淺談埋地金屬管道磁記憶檢測技術(shù)

王剛(大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠物資供應(yīng)站，黑龍江 大慶 163513)

淺談埋地金屬管道磁記憶檢測技術(shù)

王剛(大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠物資供應(yīng)站，黑龍江 大慶 163513)

本文通過對我廠埋地管道現(xiàn)狀及近三年腐蝕狀況的調(diào)查分析，提出現(xiàn)有埋地金屬管道檢測技術(shù)的不足。通過研究國內(nèi)、外新型檢測技術(shù)，擬定研發(fā)方向，介紹研發(fā)非接觸金屬磁記憶檢測技術(shù)基本情況，簡述各研發(fā)階段及解決遇到技術(shù)難題，規(guī)劃新型檢測技術(shù)下一步研發(fā)方向，綜合應(yīng)用新型檢測技術(shù)，利用評估系統(tǒng)對全廠埋地管道腐蝕狀況進(jìn)行全面真實反映，為規(guī)劃立項提供可靠依據(jù)。

腐蝕狀況;新型檢測技術(shù);非接觸金屬磁記憶檢測

目前我廠管道腐蝕檢測是通過對各生產(chǎn)礦隊上報的各項數(shù)據(jù)編制腐蝕管道動態(tài)月報，并進(jìn)行匯總分析，篩選出管道使用年限較長，穿孔次數(shù)較多管道，應(yīng)用PCM防腐層檢測儀對管道的外防腐層進(jìn)行檢測，同時開挖腐蝕較重區(qū)域，利用超聲波測厚儀測量管道壁厚。這種檢測方法存在以下幾方面不足：（1）只對管道防腐層進(jìn)行評價，對管道本體腐蝕程度沒有連續(xù)描述；（2）對防腐層的腐蝕狀況不能連續(xù)檢測，對腐蝕穿孔位置也無法進(jìn)行準(zhǔn)確定位；（3）對管道分段進(jìn)行評估，得出整條管道綜合評估意見，對管道分段維修改造指導(dǎo)意義不大。

1 埋地管道腐蝕檢測新技術(shù)簡述

1.1 管道內(nèi)檢測機(jī)器人金屬磁記憶檢測

磁記憶技術(shù)實現(xiàn)自動化檢測的最佳方式是搭載設(shè)計合理的行走機(jī)構(gòu),組成能夠適應(yīng)各種工程環(huán)境的磁記憶檢測機(jī)器人。

1.2 超聲導(dǎo)波檢測

超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)是一種無損檢測技術(shù)，其利用發(fā)射脈沖回波系統(tǒng)，在一個測試點(diǎn)對管道進(jìn)行100%的檢測。

1.3 非接觸金屬磁記憶法檢測

金屬磁記憶技術(shù)是建立在金屬磁記憶效應(yīng)基礎(chǔ)上的一種快速無損檢測方法,其基本原理見下圖。處于地磁場環(huán)境下工作的鐵磁性管道,畸變處或應(yīng)力集區(qū)會形成不可逆的磁場變化，利用磁感應(yīng)裝置對該金屬管道進(jìn)行檢測，研究磁場的變化情況，全面掌握管道腐蝕情況，實現(xiàn)對埋地金屬管道的“早期診斷”。

2 非接觸金屬管道磁記憶檢測技術(shù)研究情況

2.1 研發(fā)金屬磁記憶檢測樣機(jī)

（1）研發(fā)樣機(jī)探頭

金屬管道磁場信號非常微弱，所以能否捕捉微弱磁場信號，是整部儀器研發(fā)的關(guān)鍵，因此首先開展探頭部分的研發(fā)。

實驗中發(fā)現(xiàn)，傳感器越靈敏就越易受外界干擾影響。因此為解決自然磁場干擾，在不影響其檢測準(zhǔn)確性的前提下，進(jìn)行兩個方面的抗干擾設(shè)計：

一是防止外界電磁干擾，如輸電線，現(xiàn)場工作設(shè)備產(chǎn)生的電磁波等。

二是防止周圍無關(guān)磁場對檢測設(shè)備的影響。（2）研發(fā)樣機(jī)主機(jī)

主機(jī)是樣機(jī)的主體部分，它探頭相連接，對探頭傳回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理。具有分析、顯示、存儲和外輸?shù)裙δ堋?/p>

2.2 開展地面管道及埋地管道檢測試驗

檢測試驗共分三個部分：

第一部分，以地面管道檢測為主，通過對廢棄管道進(jìn)行檢測，開展研究樣機(jī)各項使用性能及現(xiàn)場適應(yīng)性等方面的檢測試驗。

通過分析檢測數(shù)據(jù)得出以下結(jié)論：

(1）樣機(jī)可以檢測到微弱的磁場信號，且磁場變化顯示明顯；不同腐蝕程度管道磁場強(qiáng)度變化可以明顯區(qū)分；管道穿孔、焊接處磁場曲線變化大。

(2）樣機(jī)檢測的重復(fù)性好，同根管道多次檢測，數(shù)據(jù)無明顯變化。

(3）檢測高度、檢測速度及檢測精度滿足設(shè)計要求，Φ60管道距管頂1.4m處仍可檢測到磁場強(qiáng)度，檢測距離大于15倍管徑，滿足技術(shù)指標(biāo)要求。

(4）黃夾克防腐層對樣機(jī)檢測無明顯干擾。

(5）同溝管道磁場相互干擾，測試結(jié)果趨向于較近管道的磁場強(qiáng)度變化。

第二部分，以地面管道檢測為主，通過對資產(chǎn)庫回收管道進(jìn)行檢測，開展研究不同情況下腐蝕管道磁場變化規(guī)律等方面的檢測試驗，共檢測管道15根。

通過分析檢測數(shù)據(jù)，得出以下結(jié)論：

(1）檢測高度越高，缺陷處的梯度幅值越小。

(2）管道在偏轉(zhuǎn)90°后可檢測到穿孔位置，但無法對判定管道的穿孔角度；偏轉(zhuǎn)后磁場曲線較正上方時幅值減弱，因此管道偏轉(zhuǎn)會影響檢測結(jié)果。

(3）檢測時間為12秒和10秒時均可見缺陷位置，不影響檢測結(jié)果，但8秒時幅值小、難判斷。

第三部分，以現(xiàn)場埋地管道檢測為主，通過對腐蝕月報上穿孔次數(shù)較多，將立項更換管道進(jìn)行集中檢測，開展研究樣機(jī)現(xiàn)場適用性，檢測準(zhǔn)確率等方面的檢測試驗，共檢測管道13.6公里，待施工開挖后進(jìn)行現(xiàn)場驗證。

3 非接觸金屬管道磁記憶檢測技術(shù)后續(xù)研究方向

在現(xiàn)場檢測中發(fā)現(xiàn)，金屬磁記憶樣機(jī)仍存在不足。一是，同溝管道磁場相互干擾，影響檢測結(jié)果；二是，樣機(jī)沒有尋線、GPS定位功能，增加了現(xiàn)場檢測難度。

（1）深入研究金屬磁記憶檢測機(jī)理

目前微觀機(jī)理中諸多理論是為了解釋一系列磁記憶現(xiàn)象而提出的設(shè)想。只有建立起管道損傷類型與缺陷處磁場之間的關(guān)系模型,為磁記憶檢測的定量提供理論支持。

（2）在金屬磁記憶樣機(jī)中加入GPS模塊

研究在金屬磁記憶樣機(jī)中加入GPS模塊，使其具有GPS定位功能，在檢測時可對管道的起點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn)和管道磁場畸變處進(jìn)行標(biāo)記。

（3）研究金屬磁記憶檢測組合模式

通過現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，同溝管道或距離較近管道磁場相互干擾對檢測結(jié)果影響較大，目前在樣機(jī)本身設(shè)計上并無好的解決方法。

4 結(jié)語

一是加強(qiáng)對磁記憶法的基礎(chǔ)理論研究,它涉及到磁性物理學(xué)、磁學(xué)、金屬材料學(xué)、彈性力學(xué)、斷裂力學(xué)、信號與系統(tǒng)等多學(xué)科知識，尚需形成完整、嚴(yán)密的理論體系。

二是在不同的現(xiàn)場檢測條件下,確立構(gòu)件的磁記憶信號與應(yīng)力-變形集中區(qū)的對應(yīng)關(guān)系,以及缺陷大小、形狀和磁記憶參數(shù)之間的關(guān)系。

三是進(jìn)一步完善檢測樣機(jī),提高現(xiàn)場檢測適用性。

四是與其他檢測方法有機(jī)結(jié)合,向多參量檢測方向發(fā)展,完善材料狀態(tài)評估體系。

[1]黃桂柏，大慶油田埋地管道外防腐層檢測技術(shù).管道技術(shù)與設(shè)備，2001.