非接触式磁力检测技术在原油管道检测中的应用

非接触式磁力检测技术在原油管道检测中的应用

胡乃刚

中石化胜利油建工程有限公司 247073

摘要：许多在役长输油气管道由于其结构特点或者敷设条件的限制而无法实施内监测，非接触式磁力检测技术可全面有效地检测与评估高风险区域管段的应力集中、腐蚀、缺陷等现状。在简要介绍了非接触式磁力检测技术的检测原理、工具、条件及遵循的标准的基础上，重点介绍了检测技术在具体工程中的应用。实践证明，该检测技术操作风险低，不影响管道本质安全。

关键词：非接触式磁；检测技术；原油管道；缺陷检测

1、引言

为了避免管道发生泄漏腐蚀失效,采用科学、有效的检测技术对管道防腐层的完整性、管体腐蚀现状及环境腐蚀性等进行系统全面的检测与评价，排查出管道高后果段及高风险段应力集中状况，为管道的完整性管理提供可靠依据。

非接触式磁力检测技术是在俄罗斯学者杜波夫提出的金属磁记忆概念基础上发展起来的埋地管道检测新技术,可全面有效地检验检测与评估高风险区域管段的应力集中、腐蚀、缺陷等现状,从而实现在役管道安全、可靠地稳定运行。

2、非接触式磁力检测技术介绍

2.1 检测原理

磁应力检测工作的原理基于维拉里效应(VILLARI EFFECT,磁弹性效应),维拉里效应是指由于受到材料变形和内部应力的影响,铁磁材料磁化强度因此发生变化的物理现象。运用磁力计对磁场异常进行识别,磁力计组件建立在薄膜磁阻传感器基础上,测量空间四个点上的磁感应强度矢量,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,结合纵向坐标(相对于检测零点)和角坐标(相对于管道圆周)，确定管道缺陷(群）和位置,达到以非接触的方式来诊断油气管道的目的。

2.2检测工具

本次检测使用的检测工具为KMD-01M非接触磁力检测仪，该设备主要有以下优势：

（1）使用基于各向异性磁阻效应的高灵敏度变换器。

(2)磁阻纳米级变换器具有有效电阻和低噪音，保障高选择性和抗干扰稳定性，可以在电力线路、电力地下电缆、电力电气设备附近工作。

(3)能够在计算机屏幕上实时诊断过程中观察到的地磁记录仪。

(4)结合磁场图形矢量结构，应用梯度测量方法，以补偿地球背景磁场的影响，并测量更多与缺陷相关的磁场波动参数。

(5)在管道上高精度定位,精度高达0.5m。

2.3检测条件与检测遵循的标准

(1)检测条件。第一,管道埋深≤10倍管径;第二，管径≥100mm;第三，管内输送介质压力≥1mPa。

(2）检测遵循的标准。检测缺陷危险评估根据磁异常综合指数F确定，根据综合指标F,评价检测到的缺陷危险性。

3、检测技术的应用

3.1检测过程

首先检测人员使用管道定位仪对管道进行探测定位,同时基于最近基准点利用GPS进行管道路由及距离测量。然后使用KMD-O1M检测仪沿着管道的路由进行现场数据采集,同时标记磁异常点位置。在诊断作业过程中,KMD-O1M系统高精度自动绑定检测到的异常GPS坐标,在每个测量周期结束时生成记录到的异常坐标的电子地图。在完成现场磁力层析数据的采集后,将检测数据输入检测软件进行分析处理,形成检测结果,确定管道沿线磁异常强度和综合指数分布,准确确定管道金属缺陷与机械应力综合作用下的应力集中敏感区域、缺陷状况与等级,根据分析的结果在现场实施开挖验证工作。

3.2检测数据分析及结果

本次检测采用KMD-01M 非接触式磁力检测方法对20.8km管道进行非接触式磁力检测。根据管道上方的磁场变化情况,并且结合现场实际情况,最终形成管道磁异常位置GPS坐标、等级维修建议、预测及检测到的缺陷状态值等结果。

3.3开挖验证

对管道检测结果异常等级不同的位置进行开挖验证,目的是一方面判断磁应力技术在检测时对异常点的定位是否准确,另一方面判断检测评价的等级与仪器直接检测的结果是否吻合。

（1）开挖验证的方式

第—,开挖坑长度应为以异常点为中心前后各2.0m,深度应至少在管道底部0.5m 以下,并在管道两旁各留出1.Om宽度。第二,使用接触式磁力检测仪对管道上的应力情况进行检测，划分应力集中区域。第三,去除管道防腐层，通过目测观察缺陷点周围环境,查找缺陷点位置,观察缺陷点腐蚀产物及状况等,使用焊缝尺对腐蚀坑深度进行检测。第四,使用超声波测厚仪对管体3、6、9、12点钟方向(顺着油流方向)进行壁厚测量,根据测量结果判断管道金属损失量。

(2)开挖验证结论

非接触式磁力检测技术在操作风险低、不影响管道本质安全的情况下,对缺陷定位准确,间接检测缺陷定级与用于直接检测找到的缺陷类型和危险程度基本吻合,磁异常缺陷段检出率达到90%以上，磁异常缺陷定位准确度达到85%以上（定位误差在2.0m范围以内)。

4、结束语

非接触式磁力检测技术,可以简便易行地对管道本体的现状实施检测,避免采取在内检测以及其他检测方式前,需采取管道开挖、管道清管、安装收发球装置等大量准备工作。该技术也存在容易受外部铁磁性材料干扰、需要在开挖条件下配合其他无损检测技术才能准确定位缺陷点位置等的局限性。总之,非接触式磁力检测技术是—种有效的管道本体直接检测技术,可对高风险段高后果段提出维修建议及措施,也可作为管道内检测的验证性补充性检测手段,共同实现管道完整性检测。

参考文献：

[1]黄贤滨,刘小辉.长输管道事故数据库的对比分析[J].安全、健康和环境，2012，12(11):1-4.

[2]任吉林,林俊明．金属磁记忆检测技术[M].北京:中国电力出版社,2000.

[3]冷建成,徐敏强．铁磁性构件磁记忆检测技术的研究[J].材料工程，2010,12(11):88-93.

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