清管器研究及應用現狀

申偉

摘 要：在石油行業中，清管器的作用十分重要。清管器種類繁多，了解不同清管器的功能和原理有助于在實際工程中合理選擇應用。其中應用比較廣泛的智能清管器主要基于渦流檢測技術、超聲波檢測技術以及漏磁檢測技術。但是由于技術的復雜性，使得智能清管器的應用還具有局限性。

關鍵詞：清管器研究;應用現狀

1 清管器技術的發展趨勢

①清管器在管道內運行可能因各種不同的原因而失效或堵塞，例如：清管器卡在彎頭處，清除的沉積物積聚在清管器前，推動流體繞流清管器，清管器彎曲變形，因磨損而導致密封性下降等。清管器卡堵使管道流量下降，甚至導致整條管道堵塞，產生嚴重后果。因此徹底解決清管器的卡堵問題非常重要;②清管器運行速度決定了清管器的運行時間和清管效果，而又取決于清管器兩端的壓降。因此，在清管作業中，減小清管器阻力并取得良好的清掃、密封效果，是提高清管效率的重要內容。

2 清管器種類及應用

根據具體功能，清管器通常分為 2 類：常規清管器，主要進行管道的除垢清潔;智能清管器，通過渦流、超聲和漏磁等技術對管道進行內檢測，檢測管道內部的變形、腐蝕、機械損傷等。

2.1 常規清管器

2.1.1 根據材料劃分

常規清管器根據自身材料可以分為橡膠清管器、剛體式皮碗清管器、聚氨酯清管器。橡膠清管器通常由氯丁橡膠制成，根據直徑大小又可以分為細實心球清管器和空腔注水的空心球清管器。剛體式皮碗清管器的軸心由剛體制成，根據皮碗的形狀又可以分為單向運行和雙向運行的皮碗清管器，是 3 種清管器中技術最成熟的。聚氨酯清管器由聚氨酯制成。3 種清管器有各自適用的管道環境，橡膠清管器通過能力強但是清除能力差。皮碗清管器密封性能好，但是通過能力較差，不適用于較易發生卡堵的管道。聚氨酯清管器具有很高的強度、極佳的耐磨性能，通過能力強。根據清管器的特點，針對特定的管道需要選擇適合的清管器，以避免發生卡堵導致資源的浪費。

2.1.2 根據結構劃分

根據結構劃分，清管器可以分為普通心軸式清管器、剛體式皮碗清管器、柔軸式清管器、變直徑心軸式清管器。普通心軸式清管器由一根心軸和心軸上分布的若干個皮碗或圓板組成，與管道內壁形成多個密封面，可有效地清除管道內部的各種沉積物。皮碗型清管器密封性強于圓板型清管器，但不能雙向運行，一旦卡堵需要反向解堵。剛體式皮碗清管器的心軸由剛體制成，通過能力差。柔軸式清管器的心軸由能夠發生彈性變形的材料制成，通過能力強。變直徑心軸式清管器由直徑不同的心軸制成，適用于 2 種不同管徑的管道中，針對變直徑管道具有較好的適用性。旁通心軸式清管器具有泄壓閥，能夠避免管內壓差過大。

2.2 智能清管器

2.2.1 渦流智能清管器

渦流檢測技術是基于電磁感應原理發展而來的管道無損內檢測技術。利用管道磁化后內壁缺陷處非均勻磁場引起的渦流分布變化產生檢測信號。通過向檢測線圈接通交流電繼而產生垂直于被檢測物體表面的交變磁場，根據電磁感應原理，如果被檢測物體存在缺陷，將導致檢測線圈內的電阻產生變化，通過渦流換能器將變化信息傳遞出來，進行信號處理和分析并與正常情況下的信號進行對比，判斷有無缺陷。渦流檢測靈敏度較高，檢測速度快，能夠較好地實現自動化。目前我國已經研制出多種類型的渦流檢測器，并且已經投入使用。

2.2.2 超聲波智能清管器

超聲波檢測技術的核心是利用超聲波脈沖發射原理，通過超聲波傳感器向管壁垂直發射超聲波脈沖，根據時間先后，探頭能夠接收到兩次回波，最先接受到管道內表面反射的回波，然后再接收到管壁缺陷處或者管壁外表面發射的回波。對先后兩次接收到的回波的時間差進行分析，就可以得到管壁的厚度和缺陷的深度，確定缺陷處具體的位置。超聲波檢測技術原理相對簡單并且相對于渦流檢測技術而言，對于材料的敏感性小，適應性高，能夠對各種管徑的管道進行檢測而且檢測精度高，所以在國內外都得到了迅速發展。

2.2.3 漏磁檢測清管器

目前，渦流檢測由于自身特點在應用中尚存在一些技術難題，超聲波檢測技術檢測精度高，但是對于環境要求高，需要耦合劑等輔助手段。而漏磁檢測技術在檢測管道金屬缺失的同時還能夠記錄和識別管道全線特征和管道修復的歷史記錄，對于管道的異常裂紋還有一定的識別作用。與渦流檢測和超聲波檢測相比，漏磁檢測技術精度高、靈敏性強、檢測范圍廣、受外界干擾程度低，是目前應用最廣的內檢測技術。

2.2.4 其他類型的清管器

除了上述 3 種應用比較廣泛的內檢測技術及裝置，還有陰極保護電流測繪內檢測技術、旋轉漏磁內檢測技術、免清管和變形檢測的內檢測技術以及高通過性管道內檢測技術等新型技術。

3 結束語

綜上所述，我國的清管器技術在不斷的向前發展，并且清管器的種類也越來越多，但是需要注意的是，無論哪一種清管器都要有可靠的工具預測和判斷清管器在管道內的運行狀況，不能只根據現場經驗來進行判斷。所以說，因此，建立科學的理論體系輔助清管器的運行，為清管器的選用提供科學依據，亦是清管器發展的重要方向之一。

參考文獻：

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