在役海底管道内检测方法分析及应用

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1、54卷增刊1中国造船Vo1．54Special12013年1月SHIPBUILDINGOFCHINAJan．2013文章编号：1000-4882(2013)S1．0346．06在役海底管道内检测方法分析及应用郭斌，王军，毛荣。，王彬，李耕野，房长帅(1．海洋石油工程股份有限公司，天津300452；2．中国石油大学机械与储运学院，北京102249)摘要论文对中国海洋石油总公司在役海底管道基本情况进行了分析，阐明加强海底管道内检测的必要性及重要性。通过对比分析漏磁检测、超声波检测和涡流检测等管道内检测常用方

2、法，结合国内机械工程、电子工程及智能化发展的程度，推荐切实可行的海底管道内检测技术方法，以期服务于油田生产，最大限度地降低海底管道的运营风险。关键词：海底管道；内检测；漏磁；超声波；涡流0引言中国海洋石油总公司所属的海底管道总共100多条，总长度已超过4000km。管材直径尺寸分布比较分散，从4～30英寸(注：l英寸土25．4mm)。管线材质类型有SML无缝钢管、ERW直缝高频电阻焊管、UOE双面埋弧焊管及钢丝铠装软管等。依据油田开发年限，设计寿命有20年、30年或40年不等。随着海底管道服役时间增长，

3、其损坏事故逐年增多，同时部分管线也已接近设计寿命，在油田开发进程中含水量、二氧化碳和硫化氢等腐蚀性介质含量增加，加快了管道腐蚀，增大了管道失效的风险。中国海域在役管道基本情况见图l及图2。140012001o00g800母600400200O渤海南海西部南海东部东海·海管里程·海管条数_最长海管距离图1中国海域在役管道基本情况348中国造船学术论文于国内科技的相对落后及国外的技术封锁，国内的管道内检测器技术与国外相比仍有较大的差距。1．1漏磁检~JJ(MFL11965年，美国Tuboscope公司采用漏

4、磁检测器Linalog首次对管道进行了在线检测。经过40多年的发展，漏磁检测技术已经成为一种应用广泛、技术成熟的管道内检测技术，适用于多种流体介质(气体、液体及气液混输)，检测口径范围为100～1400mm，国内自行研究生产的内检测器检测管径能达到273～720mmL2】。对于铁等金属元素的缺失等常见的管道缺陷，漏磁检测有很好的检测效果，同时还能发现不影响管道正常运行的小缺陷(硬斑点、毛刺、结疤、夹杂物和各种其他异常和缺陷)。漏磁检验通过检测从被磁化的管壁表面溢出的漏磁通，来判断缺陷的存在。当管道中无缺

5、陷时，被检测管道管壁在外加磁场作用下，通过管壁的磁力线分布均匀且封闭于管壁内；当管壁存在缺陷时，磁通路变窄，经过缺陷的磁力线会在管道缺陷处发生弯曲变形，使得一部分磁力线泄漏出管壁表面。利用漏磁检测器的探头检测泄漏磁通，根据法拉第电磁感应定律，将电磁信号转化成感应电压(感应信号)，通过对感应电压的处理及分析，可以判断出缺陷是否存在以及缺陷的大小及形状。漏磁检测的原理如图4所示。铁力壁图4漏磁检测原理图漏磁检测对管壁腐蚀深度大于20％~30％的腐蚀状况最为敏感，对于浅、长且窄的金属损失缺陷，漏磁检测的效果不

6、是很理想。此外，漏磁检测的精度也受多种因素影响，管线缺陷情况需要通过对检测信号进行分析研究间接推断出来，这主要依靠数据分析人员的经验；常规MFL检测器的磁铁方向是沿着管道的主轴方向，轴向缺陷产生的磁通扰动较小，因此在探测轴向缺陷方向的精度较差；在使用漏磁通检测仪对管道进行检测时，需控制检测器的运行速度，磁通对其运载工具运行速度相当敏感，虽然目前使用的传感器代替传统的信号接收线圈减弱了检测器的速度敏感性，但不能完全消除速度的影响。杨理践pJ等人通过研究得出，为了得到有效的漏磁检测信号，检测装置运行速度范围

7、应为0～6m／s，而且运行速度对径向漏磁信号影响大于轴向漏磁信号；同时，漏磁检测要求管壁达到完全磁饱和，检测精度与管壁厚度有关，厚度越大，精度越低，其适用范围通常为6～15mm管壁厚度。一般来说，MFL技术的检测精度不如超声波的高。1．2超声波检测技术(UT)使用超声波检测技术对海底管道进行内检测时，主要利用在线智能检测器作为检测工具，智能检测器主要有检测、控制、驱动、数据采集与存储及电池五个部分组成。检测器向管壁定向发射超声波，通过测量探头和管道内外壁间的距离，检测出管壁的壁厚变化，进而检测出管壁缺陷

8、。管道超声波检测可以直接、定量检测出管道缺陷，通过专业的分析软件对数据进行分析校核及成像，检测精度较高。在进行超声波检测时，位于管道爬行器或管道机器人上的超声波探头不断地向管道内壁发射超声脉冲波，，当管壁内存在缺陷时，管道内外壁的反射波就会发生变化，我们利用发射波的时问差可以计算出管道壁厚，同时可以根据超声波探头至管道内表面的距离判断管道缺陷是在内壁还是外壁。超声波检测主要用于管道腐蚀缺陷及管道裂缝的检测，特别适于管壁腐蚀减薄状况及其它减薄