海底管道兩輪漏磁內檢測數據的比對方法

王丹丹，林　曉，駱秀媛，詹燕紅

(1.中海油能源發展裝備技術有限公司， 天津 300452； 2.中海石油(中國)有限公司蓬勃作業公司，天津 300452)

海底管道兩輪漏磁內檢測數據的比對方法

王丹丹1，林曉2，駱秀媛1，詹燕紅1

(1.中海油能源發展裝備技術有限公司， 天津 300452； 2.中海石油(中國)有限公司蓬勃作業公司，天津 300452)

摘要：分析海底管道漏磁檢測報告的數據參數，提出在關鍵點對齊的前提下，以相對里程、時鐘方位和表面位置3個位置參數為核心要素的比對方法，對渤海某海底管道的2輪漏磁檢測數據進行案例應用。結果表明，在關鍵點對齊的前提下，只要這3個參數吻合度較好，則可以判定為同一缺陷，即使缺陷特征參數(長度、寬度和相對深度)完全不符合腐蝕的發展趨勢，也不能借此否定其為同一缺陷的可能。

關鍵詞：海底管道；漏磁檢測；兩輪；比對；位置參數；關鍵點

海底管道漏磁內檢測是檢測海底管道腐蝕缺陷信息的最有效手段，也是海底管道完整性管理的重要方法，當前隨著國內海底管道漏磁內檢測工作的推進，很多海底管道已經開展了兩輪甚至多輪漏磁內檢測工作，但是對多輪檢測數據的比對和分析工作卻相對滯后。通過對多輪漏磁檢測數據進行比對，可以分析缺陷的腐蝕發展規律，預判管道的腐蝕壽命。目前國內對漏磁檢測數據的利用率非常低，僅僅用來識別管道壁厚減薄和評估缺陷剩余強度[1-3]，在多輪檢測數據比對方面目前國內只報道過管道缺陷的漏磁和超聲數據比對[4]以及管道內外檢測數據的比對[5]，多輪漏磁檢測數據的比對和分析工作幾乎沒有開展[6]；而國外相關研究工作[7-8]開展稍多。對于海底油氣管道來說，漏磁內檢測是一項高風險高成本的完整性管理手段，因此其獲得的數據也極其珍貴，應該最大限度地挖掘其使用價值，通過對多輪檢測數據進行深入比對和分析，判斷腐蝕缺陷的發展模式，管道腐蝕敏感區域，合理預測管道的剩余壽命，為管道完整性管理計劃的制定和調整提供科學的依據。

1兩輪漏磁檢測數據比對的必要性

通常情況下，同一條海底管道2輪漏磁內檢測數據量有很大差別，一般第二輪檢測到的缺陷數據量相對于第一輪檢測到的缺陷數據量明顯增多，如圖1所示，針對2次檢測數據可以把缺陷分為3類。

第1類缺陷。漏檢/誤檢缺陷，即在第1次檢測中被檢出，在第2次檢測中未檢出，出現這種情況主要跟檢測儀器的穩定性、精度、數據讀取誤差及其他偶然誤差等相關。

第2類缺陷。重合缺陷，即在第1次檢測中被檢測，在第2次檢測中仍然被檢出，這類缺陷是深入研究管道腐蝕發展模式和剩余壽命的最關鍵數據。

第3類缺陷。新增缺陷，即在第1次檢測中未被檢出，在第2次檢測中被檢出，這類缺陷數據可以用來研究管道的腐蝕活化性，即管道哪些位置隨時間發展腐蝕風險較高。

圖1　2次漏磁內檢測缺陷數據分類

22次漏磁內檢測數據比對方法

如何分析和判斷2次內檢測數據中哪些是1類缺陷，哪些是2類缺陷，哪些是3類缺陷，針對漏磁檢測報告提供的數據信息來說，主要可以從缺陷數據的參數來比對，分析缺陷所在的位置參數和特征參數的吻合度。

2.1漏磁檢測提供的缺陷數據參數分析

目前國際知名的管道檢測公司如TDW、GE-PII、ROSEN、Baker Hughes等提供的檢測報告中，數據參數見圖2和圖3，包括缺陷的絕對里程位置、所在管段編號(即上游焊縫編號)、管段長度、相對里程(即相對上游焊縫的位置)、時鐘方位、缺陷長度、缺陷寬度、缺陷相對深度，其他還有彎頭、閥門和三通等附件信息。

經分析，發現表征缺陷數據的參數主要分為兩類，一類是位置參數，表明缺陷在管道上的所處位置，包括絕對里程、相對里程、時鐘方位和表面位置；第二類是特征參數，表示缺陷的尺寸信息，包括缺陷長度、寬度和相對深度，見表1。

圖2　漏磁檢測缺陷里程位置參數

圖3　漏磁檢測缺陷位置參數和特征參數

參數分類具體參數示例備注位置參數絕對里程496.35m指缺陷相對于里程0點的距離管段編號550指缺陷所在管段的編號,即管段上游最近焊縫編號相對里程9.05m指缺陷相對上游最近焊縫的距離時鐘方位02:55指缺陷的環向位置表面位置EXT(外表)指缺陷在管體的內外表面位置特征參數長度9mm指缺陷沿管道軸向的尺寸寬度15mm指缺陷沿管道環向的尺寸相對深度35%指缺陷沿管道徑向的尺寸與管壁標稱厚度的百分比其他PITT點蝕如對缺陷類型的判斷

2.2缺陷數據的比對原則

通過對檢測數據參數的分析，粗略可知同一缺陷在兩次檢測報告中出現時，需要符合兩方面要求：一是位置相近；二是特征相近，因為腐蝕缺陷具有時間依賴性，即隨時間增長的特性，并考慮到檢測儀器的精度、數據提取的誤差及其他偶然誤差等，同一缺陷的2次檢測數據不會完全相同，但是必須相近，尤其是位置參數必須高度相近。

2.3缺陷數據的比對方法

2.3.1關鍵點對齊

首先比對2次檢測的整體數據并進行關鍵點對齊修正，包括里程零點的位置，如發球筒第1個閥門；首末焊縫的位置和編號；所有焊縫位置和數量；里程終點的位置和總里程數,見表2。

如果2次檢測的里程零點定位不同，則需要進行修正對齊，如果兩次焊縫數量不同，則需要進行修正，排除焊縫漏報誤報的情況，以方便后續檢測數據的比對，提高數據比對的準確性。關鍵點對齊是多輪檢測數據比對至關重要的一步，如果關鍵點對齊錯誤，則后續數據比對結果完全不可用。如果評估工程師在不知道關鍵點對齊有錯誤的情況下，對檢測數據進行比對和進一步分析，其結果會是完全錯誤的，嚴重的會影響決策者對管道完整性的判斷，造成不可逆轉的損失。因此，多輪檢測數據的比對首先一定要保證關鍵點對齊無誤。

表2　關鍵點對齊的重要條目列表

2.3.2位置參數比對

關鍵點對齊后，即可開始進行單個缺陷的數據比對，單個缺陷數據比對關鍵在于位置參數的比對，因為針對同一缺陷的2次檢測數據，由于腐蝕的發展和檢測儀器的精度問題，缺陷特征參數可能有較大差異，但是位置參數不會有很大出入。因此位置參數的分析是比對工作的重中之重，在里程0點和焊縫對齊后，位置參數中起決定作用的就是缺陷的相對里程、時鐘方位和表面位置。一般針對同一個缺陷點，其兩次檢測時，絕對里程可能會有較大偏差，因其管道總長度可能較長(幾km到幾十km)，關系到里程輪誤差的累積，但是其相對焊縫的距離(即相對里程)偏差不會很大，因為一般2個焊縫位置相距12 m左右，里程輪的累積誤差很小，時鐘方位偏差也不會很大，所以這2個參數是確定2組數據是否指向同一缺陷的關鍵數據。如果這2個數據相符，那么基本可以斷定為同一缺陷，具體比對要求見表3。

表3　缺陷位置參數比對要求

2.3.3特征參數比對

對于位置參數比對后初步判定為同一缺陷的數據，還需要進行缺陷特征數據的比對，即缺陷長度、寬度和相對深度數據的吻合情況。由于管體缺陷隨時間的推移或多或少的有所發展，因此對于相隔一定時間段的兩次檢測，如果后一次檢測的缺陷特征相比前一次檢測數據，在尺寸上有所增加，則可以認定其為同一缺陷，通過分析尺寸的增加程度，可以分析缺陷點的腐蝕發展情況，進而預測缺陷剩余壽命等；若后一次檢測數據反而比前一次檢測數據在尺寸上減小，則認為其為疑似同一缺陷，需要輔以其他信息綜合考慮或待后續其他手段的檢測確認。

3比對案例

3.1管道基本信息

本示例信息來自渤海一條注水海底管道，詳細信息見表4。

表4　管道基本信息表

3.2管道檢測信息

該管道曾于2012年和2013年分別實施過漏磁內檢測，且兩次檢測器具由同一家承包商提供，整體檢測結果見表5。

表5　兩次檢測結果

3.3缺陷數據的比對

缺陷數據比對主要分3步走。第1步首先進行關鍵點數據對齊，如里程0點，里程終點，焊縫位置和數量，彎頭和閥門等，為后續缺陷數據比對做好基礎工作；第2步，比對缺陷位置參數；第3步比對缺陷特征參數，從而確定哪些缺陷為同一缺陷，哪些缺陷為新增缺陷，哪些缺陷為誤檢或漏檢缺陷。

限于篇幅，無法對所有數據進行比對，因此選定該管道中的一段管道的缺陷進行對比，所選管段編號為750，長度為12.8 m，即選擇位于焊縫編號750～760之間12.8 m長的管段所有缺陷進行比對。該管段兩次檢測到的缺陷數據見表6和表7。其中第1次檢測到6個缺陷點，第2次檢測到7個缺陷點，所有缺陷點均為內部點腐蝕缺陷。

3.3.1關鍵點對齊

根據2次檢測的基本情況，其中兩次檢測的里程0點和里程終點選定相同，焊縫編號規則相同，焊縫總數量相同，但是2次終點里程相差13.382 m，考慮到檢測儀器里程輪的累積誤差，該數據不影響總體關鍵點對齊和修正，經比對，發現2次檢測的關鍵點對齊良好，如表8所列，可以進行下一步的缺陷比對。

3.3.2缺陷比對結果

該管段第1次檢測到6個缺陷，第2次檢測到7個缺陷，根據缺陷的相對里程位置就近原則，首先確定6個比對組，分別是缺陷1和缺陷a，缺陷2和缺陷b，缺陷3和缺陷d，缺陷4和缺陷e，缺陷5和缺陷f，缺陷6和缺陷g。對于第2次檢測到的缺陷c，其相對里程與第1次檢測到的所有缺陷接近程度都不是很好，故選擇與其位置最相近的缺陷2和缺陷3進行分別比對，因此又確定2個比對組，即缺陷2和缺陷c，缺陷3和缺陷c，8個比對組，比對結果見表9和表10。

表8　關鍵點對齊情況表

表9　首次6個比對組的比對情況表

注：所有差值計算均由第2次檢測數值減去第1次檢測數值。

表10　第2次檢測到的缺陷c的比對情況

由表9可見，如果從位置參數看來，各組缺陷絕對里程差值在1.547～1.574 m，相對里程差值最大不超過21 mm，時鐘方位差值最大為18 min，換算成角度值為9°。從特征參數看來，除缺陷1和缺陷a組以外，其余5組缺陷的尺寸在第2次檢測時均或多或少有所增加，符合腐蝕缺陷隨時間發展的特性，進而驗證了每組的2個缺陷數據均指向同一缺陷。對于缺陷1和缺陷a，由比對發現其長度和深度在第2次檢測時反而有所減少，從腐蝕發展的角度這是不可能的，但是考慮到檢測儀器的精度和數據讀取的誤差及其他偶然因素，認為這種情況是存在的，綜合考慮位置參數，認為這2個數據亦指向同一缺陷。由此，經過比對可以肯定的說第1次檢測到的6個缺陷在第2次檢測時均有檢出。

由表10的2組對比看出，缺陷2和c的相對里程相差102 mm，時鐘方位差5 h 44 min，換算成角度為172°，所以可以肯定這2個缺陷不是同一缺陷；對于缺陷3和缺陷c，時鐘方位相差171°，單從這一項參數即排除是同一缺陷的可能性，因此第2次檢測到的缺陷c與第一次檢測到的缺陷均不吻合，判定為新增缺陷。

因此，經過對該管段2輪內檢測缺陷數據的比對，發現：

1) 第1次檢測到的6個缺陷在第2次檢測時均被檢出，檢出率100%，且6個缺陷中有5個缺陷在深度方向上的尺寸均有所增加，據此可以預測缺陷沿壁厚方向的腐蝕發展情況，為剩余壽命的預測提供依據。

2) 在第2次檢測時檢出新增缺陷1個，其相對里程為6.374 m，時鐘方位為09：10。

3) 從2輪檢測數據對比還發現，該管段的大部分缺陷位于管段中間位置，即相對里程6.2～6.5 m，而新增缺陷也位于該范圍內，這說明該管段中間位置為腐蝕敏感區域，需加強對中間位置的腐蝕監測。

4結論

1) 通過對漏磁內檢測報告中缺陷數據參數的分析，認為在關鍵點對齊的前提下，2輪缺陷數據比對的關鍵因素分別是相對里程、時鐘方位和表面位置，如果這3個因素吻合度較好，則基本可以判定為同一缺陷。

2) 對于2輪檢測數據來說，缺陷的尺寸特征參數在比對中不起決定作用，但是起輔助參考作用，即使后一次檢測的尺寸比前一次檢測的尺寸有所減少，不符合腐蝕發展的特點，但是如果其位置參數吻合度較好，則仍然可以判定為同一缺陷，因為缺陷尺寸數據還受檢測儀器的精度和偶然誤差等的影響。

3) 對于比對案例而言，2輪缺陷的相對里程差值最大2.1 cm，時鐘方位差值不超過10°，總體來說位置參數的吻合度很好。如果2輪檢測由不同的承包商實施，這2個參數的差值可能要更大一些，但是不能因為差值稍大就排除其為同一缺陷的可能性，一定要結合其他參數進一步分析判定。

4) 對于來自不同檢測公司檢測報告的數據比對，還需要后續仔細研究和分析，找到合適的比對方法、合理的差值控制范圍等。

參考文獻

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[8] KARIYAWASAM Shahani,WANG Hong.Learning from multiple corrosion growth rate(run-comparison)studies[C].NACE2011-11303,2011.

Comparison Method of Two Magnetic Flux Leakage Inspection Data of Submarine Pipeline

WANG Dan-dan1, LIN Xiao2, LUO Xiu-yuan1, ZHAN Yan-hong1

(1 CNOOC Energy Development Equipment Technology Co. Ltd., Tianjin 300452, China;2 CNOOC China Limited-Pengbo Operating Company, Tianjin 300452, China)

Abstract:The parameters in the report of submarine pipeline magnetic flux leakage inspection are analyzed. A comparison method is proposed, under the premise of key point alignment, the relative distance, clock orientation and surface location are the core factors of comparison. The comparison method is used in a submarine pipeline two inspection data, and the results show that under the key point alignment premise, once the three parameters match well, it is judged to be the same defect, even if the defect characteristic parameters (length, width and relative depth) do not comply with the law of corrosion development.

Key words:submarine pipeline; magnetic flux leakage inspection; two times; comparison; location parameter; key point

DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2016.03.028

收稿日期：2015-11-05

第一作者簡介：王丹丹(1982—)，女，碩士，工程師 E-mail:wangdd3@cnooc.com.cn

中圖分類號：U664.84

文獻標志碼：A

文章編號：1671-7953(2016)03-0122-06

修回日期：2015-11-27

研究方向:海底管道檢測缺陷、風險及完整性評價