關(guān)斷”脈沖。這一隨時間陡變的磁場在管體中激勵起隨時間變化的“衰變渦流”，從而在周圍空間產(chǎn)生與一次場方向相同的二次“衰變磁場”，二次磁場穿過接收回線中的磁通量隨時間變化，在回線中激勵起感生電動勢，最終觀測到用激勵電流歸一化的二次磁場衰變曲線——瞬變響應(yīng)。

管體瞬變響應(yīng)的幅值及其時變特征與管體幾何尺寸和管、內(nèi)外介質(zhì)等因素有關(guān)（見圖2：物理模型斷面）。圖中為管道中心埋深；分別為管道的內(nèi)半徑、外半徑和防腐層外半徑；和分別為管外介質(zhì)、防腐層和管內(nèi)介質(zhì)的磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率與介電常數(shù)；為管體的磁導(dǎo)率與電導(dǎo)率。

圖2　物理模型斷面

圖3　TEM衰減曲線圖

1.3金屬磁記憶檢測

金屬磁記憶檢測技術(shù)利用處于地球磁場中的鐵磁性金屬的磁性能在應(yīng)力和變形集中區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的變化，即在金屬與介質(zhì)邊界產(chǎn)生磁導(dǎo)率躍變，其表面產(chǎn)生漏磁場的原理進(jìn)行金屬管道應(yīng)力、變形檢測。通過測量管道上方的磁場即可準(zhǔn)確地確定鐵磁性管道上的應(yīng)力集中區(qū)，即設(shè)備上最易導(dǎo)致危險的區(qū)域。金屬磁記憶檢測原理實際上是磁彈性和磁機(jī)械效應(yīng)共同作用的結(jié)果。

2　技術(shù)特點

2.1RD-PCM+管道外防腐層防護(hù)狀態(tài)檢測與評價技術(shù)

（1）精確探測定位管道。

（2）采集數(shù)據(jù)，評價防腐層性能。

（3）準(zhǔn)確定位破損點。

2.2管道剩余壁厚檢測（TEM）技術(shù)

非開挖、非接觸定量評價金屬管道平均剩余壁厚。

2.3金屬磁記憶檢測

非開挖、非接觸進(jìn)行金屬管道應(yīng)力集中、變形檢測。

3　不開挖檢測技術(shù)在輸氣管線中的應(yīng)用

文柳Φ630輸氣管線全長14km，起點文留工業(yè)配氣站，終點柳屯工業(yè)配氣站，是將文留地區(qū)的伴生氣輸送到柳屯配氣站供化工廠三氣、四氣處理的管線.2001年6月由中原石油勘探局工程建設(shè)總公司施工，2002年3月竣工投產(chǎn)，設(shè)計壓力1.6Mpa，管線規(guī)格為Φ630×8，管線材質(zhì)Q235B鋼。近兩年來該管線連續(xù)多次發(fā)生穿孔事件。為摸清管線全線安全狀況，應(yīng)用不開挖檢測技術(shù)對全線進(jìn)行了檢測。首先應(yīng)用RD-PCM+管道外防腐層防護(hù)狀態(tài)檢測與評價技術(shù)，查找管道全線的防腐層破損情況，分別確定具體位置，進(jìn)行防腐層泄漏點一、二、三級分類，然后對管道管體進(jìn)行剩余壁厚檢測，應(yīng)用金屬磁記憶檢測技術(shù)對管道管體應(yīng)力狀況進(jìn)行評價。通過不開挖檢測技術(shù)的應(yīng)用對全線腐蝕狀況有了一個全面的掌握，對管線的修復(fù)提供了可靠的技術(shù)支撐。

4　結(jié)論

不開挖檢測技術(shù)在不開挖管道的條件下對輸氣管道的腐蝕狀況以及管體狀態(tài)進(jìn)行檢測與評價，為管線的維修與改造提供依據(jù)。同時，因其檢測無需開挖，既方便又節(jié)約管線開挖資金，有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。