漏磁內檢測技術在儲氣庫厚壁管道上的試驗應用

李洪軍 秦震

摘要：本文介紹了改進型三軸漏磁復合檢測設備，突破了常規設備只能滿足20mm以內的管道內檢測，可以實現遼河油田儲氣庫新建管道D711×22.2mm、D406.4×22.2mm和D355.6×22.2mm三種規格的內檢測，保障新鋪設管道埋地后的安全運行。

關鍵詞：儲氣庫;管道;漏磁;內檢測;試驗應用

天然氣供需之間始終存在著不均衡性。近年來，隨著我國天然氣工業的發展，長距離輸氣管道建設如雨后春筍，但管道下游用戶用氣的不均衡性加劇了供需矛盾[1]。為了能夠長期安全、平穩和可靠的向用戶供氣，地下儲氣庫建設越來越受到重視。遼河油田雙臺子儲氣庫群一期工程，新鋪設集注站與井場的管道70余公里，其中大管徑、厚壁管道有D711×22.2mm、D406.4×22.2mm和D355.6×22.2mm三種規格，部分定向鉆穿越段壁厚為25.4mm，合計40.3公里，注氣管道設計壓力為28MPa，采氣管道設計壓力為14MPa。為保證新建管道的安全有效運行，要在投產前對管道進行檢測。管道漏磁內檢測技術是目前國內外長輸油氣管道內檢測領域普遍應用的檢測技術，該技術以管道管體已形成的體積缺陷為檢測目的，可以準確檢測出缺陷面積、程度、方位等信息[2]，確定管道的完整性，為輸氣管道投產運行提供安全保障。

1 管道漏磁內檢測基本原理

1.1?漏磁檢測基本原理

若管壁中存在缺陷，磁導率會發生變化，使磁路中的磁通發生畸變，磁感應線會改變途徑，有部分的磁通會離開管壁，以空氣為介質繞過缺陷再重新進人管壁，在管壁的表面缺陷處形成漏磁場。磁通可分為三個部分一部分穿過缺陷一部分在管壁內部經過缺陷周圍的鐵磁材料繞過缺陷 另外一部分磁通會離開管壁表面，通過空氣繞過缺陷再重新進人管壁川。“泄漏”出來的磁通量即為漏磁通（Magnetic Flux Leakage）。當材料表面有缺陷時，漏磁探頭測得的漏磁通量會明顯增大。漏磁通被磁敏傳感器捕獲后，形成相應的感應信號，即為缺陷漏磁信號。缺陷漏磁信號中隱含有缺陷的信息，通過對信號的分析，可推斷出缺陷的信息困[3]。

1.2?漏磁檢測技術改進

目前，國內現有的漏磁檢測設備可以滿足壁厚小于20mm管道內檢測需求，對于本工程管道壁厚為22.2mm和25.4mm均需要技術改進才能實現精確檢測。對此項技術改進聯合中國石油大學（北京），將現有設備從永磁鐵、采集探頭、數據處理等三個方面進行改進完善，研制出高清晰度三軸漏磁復合檢測設備，從而實現壁厚30mm以內的管道檢測。

技術改進方面：永磁鐵采用新型磁化材料，增強性能設計，將常規磁場強度500Gs提高到1600Gs，能量強度提高3倍;采集系統探頭采用密集型高精度設計，將常規管道內徑3mm檢測精度提高到0.6mm，描述母材內部缺陷精度提高5倍;數據處理采用智能化分析存儲設計，適用于長距離（10公里以上）管道檢測數據的采集存儲與快速回放，便于后續的數據分析處理。

改進型三軸漏磁復合檢測設備，主要由機械載體部分和電氣部分組成。機械載體構成了檢測器的基本框架，包括防撞頭、骨架、皮碗、鋼刷、支撐輪、磁鐵、鐵心、萬向節、里程輪和密封艙等;電氣部分由記錄儀、集線器、探頭、電池組、里程傳感器、傳導電纜等組成。

2三軸漏磁復合檢測器試驗

2.1?室內實驗

對改進研制的超高清三軸漏磁復合檢測器進行實驗，選擇管道型號D355×20.6mm和D406×24mm，長度約為80m。

以D406管道實驗為例，被測管道總共有8個環焊縫接管，121個螺旋焊縫，24處天窗，管道總長度 80.9m。檢測實驗共進行四次，檢測速度均不同。通過數據有效性分析表明，四次檢測數據所有探頭均無丟失或異常現象。漏磁信號顯示：管道有8個環焊縫，其中的5處焊縫;管道中共有天窗24處，每處天窗內可檢測到缺陷1-2個，其中2處天窗內缺陷;其他缺陷類型、位置及大小見表1。

實驗結論：本次實驗共加工55處缺陷，檢測出金屬損失缺陷55處，檢出率100%，識別率100%，實驗結果滿足《油氣管道內檢測技術規范》（SYT6597-2018）檢測指標要求[4]。

2.2?現場試驗

在開展現場實際應用之前，對改進研制的超高清三軸漏磁復合檢測器進行現場試驗。選取雙臺子儲氣庫站外管線工程中雙31區塊已焊接好的注采合一管道D355×22.2mm，85m為試驗對象。設置缺陷12處，在管道焊口處及防腐層外放置金屬塊，檢驗設備內檢測能力。

以第一處設置缺陷為例：焊縫上的兩個圓形磁鐵，在軟件上配合IDOD探頭找到對應位置，在焊縫左側9點鐘位置，考慮到兩個焊縫在焊縫周圍較近，產生磁場疊加，最終形成一個變化磁場，最終只檢測到一個較大的磁鐵場。

本次實驗共加工12處缺陷，檢測出金屬缺陷12處，檢出率100%，識別率100%，實驗結果滿足《油氣管道內檢測技術規范》（SYT6597-2018）檢測指標要求。

3 結論及建議

（1）改進型三軸漏磁復合檢測設備，錄取數據完整，信號清晰，能夠實現壁厚22mm的管道漏磁檢測，獲得了良好的信號特征。

（2）改進型三軸漏磁復合檢測技術獲得的檢測數據更多，信號更密，本次試驗檢測的D355×22.2mm管道未發現大于5%的損失缺陷，處于良好的狀態。

（3）通過試驗表明，在高于測試驗證標準的情況下，能夠準確識別出金屬外接物等復雜特征，表明磁場強度滿足大壁厚檢測的需求，本次試驗的三軸漏磁復合檢測器可以用于儲氣庫注采大壁厚管道的檢測。

參考文獻：

[1] 李國興.地下儲氣庫的建設與發展趨勢[J].油氣儲運，2006，25（8）：4-6.

[2] 楊理踐，耿浩，高松巍.長輸油氣管道漏磁內檢測技術[J].儀器儀表學報，2016，37（08）：1736-1746.

[3] 高松巍，鄭樹林，楊理踐. 長輸管道漏磁內檢測缺陷識別方法[J].無損檢測，2013，35（1）：38-41.

[4] 于剛，杜京蔚，杜樹勛. 三維高清漏磁內檢測技術在天然氣長輸管道上的應用[J].行業論壇，2017，36（4）： 8-10.

作者簡介：李洪軍（1982-），男，高級工程師，從事地面工程建設管理與技術研究工作。