原油管道漏磁检测技术影响因素分析

樊瑞

摘 要：阐述了漏磁检测的原理，介绍了基于漏磁原理的检测系统组成，以及在长输管道及工业管道检测中的工程应用。详细分析了漏磁检测技术的主要影响因素。指出国内漏磁检测技术领域与国外存在较大差距。国内管道内检测已进入立法阶段，相关标准的初稿已基本完成，未来漏磁检测技术将在维护管道安全生产上发挥越来越重要的作用。

关键词：管道;漏磁;检测

引言

管道是能源（石油、天然氣）等的主要运输手段，被广泛应用于石油天然气、化学品制造、金属冶炼等行业。由于管道多数埋于地下并且贯穿的地域也较为广阔，运行的环境十分复杂，位置非常隐蔽，如果出现损坏和失效，常常会带来巨额的经济亏损，同时还会带来人员伤亡等事故，并对自然环境造成极大的破坏。为解决管道安全运输问题，世界上一些先进国家早在20世纪60年代就开始管内检测设备的研制。现阶段，在非开挖的条件下所开展的管道腐蚀检测措施有：漏磁通法、超声法、涡流法、激光法等。在这当中，由于漏磁通法在检测过程中对环境的需求不高，从而变成了使用最普遍、技术最稳定的管道损坏检测技术，它适于多种传输介质，对钢管缺陷等较为常见的管道缺陷有着非常好的检测效果。本文主要介绍漏磁法在长输管道及工业管道检测中的应用。

一、漏磁检测原理

漏磁检测技术的检测原理，主要建立在铁磁材料高磁导率的基础之上，它的检测原理。由于钢管遭受腐蚀而出现的损坏处，其磁导率是比原钢管的磁导率要小的多，钢管在外界磁场的作用下被电磁化，当钢管没有损坏时，则磁力线封闭于管壁之内，均匀分布。如果管内壁或外壁有缺陷，磁通路变窄，磁力线发生变形，部分磁力线将穿出管壁产生漏磁（MFL），漏磁场被位于两磁极之间的、紧贴管壁的探头检测到，由于永磁体的磁化，沿着损坏管道的表面产生环形电流。这些电信号通过过滤、放大、数形转变等处理之后被保存到检测器中的硬盘中，通过检测之后，再通过专用软件对数据进行回放处理、判断识别缺陷的存在。

关于漏磁场强度，可以用安培环电流法分析和计算。安培在解释铁磁性材料的磁化和永磁体等现象时，提出了著名的环电流模型。他认为，在铁磁性物体的内部充满了小的环形电流，在未受磁化时，这些小的环电流的取向是完全无规则的，其磁性互相抵消，整个物体表现不出任何磁性，当受到外磁场的作用之后，这些小电流转向磁极沿外磁场方向排列，结果在物体的内部电流互相抵消，在物体的表面上则形成了沿表面流动的大的环电流，这种变化过程引起了磁场的改变。用上述模型很容易定性地解释由缺陷造成的铁磁性物体内部磁力线的变化，并且还可以得出埋藏在材料内部的缺陷同样可以产生漏磁场这一重要理论。对于存在缺陷的管壁，当检测器通过时，由于永磁体的磁化，沿缺陷表面产生环电流。这个环电流正是产生漏磁场的源，可以用毕奥-萨格尔定律来计算漏磁场。漏磁通法已成为当前国内外公认的最完善的管道检测手段之一。

二、漏磁检测技术主要影响因素分析

（一）磁化强度

磁化强度的确定多数情况下是以保障检测灵敏性与降低磁化器所产生的磁场为主要目的。当磁化强度降低时，漏磁场的强度会相应的变小;当磁场感应强度到达饱和度的90%时，缺损漏磁场的峰值会随着磁场强度的增加而急剧上升。然而，当铁磁材料处于饱和状态的时候，外磁场的强度增加对缺损磁场的影响并不是很大，所以，磁路的设计需要尽量让被测对象到达近饱和的磁化状态。

（二）缺损方位、深度与尺寸的影响

缺损的方位对漏磁检测的精确性有着非常大的影响，当缺损的平面与磁场方向相垂直时，所造成的漏磁场轻度是最强的。一般情况下，相同的缺损在管道表面上的时候，其漏磁场的场强强度是最大的，同时随着埋深的上升而慢慢降低，当埋深足够深时，漏磁场的强度将逐渐逼近于零。所以，一般情况下可检测的管道厚度在：6到15毫米之间。在灵敏度下降时，可以用来检测的管道厚度为20毫米左右。

由于缺损的尺寸对于漏磁场的影响是比较大的，在宽度相同、深度不同的情况下，漏磁场的强度会随着缺损深度的加深而逐渐加大，在特定范围内二者的关系近似于某种线性关系。缺损部分的宽度对于漏磁场的强度影响并不是简单的变化，当缺损的宽度较小时，随着宽度的加大漏磁场会存在一定的上升趋势。然而，当宽度达到一定程度时，随着宽度的增加，漏磁场的场强反而会有所降低。

（三）提离值对漏磁场的影响

当提离值大于裂纹宽度的2倍时，随着提离值的不断增加，漏磁场的场强会急剧降低。因此，传感器的支架需要探头在扫描检测时保持提离高度的恒定，多数情况下需要小于2毫米。

（四）扫描速度的影响

在进行检测时需要尽可能的保持匀速，扫描速度会很大程度上导致漏磁信号的不同，但多数情况下不会导致误判。而突然的加速或减速，会使电磁感应产生涡流噪音。管道漏磁检测器在原油管道内扫描的最佳速度为1m/s，Pipescan探头最佳扫描速度为450mm/s。

（五）表面涂层的影响

压力管道表面的油漆等涂层的厚度对检测的灵敏度影响非常大，随着涂层厚度的增加，检测灵敏度急剧下降。从目前的仪器性能来看，当涂层厚度≥6mm时，已经无法获得有效的缺陷识别信号了。

（六）管道表面粗糙度的影响

表面粗糙度的不同使传感器与被检表面的提离值发生动态变化，从而影响了检测灵敏度的一致性，另外还会引起系统的振动而带来噪声，所以，要求被检表面尽量光滑平整。

（七）氧化皮及铁锈的影响

表面的氧化皮、铁锈等杂物，可能在检测过程中产生伪信号，在检测过程中应及时确认或复检。

三、结语与展望

管道中的缺损检测技术是国外及国内所公认的管道检测手段，全球早已进行了立法实行。我国的管道检测也已经迈入了立法阶段，相关规范已经编纂完成。而基于漏磁原理的内检测技术最为成熟与适用。目前该技术设备主要应用于长输管道，工业管道的应用案例非常有限。事实上，漏磁检测技术对铁磁性工业管道全长度范围内的腐蚀缺陷具有一定的检测能力，尤其能检测管道内表面腐蚀状态，丰富了无损检测手段。同时，应用该技术可以更准确评价管道的安全性能，为管道设备的科学管理提供依据，避免漏检，减少管道检修的盲目性，节约资金，避免非计划停车，该技术设备将在以后工业管道检测中得到更为广泛应用。

遗憾的是管道漏磁内检测技术在国际上属于垄断技术，仅限国际上少数几家掌握该项技术。国内在该技术领域已得到了较广泛的关注，在一些大学和研究机构已开展该技术的研究。目前，这项技术在我国虽然起步较晚，但是起点较高。现已全面开展在该技术领域内国际领先技术水平的关键技术的研究，且已取得初步成果。借助国内的技术力量，并将国际上成熟的检测成果应用到科研产品中去，是使我国的漏磁检测器研制水平在短时间内跻身国际先进行列的捷径。未来漏磁检测技术必将在维护管道安全生产上发挥越来越重要的作用。

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