管道很长,所处环境很复杂,如何预知其存在的各种缺陷呢?就像人体可以定期体检发现身体存在的健康问题一样,管道也通过定期检测找出其存在的缺陷!但是,管道埋在地下,怎么检测呀?有办法,而且有内检测和外检测两种渠道。内检测是使用内检测器(俗称“智能猪”)在管道中随管输介质行进,同时检测识别管道缺陷;外检测则通过对管道本体、自然环境、管输介质的综合检测分析,识别管道缺陷。
油气管道的可靠性高度依赖于其结构的完整性,但管道本体在整个生命周期中,不可避免地存在先天或后天缺陷,如材料缺陷、焊缝缺陷、划痕、裂纹、凹陷、椭圆变形、腐蚀等,这些缺陷会破坏管道完整性,进而威胁管道的长期安全运行。因此,及时检测识别管道缺陷、开展针对性控制或修复、预防缺陷进一步恶化是确保管道安全平稳运行的关键。
对于管道本体缺陷的检测与识别,国际上的通用做法是实施管道内检测,即在不影响管道正常运行的情况下,利用管道内由管输介质驱动的内检测器,实时采集记录管道信息,进而依据这些信息确定缺陷的位置、类型、严重程度。管道内检测如同人体的CT或超声检查一样,可实现对管道的全圆周检测,是当前管道检测技术中效率最高且效果最好的方法。管道内检测依据检测目的可以分为几何(变形)检测、金属损失检测、裂纹检测。依据检测原理可分为漏磁检测、超声波检测、电磁检测。
漏磁检测。依据完整的管壁与含缺陷管壁对磁场表现出来的差异性进行缺陷的识别与判断,尤其适用于金属损失型缺陷的检测。对管道实施漏磁检测作业时,首先将永磁体的两极贴近管道内壁磁化管道,因为管壁材料是均匀连续的,所以磁力线大部分会被约束于管壁材料中,并呈均匀规则状分布,被测管壁表面外的磁检测探头能检测到管壁内的均匀磁场;但若管壁存在金属损失缺陷(如被腐蚀掉),其磁导率会减小且磁阻增大,从而使磁力线发生改变,部分磁通会从管壁材料内部绕过缺陷,还有一部分磁通会从管壁泄漏出去,在管壁表面形成漏磁场。检测探头的磁感应器可以获得漏磁场信号,通过计算机对改变的信号与正常信号进行对比分析,即可得到对应的缺陷特征。目前,漏磁检测器已经发展到三维高清的阶段,对缺陷的检测识别能力大大提高。
超声波检测。依据完整管壁与含缺陷管壁之间的声学性能差异进行缺陷的识别与判断。超声波在不同密度的介质中传播速度不同,而且遇到界面会发生反射导致信号脉冲波形发生改变,故利用超声波在管壁金属与缺陷中传播的速度差异,以及缺陷与管壁界面发生的反射波,即可判断缺陷的类型、位置及大小。由于磁具有良好的穿透性,磁检测方法对有些管材缺陷并不太适用,如磁力线穿过窄缝裂纹时,其特征改变并不明显,此时超声波检测器的优势就体现出来了。超声波检测技术多用于液体管道的内检测。
电磁检测。利用电磁感应线圈产生变化的磁场对管壁进行检测,有电磁涡流、电磁超声等类型。例如电磁涡流检测技术是运用电磁感应原理,利用励磁线圈使管壁内产生涡电流,借助探测线圈测定涡电流的变化,即可获得管壁的缺陷信息。
外检测是指在管道外部对管道腐蚀和防腐系统进行检测和评价,目的是发现管道本体腐蚀缺陷及管道防腐层、阴极保护及防杂散电流干扰系统的缺陷,了解和掌握环境的腐蚀性,并据此加以修复和改进,进而提高管道的完整性。
管道本体腐蚀缺陷检测。其检测方法包括开挖检测和非开挖检测两种。开挖检测是管道腐蚀最直接的检测方法,将可能存在腐蚀的管道挖开,用肉眼直接观察管体腐蚀情况,并采用一种或多种无损检测方法(包括超声探伤、磁粉探伤、导波检测等)进行检测和判断管道腐蚀状况。
管道防腐层缺陷检测。其检测方法包括交流电流衰减法、交流电位梯度法、直流电位梯度法、密间隔电位法、皮尔逊法、变频—选频法、电导率测量法、平均保护电流密度法等,实施检测作业时,可以单独采用其中一种方法,也可以将多种方法结合使用。这些方法的基本原理是:向管道发送特定的电信号,通过检测电信号在防腐层破损点处的异常参数,对防腐层的完整性进行评判,确定破损点的位置和大小。
阴极保护系统有效性检测。长输油气管道沿线布设大量阴极保护测试桩,是长输油气管道阴极保护系统必不可少的装置。通过阴极保护系统对管
电位(电压)连续测试法、电位梯度测试法、电流密度测试法、RD-SCM测试法。电位(电压)连续测试法是通过一段时间内连续测量管道对地直流电位或交流电压来评价干扰的情况;电位梯度法是通过测量管道附近土壤直流电位梯度来评价干扰情况;电流密度测试法是通过测量管道泄漏电流密度来评价干扰情况;RD-SCM是一种综合性的杂散电流测绘仪,其通过特制的智能感应装置和探针在地面上测量杂散电流的大小和方向,确定杂散电流的流入和流出位置。管道沿线环境腐蚀性检测。包括现场测试和实验室测试两种方式,现场测试内容包括土壤电阻率测试、土壤腐蚀速率和腐蚀电流密度测试、氧化还原电位测试;实验室测试内容包括土壤样品pH值、电阻率、氧化还原电位、含水量、容重、氯离子含量、硫酸根离子含量、碳酸根离子含量、土壤含盐总量、土壤电解失重等。