油气管道内检测新技术与应用分析

＊张祥宇 马冶辉 王晋鲁

（合肥燃气集团有限公司 安徽 230075）

引言

油气管道在复杂的环境中长期运行，在腐蚀的环境中，不可避免地会发生管道的腐蚀和变形。外部因素导致管壁厚度减小，并导致油管的压力降低。当管道没有进行及时检修和维护时，很容易导致事故的发生。因此，对管道的内部结构需要有精确的了解，确保油气运输活动正常运行。

1.油气管道内检测技术原理

在油气管道内检测技术应用中，目前最常见的是超声波原理和漏磁原理检测。在油气管道检测中，超声波检测装置需要通过超声波技术测量管道的壁厚。由于腐蚀情况的存在，可以有效检测管道腐蚀厚度。漏磁原理是运用检测器中的磁体检测管道，操作设备时分析磁流。该方法的灵敏度低于超声波检测。基于磁化后的磁场力表面测量，根据细节分析缺陷位置数据。在检测期间存在管道缺陷，检测器会使磁场和环境磁阻增长。油气管道检测对于管道管径不存在统一的情况，需要结合油管管线的大多数直径标准，因此，在油气管道检测时存在合理的选择探测器的问题，以此来准确的执行管道检测。检测器需要检测不同的直径管，并有效地解决每个管道直径的问题。泄漏磁检测器是利用几何变形探测器的原理，确保检测数据的准确性是非常重要的原则。

2.油气管道内检测新技术

(1)轴向应变组合检测技术

轴向应变组合内检测应用是采用可对铁磁性材料的应变的压力探针，并且需要组合多种传感器与漏磁技术应用模块，通过组合检测技术的应用，可以有效的测量监控油气输送管道内的轴向应变。在内检测过程中，结合惯性测量单元，以此来获得几何数据，并根据内在联系建立它们之间的关系。还需要结合不同传感器及漏磁模块的数据，可以有效的了理解管道的情况。

(2)电磁涡流技术

电磁涡流技术采用数字电极，检测油气管道弯曲的磁力计，基于阵列磁力的电磁涡旋技术判断裂缝缺陷的尺寸。当交流电通入电感器置于导体时，在电磁作用下产生交变磁场。当交变磁场靠近导体时，磁通量发生变化，闭合电路也产生交流电，即涡流。涡流再次感应产生反向磁场，涡流密度和导体中电流会随着试样中的缺陷而变化，这将影响次级磁场产生的分量场，并从接收器接收信号。图1为电磁涡流检测内部缺陷图。

图1 电磁涡流检测内部缺陷图

(3)超声波检测技术

超声波检测技术应用是在波导结构中传播具有频散特性的超声波。超声导波技术的原理是利用导波在不同介质和形状中传播的不同频率和速度，及其特定关系形成的曲线，检测油气管道被测试件的内部结构状态。当被测试件结构出现变形时，检测过程中接受到的导波回波曲线会发生异常，专业技术检测人员通过分析波形，可判定管道缺陷，并可以确定管道缺陷的位置。由于超声波相控阵换能器与单源器晶片为压电材料，通过压电完成声信号转换，换能器对超声波接收原理为相控阵对发射与接收奠定基础。单源换能器发射和超声波系统如图2所示。

图2 单源换能器发射和超声波系统

3.油气管道内检测新技术优势

油气管道内检测新技术方法可以满足各种管道直径的检测要求。由于探测器有灵活的直径设定，可以有效地在不同的油气管道直径中进行全面的检测，检测技术的应用可以有效地确保检测数据的精确性。在检测到管道检测数据后，可以应用安装在计算机上的相关软件，来分析详细的管道内部扫描细节图像，根据管道实际视觉状态，可以有效地执行相关操作。对于一些有一定深度的油气管道，传统的检测可用于从管道数据中获取信息，对于深埋管道段难以检测，应用油气管道内检测新技术方法是有利于解决传统检测技术应用中的缺陷和不足。

4.油气管道常规检测现状

国内油气管道内检测最初只能检测出一部分承受压力，并且不能够准确提供准确的内部详细的情况。在油气管道内检测过程中，必须要停止油气的正常运输，才能进行管道的检测工作。对于停止油气工作将直接耽误油气轮流工作效率，同时会间接的造成油气管道内检测成本的增加。

目前在油气管道内检测中，利用检测器进行检测，实现了油气运输工作过程中对管道的检测，并且在这个过程中具有较低的检测成本，还能有效的提高检测工作效率。对于油气管道的检测可以根据设备不同位置进行油气输送管道外侧与内侧的检测，大大提高了传统检测技术的不足。对于管道外部检测是在管道外部进行检查，检查油气管道外层的防腐层是否存在泄漏，还可以检测管道的埋深情况等。油气管道内检测是将检测器放置在油气管道内部，通过运输介质与检测器形成差压，使采用的油气检测器可以随着物质的流动产生必要的运动。这一过程可以使内检测器通过感应装置对内部进行扫描储存，通过计算机对数据进行分析，从而获得管道内部情况，精确得知油气管道内是否存在变形和腐蚀等内部结构的缺陷。

5.油气管道内检测技术应用

(1)超声检测技术

超声检测是非破坏性测试的重要形式之一，通常用于管道检测。考虑到接触式探测会损坏管壁层，使用超声波脉冲原理应用具有一定的意义。超声检测需要通过超声波探头传输信号，在油气管道内检测操作中，冲击信号浸入管中，可以检测管道的凹陷、壁厚和裂缝等。超声波相控制基质可以完成裂纹和腐蚀的检测，并获得裂缝试验。作为未破坏性技术，超声检测用于确定管道的轴向径向裂缝，可以直接测量到金属壁上管道损失。凭借其非破坏性的技术，检测超声波导向器是沿波的方向传播更高介质的方法。如果超声在扩散中反射转换和模态变换，确保管道是否存在缺陷或变形。检测超声波受高灵敏度噪声的影响，为了防止外部噪声效应，需要根据随机共振的信号检测方法差，与传统检测方法相关，超声波具有准确率高和低成本检测的应用优势。

(2)涡流检测技术

1879年英国人Hughes将涡流检测应用于实践过程中，用于评估金属和合金。但改进测试技术是德国Forsteridi。分析电流测试机理和阻抗分析，为设备研制提供了理论依据。电流定义的多维方法，多频电流用频率信号激励探头，比多频激励能接收到更多的信号，在检测中可以抑制干扰因素。结合电压和电流测量多频涡流阻抗分析仪，通过同步来减少干扰信号，特别是分析检测。

美国西南研究所采用理论分析对脉冲涡流进行优化，发现磁场分布比理论输出更宽。采用时域分析获取信息，以钛合金板为试件，分析断裂深度。在先前工作的基础上，新的波形和声音波形，被用于检测裂缝。使用绝对线圈，以磁电流为激励，分析线圈变化并测试多层导电性和厚度。该测试需要基材，材料均为非磁性金属。使用脉冲电流检测来检测结构中的腐蚀缺陷，充分利用脉冲涡流信号，探针探伤被用于区分干扰因素。

涡流检测技术方法是基于对电流效应原理的测量环境和涡流分布，检测异常或缺陷在磁场的变化。为了优化传感器的范围，需要与基于双序列伞结构和电流传感器盖的内壁验证可以是固定电流传感器。目前已应用的技术包括单频、多频、脉冲和深层涡流，以及阻抗平面技术和涡流成像技术。涡流测距法是以电涡流效应为位移测量手段，在变化磁场中激发涡流，涡流因导体结构异常检测而发生变化。为了优化传感器，采用双排交错的结构固定传感器，实现传感器覆盖管道内壁。

随着涡流技术的发展，脉冲涡流检测应用于无损检测中，检测原理与传统检测大致相同，区别在于激励源，传统检测采用正弦交流激励，脉冲涡流采用脉冲方波信号。感应缺陷的大小和形状，通过感应便可以推断出管壁缺陷。通过采用传感器和改进探头方式，提高灵敏度。涡流检测技术可在管道运输不停运的情况下进行检测，并且效率高，脉冲涡流技术具有响应速度快和缺陷检测能力强的优点，在管道内检测中的应用弥补了涡流检测对深度缺陷的缺点。

(3)成像检测技术

成像检测技术是应用光学原理，也被用在非破坏性内部检测技术。使用成像方法已被开发出带有闭路电视管连续通过分析绘制图像，获得管的变形。基于闭路电视摄像技术。安装在特殊的照相机的前部，使油气管道内检测速度和测量的灵敏度提高。如果在管显示减少，被限制为不能被施加到长距离管道的信号的传播。如果不处理，则次级端返回前置摄像头，人眼无法识别一定区域的变形。

三维激光扫描技术原理是利用激光测量，由此获取管道表面的坐标和数据，并经过软件对点云处理，以此来获得三维立体模型。激光扫描系统主要包括测距系统和扫描系统，集成CCD、仪器控制和校正系统。手持三维激光扫描仪对长输管道缺陷进行扫描，并保存数据。三维激光扫描在油气管道的应用仍有较大的提升空间。当前其研究主要集中于数据的成像处理。目前三维激光扫描也无法适用于长距离埋地管道的检测。对于最新发展的投射成像采用高功率的照射管道内，通过透镜将反射光形成环形图像。通过处理图像，可知管道的参数，检测管道变形。激光投射成像结构简单，分辨率高，不受光束影响。但是在管道检测工作中检测效率低。目前处于实验阶段，实现现场应用还需进一步研究。

6.检测技术在管道检测的发展趋势

管道的安全关系到生命和财产的安全，对于检测误差范围需要控制在合理的水平内。对油气管道内检测技术不断研发，确保检测质量状况的实时评估，准确预见危险管道的修复，使油气管的使用寿命得以延长，并确保油气输送工作的顺利展开。确保石油运输的安全性，并在今后的管道检测中发挥重要的作用。通过自动化技术的发展，检测方法传递给重要部门，通过自动化设备和现代化技术的应用，所有在线扫描设备和检测技术也得到了一定的应用扩展。

目前，我国的管道尚未广泛应用，没有统一的标准程序和验收制度。因此，对于油气管道内检测技术研发和质量的提高是未来的发展方向。在油气管道内检测中，对于各种非破坏性检测技术的应用可以在检测中及时发现管道存在的缺陷，很容易找到管道表面缺陷。在检测技术应用和选择中，如超声波探测技术的应用，可以找到超声波探测，并完成集成技术的优势。在自动化矢量的识别，将是未来的发展趋势。油气管道内检测所有技术的应用，都需要具有较高级别的运营专业经验。

因此，对于大数据在油气管道内检测中的应用，开发测试数据自动定义，对于管道缺陷的智能检测技术和缺陷自动警告将是一个总体的发展趋势。

7.结束语

综上所述，在油气管道内检测技术应用中，需要针对不同的管道环境和具体的工作情况，采用不同的内检测方法。在油气管道内检测工作中，基于目前无损检测技术的应用和发展，检测水平还需要进一步的提高，确保腐蚀能够得到有效的检测，并确保检测数据的准确性。对于内检测属于油气管道管理中的重要部分，通过内检测工作可以实现管理策略，减少因管道腐蚀或变成而造成的油气运输经济损失，并且在确定精确检测后对有问题的管道位置进行维修，可以降低实际的管道维修费用，使管道寿命能够增长。