磁致伸缩导波检测技术在海洋平台导管架检测中的应用

石仁委，龙媛媛，刘 瑾，杨 勇，孙振华

(中国石化股份胜利油田分公司，山东东营 257000)

磁致伸缩导波检测技术在海洋平台导管架检测中的应用

石仁委，龙媛媛，刘 瑾，杨 勇，孙振华

(中国石化股份胜利油田分公司，山东东营 257000)

导管架作为承载结构是海洋平台的重要组成部分，在海洋恶劣环境下极易产生腐蚀和损伤，直接危及平台的安全运行。文章介绍了一种无需水下作业，即可对海洋平台导管架实施100%全面腐蚀和缺陷检测的磁致伸缩(MsS)导波技术，并举例说明了该技术在中国石化股份胜利油田分公司海洋采油厂埕岛CB22A平台的应用情况，结果表明:导波水下最大单向的传播距离在20～25 m，可以覆盖导管架的全长，且最小缺陷检出能力达到2%横截面积。

海洋平台 导管架 导波检测 应用

中国石化股份胜利油田分公司(以下简称胜利油田分公司)现有采油平台98座，服役时间超过10 a的有30多座，30%的海洋平台存在着超期服役现象，其余平台也将陆续进入服役中后期，通过检测评价，在保证其服役安全性的前提下，尽可能地延长其使用寿命，已成为胜利油田分公司海上油气开发过程中亟待解决的关键问题［1］。导管架作为承载结构是海洋平台的重要组成部分，在海洋恶劣环境下极易产生腐蚀、损伤，直接危及平台的安全运行。针对导管架开展的监、检测工作对于平台的安全运行至关重要［2］。导波检测技术与常规无损检测技术相比最大的优势在于可实现对平台导管架的100%全面检测，且不需水下作业［3］。2010年，胜利油田分公司技术检测中心腐蚀与防护研究所在国内首次开展了海洋平台导管架磁致伸缩导波检测，该文对磁致伸缩导波检测技术的原理、适用性和检测应用情况进行了详细介绍。

1 磁致伸缩导波检测技术简介

1.1 检测原理

磁致伸缩技术由美国西南研究院开发并获得了美国专利，其原理是通过外加磁场的变化利用传感器(FeCo合金带)在待检材料中基于磁致伸缩效应产生沿双向传播的低频导波，根据返回的回波指示缺陷来检测腐蚀和损伤的程度。对于平台导管，只需将传感器安装在导管接近水面的部位(见图1)，即可瞬间完成对整根导管架的100%检测。水下检测距离可达25～50 m，水上检测距离可达100～150 m，检测精度可达到管道壁厚横截面的2%～5%，在监控模式下，检测精度可达1%管道壁厚横截面积;位置精度在±15 cm之内;对管道内外壁缺陷均可检出，特别是对体积型缺陷非常敏感。

图1 传感器安装布置Fig.1 Diagrams of fixing and arranging of sensors

1.2 检测适用性

海洋环境大体可分为5个区带即:海洋大气区、海水飞溅区、海水潮差区、海水全浸区以及海泥区。研究表明:由于受海水飞溅、干湿交替和日射因素影响，碳钢在飞溅区及潮差区的腐蚀远比大气区严重，而在海泥区的腐蚀相对最轻［4］，因此对海洋平台导管架实施检测的关键应为对飞溅区及以下部位的全面检测。

目前国内海洋工程中常规的水下无损检测方法一般有水下目视检测(UWTV)、水下磁粉检测(UWMT)、水下超声波检测(UWUT)和水下射线检测(UWRT)等。这些检测方法都存在一定的不足，如检测能力有限、检测可靠性低、检测时间长、费用高或者对人体有害等。为了提高检测效率与精度，降低劳动强度，节省检测费用，人们一直都在探索更有效的检测手段和方法。近年来，一些新的方法开始应用于近海水下结构物的检测，主要有交流电磁场测量法(ACFM)、进水构件测试法(MFD)和水下检测成像技术等，详见表1。

表1 近海水下结构物的检测技术比较［5］Table 1 Compared table of detection technique for under-water structures in offshore waters

由表1可见，这些新近发展并应用的检测技术也均存在着检测缺陷类型单一、检测范围为局部接触式检测、事后检测或检测精度低等不足，无法满足对海洋平台支撑导管特别是飞溅区及以下部位的全面检测。磁致伸缩导波检测技术无需水下作业，即可对海洋平台导管架实施100%腐蚀缺陷检测，应用于海洋平台导管架检测适用性强，优势明显。

2 检测应用

以胜利油田分公司海洋采油厂埕岛CB22A平台检测为例，说明磁致伸缩导波检测技术的应用情况，导管架规格为φ760 mm×22 mm。

检测中发现，每根导管架立管传感器采集到的信号质量不同，1，2和6号导管架立管采集到的信号强、5号较强、3号和4号较弱(见图2);1，2，5和6导管架上接收到的32KHz数据信号见图3。

通过对数据的分析，可以在波形图上明显的看到甲板、海底反射信号，并且焊缝及连接导管架的横梁结构信号特征信号也极为明显。确定具有明显特征的信号位置之后，即可对引起反射信号的缺陷进行定位。以2号立管分析结果为例，说明磁致伸缩导波技术的检测结果，见表2。

由表2可见:在该检测信号中观察到了7个缺陷迹象，反射值从1% ～14%，最大的一个位于水平面的附近，可能是由于立管管壁上海洋生物的生长，其余的缺陷迹象集中在靠近平台立管底端的区域。

表2 2号导管架波形信号分析结果Table 2 Analysis results of waveforms for platforms legs 2

续表2

3 结束语

经验证，磁致伸缩导波检测技术的水下检测距离和最小缺陷检出尺寸完全具备了检出平台导管架危险缺陷的能力，将为解决油田超期服役海洋平台寿命评估缺乏关键检测技术参数的难题发挥关键作用。

［1］张春茂，龙媛媛，刘超，等.海洋平台腐蚀检测与延寿评估方案设计［J］.石油化工腐蚀与防护，2009，26(6):62-63.

［2］王凤波，张爱恩.埕岛油田海上平台的防腐研究［J］.中国海洋平台，2006，21(2):45-48.

［3］石仁委，龙媛媛.油气管线防腐蚀工程［M］.北京:中国石化出版社，2008:59.

［4］白新德.材料腐蚀与控制［M］.北京:清华大学出版社，2005:220-226.

［5］张剑波.水下检测与维修技术的发展综述［J］.中国海洋平台，2004，19(3):45-48.

Application of Magnetostrictive Guided Wave Technique in Jacket Detection of Marine Platforms

Shi Renwei，Long Yuanyuan，Liu Jin，Yang Yong，Sun Zhenhua
(Corrosion＆Protection Research Institute of Technology Testing Center of Shengli Oil Field，Dongying ，Shandong 257000)

Jacket，which is an important part of marine platforms as a bearing structure，is extremely subject to corrosion and damage in bad marine environment，directly threatening the safe operation of the marine platform.This paper introduced a magnetostrictive(MsS)guided wave technique，which can perform 100%extensive detection of corrosion and defects in the jacket of marine platforms without under－water work.An example is given to explain the application of the technique in Chengbei 22A marine platforms of Shengli Oil Field.The results show that the longest t one－way transmission distance of under－water guided wave is 20 to 25 meters，which can cover the whole length of the catheter frame，and smallest defect that can be detected is 2%of cross-sectional area.

marine platforms，jacket，MsS guided wave detection，application

TE973.6

B

1007－015X(2011)05－0045－03

2011－05－ 29;修改稿收到日期:2011－07－05。

石仁委，高级工程师，1987年毕业于江西冶金学院，现任中国石化股份胜利油田分公司技术检测中心副总工程师、腐蚀与防护研究所所长。E-mail:shrw@slof.com。

(编辑 寇岱清)