1、利用智能管線檢測(cè)儀對(duì)管網(wǎng)和管道的完整性進(jìn)行驗(yàn)證摘要：管道與管網(wǎng)是世界經(jīng)濟(jì)的血脈。為了保證系統(tǒng)的有效性和運(yùn)行安全始終處于一個(gè)很高的水平，如何強(qiáng)調(diào)管道系統(tǒng)完整的重要性都不為過(guò)。利用專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的智能管線檢測(cè)儀，人們可以確定管道的損壞，并且可以很好地提前防止突發(fā)的停車(chē)。這些智能管線檢測(cè)儀在我們?nèi)粘５墓艿老到y(tǒng)運(yùn)行中已經(jīng)被公認(rèn)為是非常好的工具。對(duì)于確定管道系統(tǒng)的完整性而言，什么樣的系統(tǒng)是最合適的?如何使檢查的結(jié)果轉(zhuǎn)化并形成最有效的維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃?本文將對(duì)市場(chǎng)上已有的智能管線檢測(cè)儀給出一個(gè)總體的評(píng)述，然后結(jié)合實(shí)際案例給出如何驗(yàn)證管道系統(tǒng)的完整性，以及為使管道系統(tǒng)盡快全面恢復(fù)安全運(yùn)行應(yīng)采取的措施，因?yàn)槊看瓮＼?chē)的成

2、本是相當(dāng)可觀的。所有人造的“技術(shù)產(chǎn)品”的服務(wù)壽命都是有限的，管道和管網(wǎng)也不例外。對(duì)于像管道這樣的技術(shù)裝置，其有效性對(duì)于全球經(jīng)濟(jì)都是至關(guān)重要的，強(qiáng)度分析和服務(wù)壽命計(jì)算必須能提供出管道完整性和強(qiáng)度的證明。這些分析和計(jì)算的目的在于：在不考慮正常的運(yùn)行負(fù)荷的情況下，防止受壓部件所承受的應(yīng)力超出允許范圍，以及預(yù)防在臨界條件下可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)。高強(qiáng)度鋼制薄壁管道的使用日益增加，進(jìn)一步提高了對(duì)管壁直接和間接缺陷檢查的必要性。直接缺陷影響到管道的安全性和完整性并且通常可以由智能管線檢測(cè)儀檢查出來(lái)。像埋地管的絕緣層受損這樣的間接缺陷，雖然暫時(shí)沒(méi)有直接造成管道的損壞，但是隨著時(shí)間的推移，也可能會(huì)發(fā)展成管道的直接缺陷

3、。用于檢查的智能管線檢測(cè)儀在管道檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用已有超過(guò)20年的歷史，在這些檢測(cè)中，診斷裝置由各種管道中的介質(zhì)推動(dòng)，被動(dòng)地沿著管道穿行。下面這些直接缺陷可以由智能管線檢測(cè)儀檢測(cè)。幾何尺寸檢查檢測(cè)儀：指出與理想圓形的偏差(凹陷、橢圓化、皺紋、內(nèi)徑變化、角變形)壁厚檢查撿測(cè)儀：測(cè)量壁厚(壁變薄、與制造有關(guān)的異常、內(nèi)部和外部腐蝕、夾砂結(jié)疤、疊層)裂紋檢查檢測(cè)儀：用于檢查裂縫、根切咬邊、切口、凹槽、軸向焊接的缺陷檢漏檢溫檢測(cè)儀：用于搜尋泄漏點(diǎn)所有能夠被檢測(cè)儀檢查出來(lái)的缺陷對(duì)管道的服務(wù)壽命都有影響。強(qiáng)度分析應(yīng)能證明在不考慮正常運(yùn)行負(fù)荷的情況下，在臨界條件下，施加在承壓部件的應(yīng)力沒(méi)有超過(guò)允許范圍。強(qiáng)度分析是

4、基于這樣一種假設(shè)，即一個(gè)缺陷的實(shí)際荷載等級(jí)以及疲勞強(qiáng)度可以依靠強(qiáng)度分析確定，并且疲勞曲線的動(dòng)力學(xué)因素允許得出服務(wù)壽命曲線的結(jié)論。帶凸起的橢圓度幾何尺寸檢查檢測(cè)儀這種類(lèi)犁的智能管線檢測(cè)儀的開(kāi)發(fā)是用來(lái)鑒別和測(cè)量管道的變形，如凹陷和凸起、橢圓、波紋和皺紋等，因?yàn)檫@些變形可能會(huì)增加應(yīng)力。變形：變形是指與管道橫截面理想圓形偏離，在內(nèi)部壓力作用下發(fā)生額外的變形(彈性的、塑型的)，這種變形在管道設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮。以下標(biāo)準(zhǔn)可用于對(duì)變形進(jìn)行評(píng)價(jià)：直徑偏離的程度幾何形狀變形冷成型尺寸 橢圓變形在變形附近的表面缺陷變形可以進(jìn)一步細(xì)分為以下幾種類(lèi)型：凹陷或凸起橢圓形彎曲部位的波紋和皺紋為檢測(cè)這些變形，三種類(lèi)型的檢測(cè)儀檢

5、查系統(tǒng)在實(shí)踐中是最常用的：輪式機(jī)械掃描探頭式機(jī)械掃描應(yīng)用渦流原理非接觸掃描幾何尺寸檢查檢測(cè)儀由兩個(gè)圓錐形探頭組成，一組杠桿式傳感器在尾部探頭的圓周均勻分布，就像一把雨傘，對(duì)管壁進(jìn)行掃描。這種檢測(cè)儀的另一種形式是杠桿式傳感器不與管壁接觸，而是靠檢測(cè)儀的探頭的偏轉(zhuǎn)來(lái)移動(dòng)，杠桿式傳感器的偏轉(zhuǎn)通過(guò)接頭傳送到一個(gè)旋轉(zhuǎn)斜盤(pán)，通過(guò)一組排列的鉸接接頭，轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)并在一個(gè)數(shù)據(jù)運(yùn)載器上記錄和登記。在管道內(nèi)檢查的距離通過(guò)測(cè)距輪記錄，這些脈沖信號(hào)也同時(shí)在數(shù)據(jù)記錄儀上記錄。一套專(zhuān)門(mén)的軟件可以將管道的凸起和凹陷、圓形焊縫、管道組件、橢圓變形以及壁厚變化的精確位置在檢查之后記錄存儲(chǔ)，檢測(cè)儀移動(dòng)速度對(duì)紀(jì)錄準(zhǔn)確性的影響也是

6、可以控制的。根據(jù)管道直徑不同，測(cè)量精度控制如下。壁厚檢查檢測(cè)儀管壁變薄會(huì)造成抗壓能力降低并導(dǎo)致管道服務(wù)壽命縮短，或?qū)е掠捎邳c(diǎn)蝕造成管道泄漏。管壁變薄定義為管道的壁厚在內(nèi)側(cè)或外側(cè)表面厚度減少，這種減少可能是在金屬板材的制造過(guò)程中造成的，也可能是在管網(wǎng)運(yùn)行中造成的。凸起直徑范圍 界限值觸發(fā)器測(cè)量精度IDred10%6-121.2%0.8%1.0%14-220.8%0.6%0.8%24-380.6%0.5%0.7%40-560.5%0.4%0.6%橢圓變形直徑范圍 界限值觸發(fā)器測(cè)量精度IDred5%IDred10%6-121.0%0.9%1.4%1.8%14-220.8%0.6%1.2%1.6%24

7、-380.6%0.5%1.0%1.4%40-580.5%0.4%0.8%1.2%管壁變薄的種類(lèi)：軋制造成的缺陷(出現(xiàn)在材料高溫時(shí))表面缺陷(出現(xiàn)在材料冷卻時(shí))機(jī)械再加工腐蝕/侵蝕磨削痕跡疊層/結(jié)疤我們將管道診斷工具按照利用超聲波原理和利用漏磁法來(lái)區(qū)分。超聲波壁厚檢查檢測(cè)儀這類(lèi)檢測(cè)儀利用脈沖回波原理。在這里，一個(gè)脈沖發(fā)生器發(fā)出一個(gè)超聲波脈沖信號(hào)，信號(hào)通過(guò)一種間隙介質(zhì)(即石油)，一部分信號(hào)從管道內(nèi)壁反射，另一部分穿過(guò)管壁，全部由管道外表面反射，作為前壁和后壁回波反射回脈沖發(fā)生器。回波傳輸時(shí)間以及前壁和后壁回波之間的時(shí)間差異均被記錄下來(lái)，回波的傳輸時(shí)間、在間隙介質(zhì)中和對(duì)管道壁的運(yùn)行和探測(cè)速度可以精確

8、陳述管道壁厚的情況。使用這種方法，理論上的壁厚測(cè)量精度為+/-02mm。通過(guò)采用恰當(dāng)?shù)某暡òl(fā)射器數(shù)量、取樣頻率以及檢查速度，可以對(duì)管道壁厚進(jìn)行百分之百的測(cè)量。直徑10mm及以上的缺陷均可以被檢測(cè)出來(lái)，對(duì)于一些異常情況的深度，只能在直徑超過(guò)20mm的條件下才可以測(cè)定。由于超聲法需要耦合介質(zhì)以克服發(fā)射器和管壁之間的距離，這種系統(tǒng)只能應(yīng)用于輸送液體的管道。在燃?xì)夤艿乐校\斷系統(tǒng)必需在液體物料的條件下使用。超聲波檢查檢測(cè)儀由幾個(gè)相互聯(lián)接的單元組成(電池、數(shù)據(jù)記錄儀以及超聲波單元加發(fā)射器運(yùn)載裝置)，他們可以對(duì)轉(zhuǎn)彎半徑達(dá)15D的小管道進(jìn)行檢查。目前，超聲檢測(cè)儀可以對(duì)管徑6至56、壓力達(dá)100bar的管道

9、進(jìn)行檢查，依靠其設(shè)備，可以對(duì)最長(zhǎng)500公里的管道進(jìn)行檢查。 漏磁(MFL)腐蝕檢測(cè)器在這類(lèi)檢測(cè)器工作過(guò)程中，永磁體產(chǎn)生一個(gè)完整飽和的磁場(chǎng)，并通過(guò)磁刷傳輸至管壁的鋼鐵內(nèi)，管道缺陷(管壁變薄、強(qiáng)度缺陷)使管壁間的磁通量產(chǎn)生變化并被傳感器記錄，漏磁量與管壁的缺陷大小相關(guān)，磁傳感器沿圓周間隔8mm均勻分布，根據(jù)信號(hào)調(diào)制頻率，對(duì)管壁異常的鑒別每3mm進(jìn)行一次，并以百分比的形式給出。漏磁腐蝕檢測(cè)器只能針對(duì)管壁變薄進(jìn)行定性的記錄，即只能識(shí)別管壁厚度的變化，但不能給出實(shí)際數(shù)值。下列缺陷可以被確定：材料損耗疊層向一側(cè)表面開(kāi)口大尺寸雜質(zhì)明顯的凹陷和凸起深度超過(guò)壁厚20以上的蝕斑(3S)可以被確定。更大的缺陷(30

10、30mm)在深度超過(guò)壁厚10時(shí)可以被確定。在線檢測(cè)器這種類(lèi)型的檢測(cè)器在檢查過(guò)程中將所測(cè)量到的數(shù)據(jù)通過(guò)線纜傳輸?shù)焦艿劳猓谷藗兛梢粤⒖踢M(jìn)行在線評(píng)價(jià)。特別是有一種超聲波檢測(cè)器中的超聲波發(fā)射器可以沿著管壁螺旋運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)處，向前的運(yùn)動(dòng)可以由泵管控制，這種系統(tǒng)可以應(yīng)用于管道直徑小至3”和很小的轉(zhuǎn)彎，并且檢測(cè)的距離可以達(dá)到30km。裂縫檢測(cè)器裂紋定義為發(fā)生在管壁的垂直或?qū)欠较虿牧祥_(kāi)裂。裂紋說(shuō)明焊接或熔合的欠缺，這兩種情況是造成很多其他缺陷根本原因：疲勞裂縫應(yīng)力腐蝕裂紋氫蝕裂紋管壁表面可見(jiàn)疊層管道裂紋檢查基于兩種普通的原理。斜入射超聲波探傷漏磁法超聲波裂紋檢測(cè)器超聲波脈沖回波法采用45入射角，根據(jù)管徑不同，

11、共有480-896個(gè)探測(cè)頭安裝在探頭運(yùn)載器上，其中一半探頭按順時(shí)針?lè)较虬l(fā)射超聲波脈沖，另一半按逆時(shí)針?lè)较虬l(fā)射。這種方式保證管壁的每一體積元素都可以被若干個(gè)探頭測(cè)試。被檢測(cè)器檢測(cè)到的裂紋可能是內(nèi)部的，也可能發(fā)生在外側(cè)。該診斷系統(tǒng)能可靠地檢測(cè)到30mm或更長(zhǎng)以及深度至少1mm的缺陷。該系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成特別針對(duì)管道縱向裂紋的檢測(cè)，由于管道應(yīng)力條件，這些裂紋往往會(huì)涉及到最大的危險(xiǎn)。這種方法經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐證明是非常有價(jià)值的，與此同時(shí)，成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)程序。這種類(lèi)型的檢測(cè)器準(zhǔn)確性保證度高，由于采用超聲波法，需要液體作為耦合介質(zhì)。漏磁裂紋檢測(cè)器這種類(lèi)犁的檢測(cè)器可用于檢測(cè)管道縱向裂紋，特別是縱向焊縫附近的裂紋

12、。與傳統(tǒng)的漏磁檢測(cè)器不同，管道圓周不是被磁刷磁化，而是被四個(gè)分別裝有磁體和磁刷的磁化臂磁化，由此形成的磁場(chǎng)不是沿著徑向，而是旋轉(zhuǎn)了90，即與管軸呈直角，這更便于檢測(cè)細(xì)小、縱向的裂紋。可以被檢測(cè)到的裂紋至少要有25mm長(zhǎng)和管道壁厚50的深度和/或長(zhǎng)度最少大于50mm并且深度大于壁厚的25。這種類(lèi)型的檢測(cè)器可以用于檢測(cè)鐵素體材料制成的輸送氣體和液體的管道，因?yàn)樗恍枰魏务詈辖橘|(zhì)。檢測(cè)結(jié)果的評(píng)價(jià)幾何尺寸檢測(cè)器下列標(biāo)準(zhǔn)用于評(píng)價(jià)已確定的變形：靜/動(dòng)壓力直徑大小或偏差幾何尺寸變形情況冷成型范圍表面缺陷其他要點(diǎn)，如焊縫位置以上每個(gè)方面必須分別進(jìn)行評(píng)價(jià)，并特別關(guān)注作用于經(jīng)常承受動(dòng)荷載的凸起部分的疲勞應(yīng)力，可

13、根據(jù)S系列的AD標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。管壁變薄管壁變薄的標(biāo)準(zhǔn)為：制造過(guò)程產(chǎn)生的缺陷運(yùn)行過(guò)程產(chǎn)生的缺陷小面積管壁變薄的定位大面積管壁變薄根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)這些缺陷可接受性的評(píng)價(jià)可采用表面比較法，或在遇到小曲率大面積缺陷的情況下，采用平面計(jì)算程序。當(dāng)采用ANSI B 31 G給出的方法或是RSTRENG法時(shí)，缺陷標(biāo)準(zhǔn)即為屈服應(yīng)力并形成一個(gè)極限曲線，應(yīng)根據(jù)這條曲線對(duì)缺陷進(jìn)行分類(lèi)和評(píng)價(jià)。通常的做法是，人們總是依據(jù)同樣的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行缺陷可接受性的評(píng)價(jià)和管道設(shè)計(jì)。裂紋根據(jù)邊界條件(成分、異物的幾何形狀、材料性能、應(yīng)力)，裂紋的蔓延可能會(huì)造成局部故障并進(jìn)而導(dǎo)致隨后發(fā)生的泄漏或全球性的管道癱瘓。由于目前的管道都采用相對(duì)較薄

14、的管壁，管道檢測(cè)器提供的結(jié)果的可靠性呈現(xiàn)出無(wú)比的重要性。假如對(duì)結(jié)果有懷疑，裂縫蔓延的可能性必須通過(guò)較保守的計(jì)算進(jìn)行確定，并且啟動(dòng)后續(xù)的工作。我們必須將檢測(cè)器系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的缺陷與已經(jīng)暴露的缺陷進(jìn)行直接比較，以便使比較出的結(jié)論對(duì)于其他缺陷也有所幫助。當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)缺陷時(shí)，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)臒o(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行驗(yàn)證，以確保該缺陷還處于可接受的容許范圍內(nèi)。缺陷的修補(bǔ)一般來(lái)說(shuō)，埋地管道所發(fā)生的諸如凸起、凹陷以及橢圓變形均是由于額外負(fù)載造成的，在多數(shù)情況下，可以通過(guò)露出管道并清除約束點(diǎn)(巖石、回填不實(shí))來(lái)修補(bǔ)。特殊情況下，在缺陷處周?chē)苍S適合安裝管道外形穩(wěn)定套袖以防止管道“呼吸”，采用這種方法可以不需要去除有缺陷的管段，因此也不需要中斷運(yùn)