城市燃气管道内检测技术.pdf

第 3 1 卷第5期 2 0 1 1 年 5月 煤 气 与 热 力 GAS& HEAT 城市燃气管道 内检测技术 高慧明 ， 孟 悦 ， 井 帅 ， 龚 明 ( 北京市煤气热力工程设计院有限公司，北京 1 0 0 0 3 2 ) 摘要 ： 分析 了管道 内检测的必要性， 介绍了基于无损检测理论的漏磁检测、 超声波检测、 射 线检测、 涡流检测以及红外热成像检测等管道 内检测技术， 探讨 了漏磁检测技术在城 市燃气管道 中 的应用， 提 出了加强管道完整性管理的建议。 关键词 ： 城市燃气管道； 内检测； 漏磁检测； 超声波检测 ； 涡流检测； 完整性管理 中图分类号：T U 9 9 6 文献标识码 ：B 文章编号：1 0 0 0 4 4 1 6 ( 2 0 1 1 ) o 5 0 A 3 4 0 3 I n t e r n a l De t e c t i o n Te c hn o l o g i e s o f Ci t y Ga s Pi p e l i n e G AO Hu i mi n g ， MEN G Yu e ， J I NG S h u a i ， GON G Mi n g Abs t r a c t：Th e n e c e s s i t y f o r p i pe l i n e i n t e r n a l d e t e c t i o n i s a n a l y z e d Th e pi pe l i n e i n t e r n a l de t e c t i o n t e c h n o l o g i e s b a s e d o n n o n d e s t r uc t i v e d e t e c t i o n t he o r y i n c l u d i n g l e a k a g e flu x d e t e c t i o n ， u l t r a s o ni c d e t e c t i o n，r a d i o g r a p h y d e t e c t i o n， e d d y c ur r e n t d e t e c t i o n a n d i n f r a r e d t h e r ma l i ma g i ng d e t e c t i o n a r e i n t r o d u c e d T h e a pp i c a t i o n o f l e a k a g e t l u x d e t e c t i o n i n c i t y g a s p i p e l i n e i s d i s c us s e d S u g g e s t i o n s O ff s t r e ng t h e n i n g pi p e l i ne i n t e g r i t y ma n a g e me n t a r e p r e s e n t e d Ke y wo r d s： c i t y g a s p i p e l i n e；i n t e ma l d e t e c t i o n；l e a k a g e flu x d e t e c t i o n；u l t r a s o n i c d e t e c t i o n； e d d y c u r r e n t d e t e c t i o n； i n t e g r i t y ma n a g e me n t 1 管道内检测的必要性 随着西气东输 、 川气东送等国家级骨干输气管 网的建设 ， 我国城市燃气得到了快速发展 ， 对现有燃 气管道的完整性管理要求也不断提高 。管道 内检测 是提高管道完整性管理水平的有效手段之一。 管道 内检测 。 是指采 用检测技术 真实地 检测 并记录管道壁厚 、 管径 、 内腐蚀情 况以及焊缝 缺陷 等。施工阶段进行 内检测主要是监督施工质量， 同 时为后期运行管理提供基本数据 ； 运 营阶段实施 内 检测主要是了解腐蚀等原 因导致 的皱褶 、 凹陷等缺 陷信息 ， 进行预知性维修， 以减小事故发生概率。运 营阶段实施内检测 日益受到燃气公司的重视 。 2 管道 内检 测技 术及其分类 近年来 ， 随着计算机的广泛普及 ， 国内外检测技 术得到了迅猛的发展， 逐渐形成管道外检测 和内检 测两个分支。管道外检测技术是在检测防腐涂层及 阴极保护的基础上 ， 通过挖坑检测 ， 达到检测管体腐 蚀缺陷的目的。普遍的外检测方法包括： 标准管 地 电位检测 、 皮尔逊检测 、 密间距 电位测试 、 多频电流 测试 、 直流电位梯度测试 一 。管道 内检测技术主要 用于发现管道内腐蚀、 局部变形以及焊缝裂纹等缺 陷， 也可间接判断防腐涂层的完好性。 目前 比较成 熟 的内检测方法包括漏磁检测 - 4 、 超声波检测 、 射线检测 _ 6 、 涡流 检测 、 红 外热成像 检测 等。 各种内检测技术的优缺点见表 I 。 基于漏磁检测的管道检测系统具有准确性高、 可靠性强的特点 ， 随着电子信息的发展 、 检测器探头 的小型化、 处理器采样速率的提高以及超大容量存 储器的应用 ， 漏磁检测与 G I S 、 G P S技术相结合 ， 实 现了管道可视化完整性管理等高新技术在管道 内检 测技术领域的应用 ， 使得漏磁检测器分辨率、 定位精 度有了大幅度提高。与其他检测技术相 比， 漏磁检 测技术更适用于城市燃气管道的内检测 。 A 3 4 高慧明 ， 等 ： 城 市燃气管道 内检测技 术 第3 1 卷第 5期 表 1 各种内检测技术 的优缺点 内检测技术 优点 缺点 对 检 测 环 境 要 求 对运载工具的运行 低 ， 在线检测能 力强 ， 速度 相 当敏 感 ， 需 控 自动化 程 度高 ， 能够 制 清 管 器 的 运 行 速 漏磁检测 进 行快 速 在线 检 测 ， 度 ； 要 求 管 壁达 到 完 是应用最广 的一种磁 全磁性 饱 和 ； 受 管 壁 粉检测方法 。 厚度影响。 需要连续 的耦 合 被 测 对 象广 泛 ， 缺 剂 ， 主要 适 用 于液 体 陷定位 准 确， 检 测灵 管道 ， 在 气体 管 道 上 超声 波检淝 敏度 高 ， 便 于 现场 使 使用有 一 定 的 困难 ； 用 。 不能检测复杂几 何形 状 和太小的工件。 需要把射线源和照 可 得 到 永 久 性 记 相底片或荧光屏放 置 录 ， 结果 比较直观 ， 检 在另 一 侧， 故 难 以用 射线检测 测技术 简单 ， 辐 照 范 于在 线 检测 ： 为 防止 围广 ， 检 测时 不需 拆 人 员受 到辐 射 ， 检 测 掉管道上的保温层 。 时检测人 员必须采取 严格 的防护措施 ： 适用于管道表而缺 不适用 于形状复杂 涡流检测 陷或近表面缺陷的探 的零 件， 检测 结 果 易 受到材料本身及其 他 伤 。 因素的干扰 能进行 非接 触的在 环境 温 度 、 通 风 等 红 外热 线测量 ； 适 用 于检 测 因素会影响热像显示 成像检测 高温 压力管道 的腐蚀 图像 的准 确 性 ； 不 适 用于检测腐蚀的发 展 分布 速率。 3 漏磁检测技术在城市燃气管道 中的应用 高压燃气管道在整 个输配系统中的作用不言而 喻， 为进行管道完整性管理 ， 针对高压燃气管道进行 内检测技术的应用分析。 工作原理 漏磁检测通过测量被磁化的铁磁材料工件表面 泄漏的磁场强度 ， 来判断工件缺陷的大小， 无缺陷工 件 、 有缺陷工件进行漏磁检测的原理见图 1 、 2 。 图 1 无缺陷3 2 件进行 漏磁检测 的原理 若被测工件表面光滑无缺陷 ， 内部没有杂物 ， 则 图 2 有缺 陷工件进行漏磁检测 的原理 磁通全部通过被测工件。若被测工件存在缺 陷， 则 缺陷及其附近的磁阻增大， 磁场发生畸变 ， 磁通分布 的具体情况为： a 大部分磁通在工件内部绕过缺陷； b 少部分磁通穿过缺陷 ； c 部分磁通离开工件的 上 下表面经空气绕过缺 陷， 即所谓的漏磁通：漏磁通 量可通过霍尔元件测量得到 ， 信号的强弱取决于管 道情 况 。 装置构成 漏磁检测装置由钕铁硼永久磁铁励磁 ， 采用霍 尔效应传感器检测磁场 。该装置 自带电源 ， 随传输 介质运行 ， 数据存储在硬盘中。完成检测后， 经评价 软件处理得到缺陷尺寸及所在位置 ， 为管道安全评 价 、 寿命预测 、 管道维护提供技术支持 。为保证装置 顺利通过弯头， 装置分为测量节 、 计算机节和电池节 3节 ， 节间采用软连接 ， 漏磁检测装置见图3 。 删 苣 节 计 算 机 节 电 池 节 图 3 漏磁检 测装 置 技术指标 漏磁检测装置的技术指 标见表 2 ， 其 中 6表 示管 道 的壁 厚 。 对管道及设备 的技术要求 对城市燃气管道进行漏磁检测时， 设管道外径 为 D， 则要求被检测管道直管段变形不大于 0 1 3 D： 弯头变形不大于 0 1 D； 沿线三通必须有挡条， 或支 管管径不大于干管管径 ； 沿线阀门为全通径阀门； 斜 接管段角度不大于 1 5 。 等 ； 设有收发球系统时 ， 对收 发球筒的长度 、 收发球前场地的大小以及检测设备 的运行速度均有要求 ， 以满足检测设备放入与取 出 的需要 。 A 3 5 第3 1 卷第5 期 煤 气 与 热 力 表 2 漏磁检测装置的技术指标 项 目名称 技术指标 2 m m， 当 采样 时 间确 定 时 ， 采样 轴向采样距离 距离 随检测速度而变化。 周 向传感器 间距 ra m 8l 7 0 5 m s( 采用 导 电线 圈) ； 没有 最小检测速度 要求( 采用霍尔元件) 最大检测速度 4 5 ( m S ) 宽度检测精度 1 0 1 7 ( 周 向) mm 一 般 最小 深度 ： 0 1 6 深度检测精度 ： 0 1 6 腐蚀 长度检测 精度 ： 2 0 m m 坑状 最小深度 ： ( 0 1 0 2 ) 6 长度( 轴 腐蚀 深度检测精度 ： 0 1 8 长度检测精度： i 0 I I n | 向) 、 深度 检测精度 轴向 最小深度： 0 2 6 深度检测精度 ： ( 一 0 1 5 0 1 ) 6 沟槽 长度检测精哽 ： 1 0 r F fl 周 向 最小深度 ： 0 1 6 深度检测精度 ： (一 0 1 0 1 5 ) 占 沟槽 长度检测精度 ： 1 5 m m 轴向( 相对于最近环焊缝 ) ： 0 1 m m 定位精度 周向 ： 5 。 可信 度 8 0 检测风险分析及对策 漏磁检测能够进行快速在线检测 ， 但这种在线 检测设备运用到城市燃气管道 ， 还存在卡球 、 磨损等 风险。决策实施在线检测 ， 需要平衡短期管道安全 与长期管道安全的辩证关系。从长期来看 ， 实施在 线检测将降低运行管理 风险。实 际在线检测时 ， 针 对检测风险的具体对策为： a 选择合理的检测时间 ， 利用城市燃气的夏季供气低峰， 减少检测风险。b 选择合理的检测区段 ， 收集数据和积累经验 ， 以利于 推广。c 做好应急预案 ， 确保万无一失 。 4 结论及建议 目前 ， 高清晰度的漏磁检测装置 已成功应用于 燃气管道 ， 这对于提高 国内燃气管道完整性管理水 平 、 保障管道安全运行具有十分重要 的意义。由于 管道 内检测装置使用的清管器 比普 通清管器 长得 多 ， 很多城镇燃气管道不具备管道内智能检i 贝 0 的条 件 ， 应用前需对厂站收发球装置及部分管道、 管件进 行 改造 为了更好地实现城市燃气管道 的内检测 ， 笔者 提出以下建议 ： 正确选择无损检测方法。应综合考虑管道 的工艺条件 、 检测技术 文件和相关标准的要求等因 素 ， 将各种检测方法相结合 ， 提高检测的全面性。 提高管道检测装置的可靠性及精度 ， 为管 道维修提供更科学的依据。 积极借鉴国