石油管道無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展探析

趙志博大慶油田三維工程檢測(cè)有限責(zé)任公司

石油管道無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展探析

趙志博
大慶油田三維工程檢測(cè)有限責(zé)任公司

本文首先介紹了無損檢測(cè)技術(shù)的定義與發(fā)展歷程，然后以此為基礎(chǔ)分析了目視檢測(cè)、漏磁檢測(cè)、超聲檢測(cè)和脈沖渦流檢測(cè)在石油管道檢測(cè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，探討了各種無損檢測(cè)技術(shù)存在的優(yōu)缺點(diǎn)，最后對(duì)石油管道無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望與分析，具體包括相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)、數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)等。

石油管道；無損檢測(cè)；檢測(cè)技術(shù)；發(fā)展探析

引言

石油管道的安全對(duì)保障能源安全具有重要意義，因此近些年來其受到了越來越多人的重視。石油管道的工作環(huán)境惡劣，比較容易出現(xiàn)問題，但是由于大部分管道都埋在地下，石油管道檢測(cè)維護(hù)的難度較大。石油管道無損檢測(cè)技術(shù)由于具有可靠性高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，近些年來其發(fā)展迅速，在石油管道檢測(cè)中得到了廣泛運(yùn)用，為保障石油管道安全運(yùn)行，延長(zhǎng)管道使用壽命，降低石油管道運(yùn)營(yíng)成本，保障能源安全做出了巨大貢獻(xiàn)。

1.無損檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介

所謂的無損檢測(cè)技術(shù)就是在不損傷被檢測(cè)對(duì)象的前提下，利用各種檢測(cè)工具測(cè)量由于材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常或者是缺陷所引起的熱、聲、光、電、磁等物理量的變化，然后通過對(duì)獲得的信息進(jìn)行分析，確定缺陷類型、尺寸、形狀、數(shù)目、分布情況等具體的信息，并對(duì)其危害程度進(jìn)行評(píng)估。無損檢測(cè)技術(shù)經(jīng)歷了無損探傷、無損檢測(cè)和無損評(píng)價(jià)三個(gè)發(fā)展階段，由于不會(huì)給檢測(cè)對(duì)象造成二次傷害，能夠最大限度的保障設(shè)備的安全運(yùn)行，其在近些年得到了迅速的發(fā)展。

2.石油管道無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 目視檢測(cè)技術(shù)

目視檢測(cè)是最為古老的一種無損檢測(cè)方式，但是在如今的石油管道無損檢測(cè)工作中其仍然發(fā)揮著重要的作用。目視檢測(cè)就是對(duì)石油管道接口處的焊縫以及管道的表面情況進(jìn)行檢測(cè)，具體包括檢查焊縫余高、寬度和咬合深度，檢查管道是否存在變形、斷裂、裂縫等缺陷。目視檢測(cè)具有成本低，使用方便的優(yōu)點(diǎn)，但是檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與工人的工作經(jīng)驗(yàn)有巨大的關(guān)系，其可靠性有待于進(jìn)一步提高，這是其逐漸遭到淘汰的最主要原因。

2.2 漏磁檢測(cè)技術(shù)

漏磁檢測(cè)技術(shù)在石油管道的無損檢測(cè)中已有一段相當(dāng)長(zhǎng)的歷史，如今該技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。漏磁檢測(cè)是建立在鐵磁性材料高磁導(dǎo)率的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，在漏磁的檢測(cè)的過程中通常會(huì)在管道內(nèi)放一個(gè)漏磁式智能清管器，此時(shí)管道會(huì)被磁化，而存在腐蝕缺陷或者是其它異常的地方會(huì)產(chǎn)生一定的漏磁，通過傳感器便可以檢測(cè)到漏磁的存在。最后通過對(duì)檢測(cè)到的磁力線的分布情況進(jìn)行分析，便能清楚的知道管道內(nèi)存在的缺陷的類型、大小等具體信息。漏磁檢測(cè)具有原理簡(jiǎn)單、使用方便的優(yōu)點(diǎn)，但是其抗干擾性差，對(duì)檢測(cè)設(shè)備的要求較高，這在一定程度上制約了它的發(fā)展。

2.3 超聲波檢測(cè)技術(shù)

超聲波檢測(cè)可細(xì)分為傳統(tǒng)脈沖超聲波檢測(cè)和超聲導(dǎo)波檢測(cè)。脈沖超聲波檢測(cè)又名壓電超聲檢測(cè)，其通過垂直于管道的超聲波探頭發(fā)射超聲脈沖信號(hào)，最后通過檢測(cè)石油管道內(nèi)外表面反射的脈沖波之間的脈沖距離，便可得到壁厚以及相關(guān)的缺陷信息。超聲導(dǎo)波檢測(cè)的發(fā)展歷史較短，其通過通過在管道內(nèi)振動(dòng)產(chǎn)生不同形式的低頻扭曲波或者是縱波，在外加磁場(chǎng)的作用下缺陷處反射回來的超聲波會(huì)形成渦流，而渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)又會(huì)引起電磁鐵兩端電壓的變化，通過對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行分析便可確定缺陷的詳細(xì)信息。脈沖超聲波檢測(cè)對(duì)材料的要求小、對(duì)壁厚沒有要求并且能夠確定缺陷的位置及深度，其在石油管道檢測(cè)維護(hù)中較為常用。超聲導(dǎo)波檢測(cè)具有檢測(cè)快速、檢測(cè)范圍廣、成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是其不能對(duì)缺陷進(jìn)行定性分析，復(fù)雜石油管道系統(tǒng)的檢測(cè)結(jié)果分析難度也較大。

2.4 脈沖渦流檢測(cè)技術(shù)

脈沖渦流檢測(cè)是在傳統(tǒng)渦流檢測(cè)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的石油管道無損檢測(cè)技術(shù)。與傳統(tǒng)的渦流檢測(cè)采用正弦波信號(hào)為激勵(lì)信號(hào)不同，脈沖渦流檢測(cè)采用寬頻脈沖為激勵(lì)信號(hào)，其通過將輸入波施加到探頭上而產(chǎn)生快速衰減的脈沖磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)會(huì)在石油管道中感應(yīng)出脈沖渦流，而通過檢測(cè)線圈便能把這個(gè)渦流轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，最后通過對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行分析便能得到石油管道內(nèi)部的具體信息。脈沖渦流檢測(cè)在近些年來發(fā)展迅速，但是其只能夠檢測(cè)管道表面的缺陷，而對(duì)于深層次的缺陷其檢測(cè)精度還有待于進(jìn)一步提高。

3.石油管道檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)

相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)也是在超聲檢測(cè)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的無損檢測(cè)技術(shù)，其通過電子技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)聲波檢測(cè)方向和聚焦深度的控制，它只需一個(gè)探頭便能完成對(duì)不同厚度、不同直徑和不同材料的石油管道的檢測(cè)。通過與相控陣超聲多維成像技術(shù)配合，其能夠根據(jù)檢測(cè)到的回波信息，以圖像的形式再現(xiàn)管道內(nèi)部的缺陷和結(jié)構(gòu)信息，因而其可以準(zhǔn)確的確定管道中存在缺陷的位置、大小、形狀以及其它的一些信息。相控陣超聲檢測(cè)由于不需要移動(dòng)探頭，其在檢測(cè)空間有限的石油管道檢測(cè)中具有巨大的優(yōu)勢(shì)，是今后的一個(gè)主流發(fā)展方向。

3.2 數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)

數(shù)字射線成像檢測(cè)技術(shù)主要分為CR和DR成像檢測(cè)技術(shù)兩大類。數(shù)字射線檢測(cè)具有圖像質(zhì)量高、像素尺寸小、動(dòng)態(tài)范圍廣、可靠性高、檢測(cè)結(jié)果簡(jiǎn)易明了等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，其在臨床醫(yī)學(xué)和非標(biāo)注件的無損檢測(cè)過程中得到了比較廣泛的運(yùn)用。但是將其運(yùn)用于石油管道檢測(cè)尚處于研究與測(cè)試的過程中，目前為止尚未在實(shí)際的石油管道檢測(cè)中推廣使用，但是由于具有的優(yōu)勢(shì)明顯，其也是石油管道無損檢測(cè)的一個(gè)潛在發(fā)展方向。

3.3 金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)

金屬磁記憶檢測(cè)利用的是鐵磁構(gòu)建的磁記憶特性，這增加了其在石油管道無損檢測(cè)中推廣使用的可行性。金屬磁記憶檢測(cè)通過探測(cè)被測(cè)對(duì)象上的漏磁分布便能確定管道內(nèi)所存在缺陷的具體信息，其具有檢測(cè)設(shè)備成本低、操作簡(jiǎn)單、可靠性高和靈敏度高的特點(diǎn)，這使得其在石油管道無損檢測(cè)中具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

結(jié)語

石油管道的工作環(huán)境復(fù)雜，任何一種無損檢測(cè)方式都不可能完全保證能夠檢測(cè)出所有的缺陷，因此在檢測(cè)的過程中一定要根據(jù)實(shí)際情況，在合適的時(shí)機(jī)綜合運(yùn)用各種無損檢測(cè)技術(shù)，唯有如此方能最大限度的保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，為石油管道的安全運(yùn)行提供更加有力的保障。

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