基于磁记忆方法的油气管道内检测试验研究

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1、石油机械2010年第38卷第5期CHINAPETROLEUMMACHINERY试验研究基于磁记忆方法的油气管道内检测试验研究张兰张来斌樊建春温东贾运行孙吉业(中国石油大学(北京)机电工程学院)摘要管道内检测技术是应用最为广泛的维护管道安全性与完整性的有效方法。鉴于目前管道内检测采用超声波、漏磁检测方法对于管道损伤评价存在的局限性，提出采用金属磁记忆方法进行检测。金属磁记忆方法通过记录地磁场作用下的金属构件表面的漏磁场信息，可对构件微观缺陷和应力与变形集中区进行辨别。应用自主研发的~b610mm管道磁记忆内检测装置进行了现场牵拉试验研究。结果表明，所设计的内检测装置具有良好的可靠性与管道

2、通过性，并能通过多通道数据分辨出不同类型的缺陷特征，采用磁记忆方法进行管道内检测在技术上是可行的，具有良好的开发应用前景。关键词磁记忆油气管道内检测漏磁检测据对缺陷信号进行辨别分析。0引言1管道磁记忆内检测管道内检测技术是应用最为广泛的维护管道安全性与完整性的有效方法¨。目前管道内检测多磁记忆检测方法对于管道早期损伤具有独特的采用超声波、漏磁检测方法。超声波检测准确性敏感性，具有低功耗、高灵敏度、非接触、无磁化高，但需要耦合剂，不适用于天然气管道，且检测和对管道清管次数要求低等优点。其主要原理是在前需彻底清除管壁上的蜡，不适应我国原油含蜡较地磁场和工作载荷的共同作用下，金属构件的应力高

3、的特点。漏磁技术可检测出管道腐蚀、擦伤引起与变形集中区域产生不可逆的磁状态变化，在缺陷的金属缺失类缺陷，应用较为简单，对检测环境要表面形成反映构件应力分布情况的自有漏磁场。通求不高，同时适用于输油和输气管道，但需要将管过对自有漏磁场信息的检测与信号特征分析，可以壁磁化饱和，检测精度受到管道壁厚、检测器运行对管段的应力集中程度以及是否存在微观缺陷进行速度的影响，并且对很浅以及长而窄的缺陷检测精评价，从而能有效地避免由于意外疲劳损伤而引发度较差J。针对超声漏磁内检测技术对于管道损的管道恶性事故。伤评价存在的局限性，国外管道检测公司相继开发笔者自主开发了~b610mm管道内检测装置，出各种新

4、型内检测装置(电磁超声、超声导波和并进行了管内运行仿真j。装置整体采取分节结远场涡流等)，同时管道应力状况的直接检测和评构形式，由2个测量节和1个皮碗清管器组成，各估成为关注的热点问题。节之间采用万向联轴器相连接，如图1所示。每个金属磁记忆方法通过记录地磁场作用下金属构测量节长820mill，质量为168kg，运行速度0．2～件表面的漏磁场信息，可对构件微观缺陷和应力与5．0m／s，最小通过缩径510mm，装配45个(9×变形集中区进行辨识J。笔者采用磁记忆方法进5)传感器。行油气管道内检测，应用自主研发的~b610mlTl管皮碗清管器在管道内前后气体压差的推动下，道磁记忆内检测装置进

5、行了现场牵拉试验研究，测带动测量节在管内运行。前后连接的测量节结构尺试了装置的可靠性与管道通过性能，综合多通道数寸相同，2个检测环交叉排列，均匀覆盖整个管壁$基金项目：国家863计划资助课题“基于强磁记忆效应的管道损伤检测及评价关键技术”(2006AA06Z238)。石油机械2010年第38卷第5期圆周。以消除传感器之间的这种基线差异。之·二墨．o———啼⋯姆5．50051．01．52．02．53．03．54．0r，~／／J／／A／／／／时间／sa平滑前12345>6·5lI}IIII图1管道磁记忆内检测装置原理图^l_0r●}粤6．01一皮碗清管器；2一支撑轮；3一心协母啼一测量节；

6、4一检测环；5一里程轮。550051．01．5202．53．0354．0时间／Sb．平滑后2试验方案>6童6一∥善擘j0声痧-一牵拉试验管道长100m，管径为610mlTl，由小妲5i：10根管段连接组成，管段之间采用法兰或者焊接时间／s连接。管道的内外管壁上分别预置圆孔、沟槽等不C滤波后同形状和不同大小的外缺陷。内检测装置在管内分图2管道损伤磁记忆信号平滑前后波形对比别进行0．5、3．0m／s的牵拉测试。牵拉试验过程中，内检测装置在卷扬机牵拉下以恒定的速度在管内运动，对管壁缺陷进行检测。当内检测装置牵拉至另一边管道端口时，用叉车将其运送至试验管道初始端口。3试验结果分析图3缺陷管段磁

7、记忆原始信号3．1数据平滑与滤波3．2．1消除信号基线漂移磁记忆检测是对管道损伤处散射出的自有漏磁设磁记忆信号数据为{}(k=1，2，3，⋯，场这类弱磁信号进行测量，这容易受到周围环境和17,)，趋势项函数为：装置系统噪声的影响，混人不同程度的电磁干扰信=0o+。lk+02+⋯+amkm(1)号，影响管道损伤特征提取，因此，需对磁记忆信确定函数的各项待定系数。(J．=0，1，⋯，号进行数据平滑与滤波降噪。首先采用最小二乘法m)，使得与数据的误差