应力磁层析技术在燃气管道检测中的应用探讨

应力磁层析技术在燃气管道检测中的应用探讨

李庆福

佛山市南海燃气发展有限公司广东佛山528000

摘要：本文主要做针对应力磁层析技术在燃气管道检测中的应用展开了探讨，通过结合具体的燃气管道试验，对应力磁层析技术的应用作了详细的论述和系统的分析，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。

关键词：燃气管道；应力磁层析技术；应用

0引言

应力磁层析技术是最新的埋地钢制管道检测技术，它通过对铁磁性材料的磁记忆特征的记录，来实现在非开挖的情况下对管道管体的检测。而燃气管道作为城市管道的重要组成部分，并且由于燃气管道运行的安全性与人们的生命财产安全息息相关，因此。对其的检测我们必须要有高度的重视。基于此，本文就应力磁层析技术在燃气管道检测中的应用进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定帮助。

1非接触式磁力诊断技术

非接触式磁力诊断技术是由金属磁记忆检测技术发展而来，是目前管道无损检测领域中磁应力原理应用的最新体现。它基于维拉里效应（VillariEffect，磁弹性效应），通过获取因管体缺陷导致的管道漏磁场变化信号，检测相应的金属应力变化和几何形变。

1.1工作原理

非接触式磁力诊断系统是通过放置在4个方位上的三分量磁强计，测量恒定磁场磁感应强度的分矢量，来对金属构件的缺陷进行定位和分类。检测过程中，KMD系统沿管线采集地磁感应信号，转化为电信号经可视化处理后，在显示屏上实时生成管道的地磁记录图，通过解读地磁记录图中各参数的变化及与地磁背景值的关系，对管道整体状态进行诊断，同时找出管道异常区段，分析异常区段内磁场的形状和幅度，利用特定公式计算和评估异常区段的危险程度等级。

1.2评估方法

评估管道异常的危险程度等级时，主要依据的是“综合指标F”。该指标综合了磁场异常长度、异常幅度、磁场矢量分布形状及管道投产日期、运行压力等多方面数据，利用特定公式计算得出。“综合指标F”所定义的异常危险等级及其技术条件见表1。

表1管道异常区段危险等级及技术条件

1.3技术适用性

非接触式磁力诊断技术适用于较大管径（≥159mm）和较大工作压力（≥1MPa）的在役埋地管道检测。

在可检测的管道缺陷方面，由于非接触式磁力诊断技术是通过检测管道磁场的磁应力变化来反映缺陷，因此，在非开挖情况下，它能对在役管道是否处于应力应变状态或存在局部损伤进行判断，从而对管道运行整体状况进行评价。而对于新建管道（尚未投入运行，管道内没有压力），非接触式磁力诊断技术只能对埋地管道的应力应变状态进行检测。

1.4应用特点

作为管道外检测技术中的一种，非接触式磁力诊断技术在检测过程中不需要接触管道，无需停止或更改管道的正常工作状态；在实施检测前，也无需对管道进行繁杂的前期准备工作。另外，非接触式磁力诊断技术对被检管道的输送介质没有要求，对天然气、输油管道均可实施检测。

2城市燃气管道应用试验

为验证非接触式磁力诊断技术在城市燃气管道上的可行性和适用性，选取了某处天然气管道进行实际应用试验。两处管道总长10km，基本信息如下：管道NO.I，为1999年开始运行，工作压力1.8MPa，埋深2.0m～2.2m；管道NO.II为1997年开始运行，工作压力1.6MPa，埋深1.7m，二者均是管径为500mm的干线天然气管道，检测环境均为多障碍物（建筑物、道路、树丛、桥梁等）。

2.1试验步骤

试验总体分为6个步骤，详情如下：

（1）前期准备。收集待检管道设计、运营、现场环境和管道走向等必要信息；

（2）现场采集。使用寻线器定位管道，记录相应的管道GPS信息，使用KMD系统沿管线采集磁场信号，并将采集的数据实时输入存储设备，采集标准参照RD12-411-01地下燃气管网诊断技术细则和RD102-008-2002非接触式管道诊断技术细则执行；

（3）快速分析。对当天采集的数据进行快速分析，找出异常程度最大的点作为开挖校准点；

（4）开挖校准。在开挖点进行辅助缺陷检测，包括可视化检测（目测、厚度测量等），校准分析软件，确定缺陷级别；

（5）数据处理。将采集的数据传回分析中心，对所有数据进行最终比对和分析，测定缺陷类型，评定管道缺陷的危险程度等级，根据缺陷等级，制定管道技术条件建议，分析依据参照某国RD102-008-2002非接触式管道诊断技术细则；

（6）结果出具。提供管道检测试验结论，提出管道后期运营初步建议，结论涵盖管道各异常点磁力记录图、分析结论、危险等级和初步建议等内容。

2.2数据记录

使用KMD系统沿管线采集磁场信号，发现管道NO.I有43处磁场异常区域，管道NO.II有20处磁场异常区域。根据磁场异常程度（异常长度+异常幅度），异常程度相对较大的位置被选为开挖点，所选开挖点的异常数据记录见表2，开挖点地磁记录图见图1、图2、图3。

表2管道开挖点磁场异常数据记录

2.3开挖校准

对采集的数据进行分析和现场复核，并根据现场条件，最终在管道NO.I和管道NO.II上确定了3个点作为本次检测应用试验的开挖校准点，其中管道NO.I上1个点，管道NO.II上2个点。

开挖坑尺寸：长度为标记中心位置两侧沿管道方向各1m，宽度为管道左右两侧各1m，深度为坑底距离管道下表面不少于0.2m。开挖后的辅助检测项目主要包括：可视化检测（目测）、超声波测厚、管体涡流探伤、硬度测量等。开挖校准前进行现场复核时所采集的磁场异常信号，与检测时所采集的信号图形高度吻合，证明了该设备检测数据的重复性较高，如图4所示。管道NO.I开挖辅助检测结果见表3。由结果可知，防腐层外表面发现2处局部损伤；剥离防腐层后，使用涡流探伤仪发现8处应力腐蚀缺陷（应力作用下的金属裂痕）和1处磨痕；超声波测厚未发现管道壁厚与设计壁厚存在偏差。管道NO.II开挖辅助检测结果：防腐层表面完好，未发现破损；使用涡流探伤未发现管体缺陷；超声波测厚未发现管体壁厚损失。

表3管道NO.I开挖点辅助检测结果

2.4试验结果

根据以上数据和开挖校准结果，本次应用试验的结果情况如下：两处管道共发现63处磁场异常区域，其中管道NO.I有43处，管道NO.II有20处；开挖后辅助检测，管道NO.I上存在应力集中区域，所发现的缺陷均属于亚临界水平，当前情况下不会对管道运营构成威胁；开挖后未在管道NO.II上发现缺陷；管道NO.I和管道NO.II整体运行状态均为良好，安全性较高；后期建议对管道NO.I每年进行检测，监测其应力集中的发展动态，管道NO.II的下一次检测不应晚于本次检测后3a时间。

3结语

综上所述，磁力层析检测技术具有着应用方便、成本较低等优点，在管道的检测中有着广泛的应用。而作为城市管道网中重要的燃气管道，必须要对其进行定期的检测，以保障燃气管道的质量。相信随着不断的应用探索，磁力层析检测技术会得到更好的发展。

参考文献：

[1]刘清泉.磁力层析检测技术在燃气管道上的应用实践[J].全面腐蚀控制.2014（05）.

[2]万强、牛红攀、韦利明、孙乐、胡绍全.油气管道弱磁力层析无损检测技术研究[J].应用数学和力学.2014（S1）.