海上石油设施常用的水下无损检测技术

海上石油设施常用的水下无损检测技术

李杰

深圳市华诺潜水工程有限公司

摘要：随着海洋石油工业的迅速发展，海洋石油设施在生产、储存、运输和使用过程中受到海水浸泡、腐蚀和其他因素的影响，对整个海洋石油生产系统的正常运转都产生了影响。因此，海洋石油设施进行定期水下检查检测，及时发现水下各种隐患，对提高设备运行寿命、保障油气生产安全具有十分重要的意义。目前，我国海上石油设施主要采用“定期检测”和“定期大修”两种形式。水下检查和检测是一项非常复杂的工作，需要对设备、管道和构件等进行全面检查，及时发现设备和管道缺陷等安全隐患。在现场作业中，水下检测可以采用多种方法。

关键词：海上石油设施；水下无损检测；检测技术

前言：水下无损检测技术属于重要的科学技术之一，其涵盖了潜水技术、结构力学等许多学科，水下无损检测技术是在开发海洋石油资源的过程中所应运而生的，也会追随海洋工程技术的不断发展获得进一步的完善，在某些方面来分析，对水下无损检测技术的应用成效，会表现出海洋工程技术的实际发展情况。海上石油设施所应用的水下无损检测技术，主要包括水下清理技术，水下超声波检测技术等，因此有必要对各项技术展开分析，从而真正保障水下无损检测技术的应用效果。

1水下无损检测技术的现状

现如今，针对水下无损检测技术的利用，不管是国外还是国内，均具有较强的技术能力，针对水下仪器来看，国内外之间的差距还十分突出，特别是在仪器的准确度和稳定性方面，在进行水下作业的过程中，检测人员不可能像在陆地那般随意流畅的动作，特别是在应用检测设备和潜水装置后，会影响检测人员的正常动作，还会提高水下定位的实际复杂程度。再者，在涌浪、水深以及波浪等原因的影响下，在进行水下测量时，往往较难保障测量的准确与稳定性，就算是拥有了进口仪器，也强调在适宜的条件下才可产生较好的应用效果。现阶段的检测设施均强调配置专业的检测人员，应保障检测人员在通过系统性、科学性的培训后，才投入实际的检测工作中，这加大了检测目标实现和任务完成的难度，而如可提升检测设备的专业化和自动化水平，即便是专业技能一般的潜水人员或是利用水下潜器，也能实现自动化的操作和记录，就算未能实时获得最后的结果，在专业人员结合结果进行分析后，也十分利于降低检测工作的开展难度。若被测量的主要对象以及介质方面上有所不同，所需选择的探头和仪器也会有所不同，至少需重新设置参数，然会导致测量工作相对复杂，有着更多的工作量，很难保障工作的展开效率。

2海上石油设施常用的水下无损检测技术

2.1水下摄影

目前，国外在海工装备领域已经拥有相对成熟的水下摄像技术产品，并且已经在海洋平台、管道及输油管线等海工装备领域得到广泛应用。水下摄像技术可以在海洋油气开发过程中对海工装备进行实时监测和诊断，该技术可以有效避免因设备故障而造成的经济损失以及人员伤亡问题。通过水下摄像技术，可以实时对海工装备运行状态进行检测和诊断；通过水下摄像头拍摄的图像可以清晰地显示设备表面及内部的各种现象；通过对图像数据的分析可以得出设备运行状态及故障情况等信息；通过对图像数据的处理分析可以诊断设备故障原因以及故障部位。水下摄像头在海洋油气开发中主要用于检测海底管线、海底油气开发平台以及管道等海工装备在服役过程中可能出现的安全问题。同时，水下摄像头还可以对水下石油平台、管道等海工装备进行监测和诊断。水下摄像头与其他海工设备相比具有机动性强、操作简单、成本低廉、全天候工作等优点。但是由于水下摄像头所拍摄图片质量较差，且受海水腐蚀性影响较大，所以只适用于浅海海域的石油设施检测和诊断。

2.2声学水下探伤

声学水下探伤是一种基于声学原理的水下探伤技术，是利用超声波在水体中传播的过程中发生反射和折射的现象，从而测量水体中物体表面反射出的声波波长、频率和振幅，并通过对声波波长和频率进行测量，以分析被测物体的表面缺陷情况。声学水下探伤技术能够快速有效地检测出海底石油设施的腐蚀、损伤等缺陷，是对水下石油设施进行实时监控的有效手段。声学水下探伤技术主要包括超声波水下探伤仪和超声声速剖面仪。超声波水下探伤仪主要由换能器、换能器发射单元、接收单元、显示单元和控制单元组成，其基本原理是将声波波长与声波频率之比近似为1/2，即当声波从发射端进入接收端时，声波波长与声束入射角近似相等。通过测量声波波长、频率和振幅，可以得到物体表面的反射系数。再利用超声波传播时发生折射的特性，可以得到物体表面的声速剖面。而超声声速剖面仪则是根据超声反射系数、声衰减系数和声速计算得到物体表面反射声波长和频率，并以此为基础计算出物体表面的反射系数，从而计算出物体表面的声速剖面。

2.3ACFM检测技术

ACFM检测技术即为交流电磁场检测技术，属于新技术的一种，近些年，在无损探伤领域中其已渐渐被获得应用。以交流电磁场检测技术的主要原理来分析，是通过交流电及时转化为电磁感应场，针对所测物的近表面，获得切割工件，若是工件的近表面存在裂缝问题，会导致磁力线的分布变得扭曲，若裂缝问题越来越严重，就会导致磁力线变化路径，一般会在一旁绕过。

交流电磁场检测技术能够被运用在石油化工以及航空航天等领域中，而在海洋工程中，往往是运用在平台船舶的检测工作中，交流电磁场检测设备不但可在陆上加以应用，在水下也可被加以利用，所具备的便利性是相对突出的。因交流电磁场检测技术主要是通过测量工件近表面的磁场，而并非为电厂，所以探头能够不必和被测的工件接触，因而工件表面也不必进行清理，不会损伤到表面存在的保护层，可通过涂层来及时检测裂纹问题，这十分有助于降低时间以及费用的消耗。交流电磁场检测技术探伤的探头，即便在水下300～1000m也可应用，同时重量还较轻，体积也很小，就算是处在水下作业环境中，在进行操作时也是十分便利，在作业环境方面上并未有着较高的要求，即便能见度相对较差，也可落实此项工作。且针对高温表面的环境，也可发挥出该项技术的作用。

ACFM检测设备投入海上油气生产设施NDT检验工作已10年有余，10年间，该项技术及设备通过其水上水下均可、无须清理涂层、非接触、可生成检测图形类报告等优点，在水下结构检验中占据了较大的时长。2021年某平台进行水下结构年度检验，在对主结构环形焊缝ACFM检验中发现，环焊缝存在多处、连续性的缺陷图形，经过缺陷复核，该环焊缝母材与焊缝连接焊趾位置，存在多处1mm以浅裂纹缺陷。经过设计评估，表层裂纹缺陷相较于20mm的板材厚度，存在较大设计余量，但也证明了ACFM检验设备基于水下裂纹缺陷的灵敏性及准确性。

结束语：

总之，海上石油设施常用的水下无损检测技术较多，且各项技术所产生的作用和具有的优势，也并非全然相似，因此，十分有必要认真探析和了解所常用的水下无损检测技术，从而更利于保障对水下无损检测技术的运用效果。针对投身于该项检测工作的人员，必须具备较高的职业道德，还需充分掌握各项作业方式和程序，尽可能地防范发生人为误差的状况。

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