这种方法的缺点是: 小而深的管壁缺陷处的漏 磁信号要比形状平滑但很严重的缺陷处的信号大得
多, 所以漏磁检测数据往往需要经过校验才能使用。 检测过程中当管道所用材料混有杂质时, 还会出现 虚假数据。
1. 1. 2 超声波检测清管器 超声波检测法主要是利用超声波的脉冲反射原
理来测量管壁受蚀后的厚度, 这种方法的不足之处 是超声波在空气中衰减很快, 检测时一般要有声波
对于检测清管器来说, 国外已研发的主要有三 种: 磁通漏失检测清管器、超声波检测清管器、高频 涡流检测清管器。 1. 1. 1 磁通漏失检测清管器
磁通漏失检测的基本原理是建立在铁磁材料的 高磁导性这一特性之上, 钢管中因腐蚀裂纹、气孔、 夹渣等产生的缺陷处的磁导率远小于钢管的磁导
率, 钢管在外加磁场作用下被磁化, 当钢管中无缺陷 时, 磁力线大部分通过钢管, 此时磁力线均匀分布; 当钢管内部有缺陷时, 磁力线发生弯曲, 并且有一部 分磁力线漏出钢管表面。检测被磁化钢管表面溢出
涡流检测, 对内部缺陷可用 X 射线检测或超声波检 测, 在油气管道检测中, 较多采用的方法是射线检测 和超声波检测。 3法, 其检测
速度慢、成本高、成像质量一般。目前, 管线环焊缝检 测采用了先进的检测工艺( 如爬行器等自动检测设 备等) , 对于管道环焊缝射线检测, 一般分为 X 射线 和射线检测。前者用于壁厚在 26mm 以下的管线环 焊缝检测, 后者多用于大壁厚、架空管或X 射线探伤 机难以到达的部位。由于环焊缝缺陷一般以体积性
机具。清管器种类较多, 从早期的简单型发展到现在
的智能型, 目前已发展到了 300 多种, 广泛用于管线 清理、检测、管线填充, 排水、交工试运转、轧制钢鳞 的清除、产物分离、检漏、内部腐蚀调查等方面〔3〕。根 据清管器的用途, 可主要分为三大类〔4〕:
传统型, 用于管线投产后的清理; 几何型, 用于管线各种情况的检测; 在线检测型, 用于检测金属损失和腐蚀情况。
另有CT 技术, 即计算机辅助层析成像技术, 采 用一面状射线束透过工件的一个层面, 检测器阵列 在射线束处在同一平面, 通过机械驱动装置对工件
表面形成一定的扫描透射, 采集射线束穿过该层面 的图像, 实现对这一层面的检测。 3. 2 超声检测
超声波是超声振动在介质中的传播, 其实质是 以波动形式在弹性介质中的传播的机械振动。超声
pig) , 简称爬行机, 并获得了成功的经验。
表 1
管道故障原因分析
地名 管道
故障原因 外部干扰
故障率 次 故障原因所
( 1×103km·a) 占百分比%
0. 050
8. 4
内外腐蚀 施工或材料缺陷
0. 260 0. 200
43. 3 33. 3
西欧 ( 1973 至 1975 年)
输油 管道
设到现在为止, 相继建成了原油管道、天然气管道、 成 品油 管道、海底 油气 管道 约3× 104k m 〔1〕。陆上 原油 管 道主要分布在西北、华东、东北、华北地区, 约 1. 4 × 104k m 。陆 上天 然气 管道 有西 气东 输干线 管网 、陕 京输气管网、中国石 化山东天然气管网( 一、二、三 期) 、忠武线、涩宁兰管道等。其中西气东输管线是我 国输送距离最长、输气压力最高、管径最大、钢材等 级最高的长输管线, 代表了我 国目前管道建设、检 测、管理运营的最高水平。成品油输送管道有兰成渝 管道、克乌线等。
运专业, 研 究方向为无损检测。
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内蒙古石油化工 2008 年第 3 期
1 管道内检测技术
1. 1 陆上管道内检测技术 油气管道输送的基本要求是安全、高效, 因此需
要对管道进行定期检测, 从而了解管道的腐蚀、变形 等情况, 为管道的安全评估、维护、技术改造提供依
据。 在油气管道输送中, 清管器是不可缺少的重要
荷兰的Rontg en 化学公司技术研究所以一种紧 凑型系缆工具的应用为基础, 开发出一套新的全覆 式超声波立管检测系统, 该系统用直探头超声波传
感 器测管道的缺陷, 这种工具能轻松完成 6～12in 的立管检测, 并为实时评估提供在线结果显示。对钢 质立管焊缝进行自动超声检测时, 要求超声探头对 缺陷的尺寸具有较高的分辨率。美国和加拿大在这
伴随油气田的开发, 油气管道的安全运行越来
越受到广泛的重视。即使管道在敷设、安装运行时达 到了相应的质量标准, 但管道的老化是不可避免的, 下表是西欧和前苏联油气管道的故障分析 。 〔2〕
从表中可以看出, 在管道事故中, 腐蚀、施工、材 料缺陷及外部干扰是造成管道故障的主要原因。施 工和材料缺陷造成的管道故障往往出现在管道运行 的初期, 腐蚀造成的管道事故大多出现在管道运行
1. 1. 4 海底管道内检测 海底油气管道是投资高、风险大的海洋工程, 它
对海上油气田开发、生产与产品外输起着至关重要
的作用, 被喻为海上油气田的生命线。海底管道的各 种损伤缺陷都有可能导致原油的泄漏, 造成海洋环 境的污染并严重影响作业的安全, 甚至造成停产。因 此, 海底管道的在线检测十分必要。
0. 078 0. 183 0. 160 0. 013 0. 074
16. 9 39. 9 35. 0 2. 9 5. 3
图 1 浴缸形故障概率曲线
收稿日期: 2007- 08- 12 第一作者: 蒋承君, 男 , 研究生, 2005 年毕业于西南石油学院油 气储运专业, 获学士学位, 现就读于西安石 油大学油气储
2008 年第 3 期 蒋承君等 油气管道检测技术发展和现状
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声 检测爬行器( UT Pig ) 由于检测时不受管道壁厚 的限制, 它的出现被认为是管道检测技术的一大进 步。现在许多国家的管道检测技术也都在致力于这 方面的研究。实践也证明采用超声波检测法、得出的 数据确实比漏磁法更精确。
缺陷为主, 如; 夹渣、气孔等, 故利用射线穿过介质的 能量衰减, 在胶片上记录缺陷是环焊缝无损检测的 主要方法。由于X 射线检测的清晰度、灵敏度均高于 射线检测, 因此, 一般尽可能采用 X 射线检测〔7〕。
射线检测的主要局限在于裂纹探测和裂纹尺寸
测量方面, 对裂纹探测, 特别是在厚焊缝中, 射线照 相技术没有超声波技术可靠。
的变形及内部腐蚀等情形 。 〔6〕
2 国外管道腐蚀检测技术的发展趋势 国 外 漏 磁 爬 行 器 ( M agnetic Fl ux L eakage
Int ellig ent P ig 简称M F L P ig) 的研制始于70 年代中 期, 目前已发展到第二代, 而超声波技术是 80 年代 末才引进爬行器的。国外最先将超声波技术引进爬
的传播介质, 如油或水等耦合剂。 日本钢管株式会社( NKK) 研制的超声波检测
清管器在阿拉斯加原油管道( 1200mm ×1280km ) 的 在线检测中得到了好评, 他们是用环向排列的超声 波传感器群检测油管内径、壁厚、外径的变化。
从国内外若干次运行测试的结果表明, 超声波 清管器能可靠地检测到母材及纵向焊接区, 甚至一
绕过缺陷, 使形成的感应电磁场和耦合后的阻抗发 生变化, 其变化将在探头上感应出来, 从而使缺陷被 检测。
涡流检测的主要优点是: 对导电材料表面和近
表面缺陷的检测灵 敏度高, 应用范围广; 不需耦合 剂, 可在高温等其它检测方法不适用的场合。
不足之处是: 涡流对于铁磁材料的穿透力很弱,
只能用来检测材料表面缺陷, 如果材料表面的腐蚀 物有磁性垢层或磁性氧化物, 就可能给检测带来难 以区分的误差; 同时涡流检测难以区别缺陷的种类 和形状。
目前国外管道公司在长输管道腐蚀检测中, 广
泛采用的主要是第二代漏磁管道检测器和超声波管 道检测器, 世界上接受腐蚀检测服务的油气管道已 达数十万公里, 并取得了很好的效果。 3 管道焊缝检测
在长距离、大口径输送管道的建设运营中, 管道
对接焊缝质量的检测至关重要, 管道在焊接过程中 会出现一些缺陷, 出现在表面的缺陷有: 未焊透、咬 边、焊瘤、表面气孔、表面裂纹等; 内部缺陷有: 夹渣、 夹杂物、未焊透、未熔合、内部气孔、内部裂纹等。对 表面缺陷可采用磁粉检测或渗透检测。也可以采用
2008 年第 3 期 内蒙古石油化工
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油气管道检测技术发展和现状
蒋承君1, 巨西民2
( 1. 西安石油大学, 西安 710065; 2. 中国石油天然气集团公司管材研 究所, 西安 710068)
摘 要: 对目前国内外油气管道的无损检测作简要介绍, 分析其原理、现状、应用范围及目前的不 足。重点介绍射线检测技术和超声波检测技术, 并对各种无损检测方法作了比较。管道内壁的检测和焊
的后期。适用于制造行业的“浴缸”事故概率曲线同 样适用于管道工程, 如图 1。
现在我国对长输管道的检测多采用传统的管道 外检测技术, 即对管道的阴极保护系统进行检测, 从 而获得管道的受蚀情况。这类方法虽然能够实现在 不开挖、不影响正常工作的情况下对埋地管道进行
检测, 但都属于间接检测管道腐蚀的方法, 而且得到 的原始数据往往需要工作人员的仔细分析和校验; 有的管外检测技术还不适用于公路、铁路、海洋等区 域下的管道, 无法实现对管道的全面检测。针对管外 检测技术存在的问题, 德国、美国、日本和加拿大在 这方面的研究起步较早, 且已结合此项技术研制了 各 种 智 能 检 测 爬 行 机 ( Int elligent pig 或 Sm art
缝的检测是管道无损检测的重点, 在此做了分析。对较新的磁记忆检测技术作了介绍。 关键词: 管道; 射线; 超声波; 检测; 清管器
管道作为大量输送石油、气体等能源的安全经 济的运输手段, 在世界各地得到了广泛应用, 为了保 障油气管道安全运行, 延长使用寿命, 应对其定期进
行检测, 以便发现问题, 采取措施。 从20 世纪70 年代开始, 我国油气管道大规模建
违反操作规程 其它原因 内外腐蚀