石油管道內缺陷無損檢測技術的研究現狀

【摘要】輸油管道在運行的過程中，很容易出現各類缺陷問題，如果說不能及時地處理這些缺陷，就容易引起管道內部的安全問題，所以做好缺陷的無損檢測工作是非常重要的。本文主要探討了所有管道內缺陷無損檢測技術的具體方法，以及如何更好地運用這些技術，提出了今后的應用要求和未來的發展趨勢，供參考和借鑒。

【關鍵詞】石油管道；缺陷；無損檢測技術

在石油管道缺陷的檢測過程中，采取何種檢測方法，直接會影響檢測的準確性和效果，當前比較多使用的是無損檢測技術，因為它具有諸多優勢，可以更加準確地檢測出所有管道內的缺陷問題，以便于我們更好的進行處理。

1、管道內檢測技術最新研究

石油及天然氣是當前存在能源的重要形式之一，遠距離運輸多是通過管道來實現。但是由于年久失修、磨損、腐蝕或者意外損傷等原因造成的管道泄漏事件頻繁發生，既帶來了經濟損失，也造成嚴重污染，對人身健康帶來嚴重威脅。因此，加強對油氣管道的泄漏檢測和腐蝕程度檢測等，可有效抑制管道泄漏、評估管道壽命，確保油氣管道的正常工作。

傳統的油氣管道缺陷無損檢測多是外部監測形式，僅對管道的腐蝕情況有粗略了解，而對管道內部失效狀況的判斷卻效果不佳。通過檢測儀器對油氣管道內部實現檢測是近年來發展的先進技術。管道內部檢測主要是將檢測儀器投放到管道內部，并利用壓差隨管道內的介質自動運行，對管道金屬壁厚信息進行數據采集，經過計算機分析處理后提供一套完整的數據，描述管道內外壁金屬損失的狀態。這種管道內檢測手段能獲得準確數據，便于觀察，可了解管道內的腐蝕程度、評估管道壽命、制定管道維修計劃，實現管道的完整性管理。

1.1漏磁檢測技術

智能清管器已被廣泛應用于長距離輸氣管道的內檢測中。其中漏磁式智能清管器在檢測領域中占到很大份額，這種清管器采用漏磁檢測技術進行腐蝕缺陷的檢測和表征。

漏磁檢測技術建立在鐵磁性材料的高磁導率特性上。檢測過程中，管壁被充分磁化，當管道內壁有腐蝕缺陷或其他異常出現時，磁通量會從管壁泄漏出來，然后被傳感器檢測到。泄漏的磁通量是金屬材料中磁場飽和度的函數，這取決于管壁厚度的大小。當鋼管中無缺陷時，磁通量絕大部分通過鋼管，此時磁力線分布均勻；當鋼管內部有缺陷時，磁力線發生彎曲，且部分磁通量漏出鋼管表面，檢測被磁化鋼管表面逸出的漏磁通，可判斷是否存在缺陷，通過分析傳感器檢測的結果，可得到缺陷的相關信息。此方法在小口徑及厚壁的管道使用中受限。改進的內腐蝕檢測傳感器（ICS），它基于“磁場擾動”的技術，測量管壁小面積內的直接磁響應，而不必要求管壁材料達到磁飽和。因此ICS的檢測效果不受管壁厚度的影響。傳統的漏磁檢測需要對檢測中產生的復雜信號進行解釋，而此種方法只需要檢測缺陷中心最小信號強度即可分析缺陷深度，缺陷的長度也可通過信號直接測量，優勢是明顯的：具有一個內在的絕對誤差，檢測過程是在磁場的線性變化區域內進行，檢測對象不需要較高的抗磁性，可以從檢測到的磁場反映中直接表征缺陷的幾何形狀。

1.2超聲波檢測技術

1.2.1統脈沖超聲波檢測

此檢測方法也叫做壓電超聲檢測。檢測時，通過垂直于管道的超聲波探頭，發射超聲波脈沖信號，比較管內表面和外表面兩次脈沖反射波之間的脈沖間距，反映出管壁壁厚，從而檢測到管壁是否受到腐蝕及腐蝕程度大小。

超聲波檢測可以直接對管道蝕坑深度、大小、位置進行檢測，檢測結果可以作為計算管道最大輸送壓力的計算依據。對厚壁管、大口徑管道的檢測適應性強，并對管道的應力腐蝕開裂和材料內缺陷的檢測有較高精度。由于聲波的傳播需要介質，因此在實際檢測應用中，探頭與管壁間需要有油、水等聲波的傳播介質作為連續的耦合劑。所以，在輸油管道中壓電超聲波檢測被廣泛應用，而在聲波衰減較快的輸氣管道上，超聲波檢測應用受限。

1.2.2超聲導波檢測

超聲導波檢測采用低頻扭曲波或縱波，超聲導波可以在較遠的距離上傳播而信號衰減很小，因此管道不開挖狀態下在一個位置固定脈沖回波陣列就可做大范圍的檢測。電磁超聲檢測技術即渦流-聲檢測技術，作為超聲導波的一種激勵方式，是超聲檢測發展中的前沿技術之一，屬非接觸超聲檢測。通過在試件中震蕩激發出不同形式的超聲波，實現快速檢測。

當通有高頻電流的激勵線圈靠近金屬管道時，金屬管道表層會感生出高頻渦流。電磁鐵在金屬管道附近產生一個強磁場，渦流在強磁場作用下使管道中的帶電粒子產生高頻的力。這是一個高頻機械振動的力，能夠在試件中傳播，即產生超聲波，此過程可逆。從管道內缺陷部位反射回來的超聲波在外加磁場的作用下形成渦流，渦流產生的磁場使得線圈兩端電壓發生變化，通過檢測分析電壓信號，可以對腐蝕缺陷進行定位與分級。

2、未來無損檢測技術的發展方向

智能NDT和信息化NDT的一個直接結果是讓探傷（無損檢測）“變得更加簡單”。儀器生產廠家必須要有精品意識，有條件的話，需要努力在高端產品和高附加值產品中占據重要位置。國外的一些主要儀器生產廠家經過兼并、重組已出現一些具有高度競爭力的品牌效應。困擾我國無損檢測儀器市場的一個主要問題仍然是小而分散，重復產品居多，加上在研、發方面的投入不足，在高端市場、高附加值產品和技術方面（成像檢測設備、大型自動化檢測設備），國外產品仍具有十分明顯的優勢。未來對新能源的需求會更加迫切。在大力發展水力發電的同時，需要發展風力發電和核電工業。因此，在風力發電汽輪機葉片、變速箱、轉子輪轂和電氣設備的無損檢測和監測方面將面臨挑戰。太陽能電池具有非常大的發展潛力，目前即應當重視對PV材料的NDT，這可能需要研究微米級材料的檢測技術

結語：

綜上所述，石油管道內的缺陷無損檢測技術的應用，大大提高了石油管道的管理效果，通過缺陷無損檢測技術，我們可以第一時間發現石油管道內部的缺陷問題，并采取有針對性的措施進行處理，確保所有管道能夠安全運行。

參考文獻：

[1]冀敏.基于激光超聲波的管道缺陷無損檢測技術研究[D].西京學院，2016.90.

[2]趙石彬，張存林，伍耐明，段玉霞，李艷紅.紅外熱波無損檢測技術用于聚丙烯管道缺陷的檢測[J].光學學報，2015，02：456-460.