石油管道无损检测技术的发展探析--中国期刊网

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石油管道无损检测技术的发展探析

发表时间：2020/9/27 来源：《基层建设》2020年第17期作者：刘亚菲

[导读] 摘要：石油与天然气是当前存在能源的重要形式之一，远距离运输多是通过管道来实现。

        西安必杰能源科技有限公司陕西西安 710075
        摘要：石油与天然气是当前存在能源的重要形式之一，远距离运输多是通过管道来实现。但是由于年久失修、磨损、腐蚀或者意外损伤等原因造成的管道泄漏事件频繁发生，既带来了经济损失，也造成严重污染，对人身健康带来严重威胁。因此，加强对油气管道的泄漏检测和腐蚀程度检测等，可有效抑制管道泄漏、评估管道寿命，确保油气管道的正常工作。
        关键词：石油管道；无损检测技术；探析；
        随着管道运输业的发展，管道系统的安全运行越来越重要并为人们所重视。而管道系统的可靠性和有效性常常受到降解过程（如腐蚀、磨蚀、沉积、阻塞等）的较深影响，其中腐蚀过程影响最为显著。腐蚀可以引发管道的严重失效，有时还伴随着环境污染、人员伤害的风险。腐蚀引起的设备停机维修更换，会导致经济的巨大损失。相关评估得出，在一些石油化国家中，每年因腐蚀造成的经济损失约占到国民生产总值的４．６％。因此须对管道进行有效的检测，以防止事故的发生。在石油管道的运行中，经常性的会出现管道失效的情况。石油管道的失效不但与管道的法兰、阀门以及支吊架等管道元件的安装质量和自身质量有关，而且与管道的材料积累损伤、表面腐蚀及内外部制造有关。从总体上来看，按照石油管道的级别和施工验收级别的不同，往往石油管道的要求也是不尽相同的。通常石油管道的分级是按照管道具体的适用条件，比如环境、压力、温度、介质、材料等，以及管道破坏后果、管道失效等因素加以分类。我国质量监督行政部门所颁布实施的检验、安装和设计的规范性文件中，把石油管道划分成三级，即GC1、GC2以及GC3。
        一、焊接缝的无损检测
        1.射线检测焊接缝。石油管道的射线合格级别与检测比例，各个验收规范及施工规范是不同的。然而其划分依据基本上都是设计压力、设计温度、管道级别和介质特性。GB 50235标准明确的规定，以下石油管道的焊缝应当采取100%射线照相检测：①输送设计压力不小于10兆帕，并且设计温度不小于400摄氏度的无毒流体及非可燃流体的管道；②输送压力不小于10兆帕或者设计温度不小于400摄氏度且设计压力不小于4兆帕的有毒流体和可燃流体的管道；③输送剧毒流体的管道；④设计文件明确要求采用100%射线照相检验的管道；⑤设计温度小于零下29摄氏度的低温管道。射线检测比较容易发现射线透照方向与内部焊缝方向平行，并且具备相应宽度的体积性缺陷，同时能够得到有着较长保存时间的直观缺陷记录，所以被普遍应用在重要部件内部焊缝缺陷的检测中。管道射线检测经常应用的探伤设备主要有γ及X射线探伤机。为了将现场探伤人员所承受的劳动强度减轻，从而促进工作效率的提高，γ射线探伤机在石油管道中得到了广泛的应用。
        2.超声检测焊接缝。管道在一定程度上都会出现相应的裂纹，这主要是管道在进行制造和焊接的时候，外部压力或者技术使用不当造成的，而且在实际的操作过程中管道也会因为比如应力或者化学腐蚀和物理腐蚀、人为操作失误等因素引起相应的裂纹的产生。为了降低这种情况的发生，电磁超声应用而生。电磁超声检测技术就是专门针对这种情况进行管道裂纹的检测，这项技术就是现代电动力学的方法的变种改良，具体超声检测具备着诸多优点，比如能够检出平面线形缺陷如裂纹等，并且成本较低、操纵灵活，但是超声检测无法像射线检测那样提供直观缺陷记录，同时需要具备熟练技术的操作人员判断缺陷种类。

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HG 20225与GB 50235标准规定，若采用超声检测将射线检测取代，则应当经过建设单位的批准，其检验数量必须等同于射线检验。SH 3501标准指出，如果设计规定必须应用射线检测，那么就需要根据具体规定加以执行，而如果规定应用超声波检验，也必须严格的按照规定执行。但是因为受到条件的束缚，需要用超声检测取代时，应当取得设计单位的批准。
        二、原材料的无损检测
        一般石油金属管道包括有缝管与无缝管两种。其中，有缝管是首先把原材料卷为管形，然后加以焊接而成，绝大多数的大口径有缝管采取焊接成形，并且焊接方法为埋弧自动焊或者电阻焊。通常焊接的有缝管缺陷有气孔、裂纹、夹渣、未融合以及未焊透等。而无缝管往往存在内壁拉裂、裂纹、夹杂、夹层和折叠等缺陷，多数缺陷平行于管轴线。原材料无损检测根据相应标准和技术条件执行，常用的无损检测方法有超声检测和涡流检测。
        1.超声检测大部分的小口径管材均为无缝管，对于与轴线平行的纵向缺陷，应当采用横波展开周向扫查检测，而如果是与轴线相垂直的横向管内缺陷，则应当采用横波展开轴向扫查检测。同时，需要综合性的考虑声束覆盖的范围以及探头与管材相对运动的轨迹，以充分的确保管材能够全面的被扫查到。为了防止因缺陷取向所导致的定向性声波反射而漏检，必须从相反的两个方向分别进行一次扫查。通常小口径的超声检测包括水浸法与接触法，而大口径的超声检测可采用的探测方式包括横波轴向扫查、横波轴向扫查及纵波垂直扫查等。
        2.涡流检测。远场涡流是发生在铁磁性管道中的独特现象，是一种能穿透管壁的低频涡流，其检测探头主要由两个与管道同轴的螺线管线圈组成，其中一个为激励线圈，另一个是检测线圈。检测线圈通常在距激励线圈大约管道内径2倍及以上的远场区。远场涡流检测技术克服了常规涡流检测技术的趋肤效应，与其它检测技术相比可以检测管壁外表面缺陷，且很少受提离和偏心等外界影响。但RFEC检测信号微弱，检测速度慢，整体检测效率很低。采取穿过式线圈探头对管材的通孔缺陷进行涡流检测，此外，在磁场强度不同的情况下，铁磁性管材的磁导率也不同，所以，检测铁磁性管材时，应当对磁饱和装置加以设置，同时施加足够的磁场于检测线圈的检测区域，使其导磁率大致与常数一致。一般铁磁性钢管涡流检测频率介于1千赫兹至500千赫兹之间。进行涡流检测的过程当中，应当采用对比试样对涡流仪的检测灵敏度进行调节，确保检测结果和验收水平的准确性。对比试样应当和被检对象有相近或相同的电磁性能、表面状态、热处理状态、牌号和规格，大部分标准规定刻槽和通孔是对比试样中的人工缺陷。
        总而言之，随着工业管道应用范围的逐渐增大，工业管道在工业运输及生产中所占据的地位及所发挥的作用也随之不断提高。面对工业管道运行中所存在的潜在危险，迫切的需要相关人员采取有针对性的技术手段，也就是在工业管道的使用以及安装过程中，切实的引入无损检测技术，以便于充分的保证工业管道的安全运行。监测、评估和评价埋地管道的腐蚀缺陷和沉积物的状况已经变得具有挑战性，特别是有绝缘层的管道或者是高温运行下的管道。阻止或减少管道失效的重要步骤是早期检测、正确诊断和有效的防护措施。因此需要开展油气管道的无损检测，完善管道检测标准。同时要根据实际情况，正确选择合适的无损检测方法，并建立管道完整性评价数据库，完善管道安全评价系统。这些都有助于延长绝大多数管道系统的服务寿命，提高经济效益。
        参考文献：
        [1]张鹏，关于石油管道无损检测技术的发展.2018.
        [2]刘宏宇，探讨石油管道无损检测技术的发展.2019.