浅谈适用于天然气站场管道的无损检测技术

鲍明昱，王 磊，齐昌超，吴冠霖，张 健，廖柯熹，熊建嘉

（1.中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司安全环保与技术监督研究院，四川成都 610041；2.西南石油大学石油与天然气工程学院，四川成都 610500；3.中国石油天然气股份有限公司储气库分公司，北京 100029）

天然气站场作为管道集输系统的重要节点，对确保管道集输系统长期稳定安全运行起着至关重要的作用[1]。随着酸性气田的大力开采，站场管道在服役过程中其内壁往往和酸性湿原料气进行直接接触，长期作用下极易造成站内管道发生腐蚀减薄、机械损伤和环境开裂[2-5]等风险，对站场管道的正常服役产生严重影响，据统计，天然气站场70 %的损伤失效事件与腐蚀有关[6]。为了减少和预防站场管道的损伤失效问题，国内油气运营公司逐渐对站场开展完整性管理的研究[7，8]。随着站场完整性管理的推进，基于风险的检测已成为完整性管理的关键要素之一，即对站场管道在风险评价之后基于确定的风险等级和风险排序而进行有针对性的缺陷检出工作，同时选择适用于站场管道的无损检测技术及技术组合将大大提高检测效率。本文针对适用于天然气站场管道的无损检测技术及其相关标准和规范的现状进行了分析，同时对几种常用无损检测技术及其技术组合进行了介绍，最后对天然气站场管道无损检测技术及其相关标准和规范未来的发展方向进行了展望。

1 天然气站场管道无损检测技术及相关标准和规范的现状

1.1 无损检测技术现状

天然气站场管道无损检测技术随着完整性管理的不断推进而得到迅速发展。作为国内外无损检测技术的典型代表—漏磁检测技术和超声检测技术，经过40多年的研究、实践、改进和应用，得到了油气运营公司的广泛认可，同时衍生出多种基于漏磁检测和超声检测技术的检测方法，为天然气站场管道的缺陷检出和缺陷评价工作提供了重要的技术支撑，同时也为天然气站场管道的安全运行和完整性管理提供了重要的科学依据[9]。

漏磁检测技术凭借较少的制约条件而表现突出，为满足检测需求形成了常规磁粉检测和外漏磁检测等技术方法，并被广泛应用于天然气站场管道的检测上。超声检测技术的发展非常迅速，从传统的压电超声检测技术到适用于管道的电磁超声检测技术，实现了技术的发展和进步[10]。为了满足特殊的工况条件还衍生出一系列多功能组合检测技术，包括超声相控阵检测、超声C 扫描检测、超声B 扫描检测、衍射时差法超声检测、管道三维超声断层扫描、超声导波检测等，真正意义上实现了技术层面的优势互补。

另外，涡流检测技术、交流电磁检测技术、激光检测技术的发展也非常迅速。数字射线检测技术的推出填补了管道“盲审”的短板，实现了管壁缺陷的三维直观显示。可见，无损检测技术的发展逐渐覆盖了传统检测的盲区，大幅提升了缺陷的检出效率。

1.2 标准和规范的现状

随着无损检测技术的发展，用于引导、支撑和约束检测技术应用而形成的标准及规范也在不断的更新。2011 年，美国石油协会（API）颁布了油库管道系统的检验规范—API RP 2611-2011《在役运行的终端转运油库管道系统的检验》（第一版），该标准规定了多种油库管道系统的检测方法，明确了架空和埋地管道系统的检验周期和检验要求，同时涵盖了埋地管道系统的检查协议、检验数据评定和渗漏探测系统等内容[11]。

国内近年来也相继出台了与天然气站场管道检测相关的标准和规范（见表1）。

国内现行检测标准和规范更倾向于检测原理、检测方法和操作规程的说明，缺少综合考量天然气站场类别、管道类别的划分，以及开挖长度、检测周期和检测位置间隔的确定等方面的要求和指导[11]。可见，国内现行检测标准和规范相对滞后于无损检测技术的发展速度，对于指导天然气站场管道的检测还存在空白，未来仍需进一步完善。

2 适用于天然气站场管道的常用无损检测技术及技术组合

2.1 常用无损检测技术

适用于天然气站场管道的无损检测技术随着需求的扩大和技术的进步而日益多样化，为此对其中常用无损检测技术进行了总结，从技术原理、技术特点和适用性方面进行了对比[9，12-22]（见表2）。

由于各检测技术之间的技术原理、技术特点和适用性存在差异，检出不同缺陷类型的有效性也不同。通过对大量现场检测数据的分析，形成了常用无损检测技术与不同类型缺陷之间对应的检出有效性[23，24]（见表3）。

表1 国内天然气站场管道无损检测技术部分现行标准和规范

表2 适用于天然气站场管道的常用无损检测技术

表2 适用于天然气站场管道的常用无损检测技术（续表）

结合表2 和表3 分析得知，从检测技术本身而言，超声检测技术及其衍生技术（超声导波、超声C 扫描、超声B 扫描、超声相控阵）的应用面最广；从检测缺陷类型而言，超声导波、外漏磁、交流电磁、超声C 扫描、超声B 扫描、DR 数字射线检测技术均能检出腐蚀类缺陷，磁粉检测技术能够检出裂纹类缺陷；从检测适用性而言，磁粉、超声相控阵、DR 数字射线检测技术可用于天然气站场管道的环焊缝检测，超声导波、外漏磁、交流电磁、超声C 扫描、超声B 扫描检测技术可用于管道的管体检测；从检测结果而言，超声导波、外漏磁、交流电磁、超声C 扫描、DR 数字射线检测技术均是定性或半定量的检测，磁粉、超声相控阵、超声B 扫描检测技术是定量检测。

表3 常用无损检测技术与不同类型缺陷之间对应的检出有效性

2.2 常用无损检测技术的组合应用

对于天然气站场管道的检测往往基于现场实际情况需求、站内管道风险评价等级和检测技术的特点等而对各种无损检测技术进行组合应用，利用不同检测技术之间的优势互补，逐步实现站场管道检测的全覆盖。对于站内高风险管道应采用高度有效级别的检测技术，对于站内中高风险和中风险管道应采用中度有效及以上级别的检测技术，对于站内低风险管道可以采用低度有效及以上级别的检测技术[24]，按照从定性到定量的检测思路开展现场检测，现场示例（见表4）。

3 结论与展望

近年来，随着国内外天然气管道建设的高速发展，在役天然气站场数量迅速增加，站内管道缺陷检测对天然气站场的安全稳定运行也越来越重要。天然气站场管道相关技术的进步和站内管道服役环境的复杂化，都对无损检测技术提出了更高的要求。天然气站场管道的检测模式也将从单一检测手段、单一检测内容的检测模式向着多手段综合应用、多内容综合评价的检测模式发展；与此同时，无损检测技术本身也将向着智能化更高、适应性更强、反应更灵敏、定位更精确、抗干扰更强、操作更便捷、判别更直观的方向发展。

目前专用于国内天然气站场管道的检验检测法规和标准还不够完善，国家质检总局颁布的油气长输管道和工业管道的检验规则都没有明确提出天然气站场管道的检测评价方法，只是要求参照工业管道定期规程执行，同时国外的相关标准和规范不能照搬或完全等同采用。因此，有必要制定和完善适合我国国情的天然气站场管道完整性检测技术标准规范体系，同时注重天然气站场管道检测数据的积累工作，通过对检测数据进行科学合理地采集、提炼、整理和分析，进而建立相应的数据结构模型或数据库系统。

表4 天然气站场管道常用无损检测技术的组合应用