基于脉冲涡流的压力管道保温层下腐蚀检测新工艺

陈浩禹* 蔡刚毅 刘海云 叶宇峰

（1.浙江省特种设备科学研究院 2.浙江省特种设备安全检测技术研究重点实验室）

0 引言

在石油化工行业中，保温层下腐蚀可能造成设备运行故障，使产品泄漏，增大了企业的检维修成本，每年造成的经济损失高达几十亿元，甚至可能会造成各类严重事故。石化行业中压力管道的保温层对其工艺控制、高效节能以及安全生产都至关重要，但保温层下的管道容易发生腐蚀减薄，严重时可能导致管道泄漏、穿孔，影响设备正常运行，造成维护检修费用大大增加[1]。

1 现有检测工艺

压力管道的保温层下管道局部腐蚀具有较强的隐蔽性，在正常的生产过程中很难被发现，容易产生突发性的介质泄漏事故，因此对在用压力管道进行保温层下腐蚀检测尤为重要。

现有的保温层下腐蚀检测工艺必须在装置停车之后，按照一定比例对压力管道进行抽检。首先对相应部位的保温层进行拆除，然后采用宏观检测、超声波壁厚检测等方法对压力管道的腐蚀情况进行判定，检测完成后还需对之前破坏的保温层进行恢复。但装置停车检验会给企业带来较大的经济损失，且由于保温层的拆除和恢复问题，无法对压力管道进行全方位检测，只能定点抽检，导致压力管道保温层下腐蚀检测效率不高，缺陷检出率低且存在检测盲点，无法完全保证带保温层压力管道的运行安全。

因此，需根据创新的检验思路和先进的检测手段，制定符合企业需求的保温层下腐蚀检测新工艺，在不停车的情况下，就能对带保温层的压力管道进行全方位的腐蚀排查，节约成本、增加效益，同时快速检测所有可疑部位，大幅度提升其腐蚀缺陷检出率。

2 在线检测新工艺

在装置不停车的情况下对压力管道进行检测，可采用能进行在线高温检测的新技术如超声导波检测、脉冲涡流检测、电磁超声检测等。各项技术的优缺点不同，需充分利用其优点，形成一套新的检测工艺，在不停车的情况下全方位排查在用压力管道保温层下腐蚀情况，精确定位腐蚀点，排除安全隐患，降低运营成本，提高局部腐蚀检出率，确保管道安全运行。

保温层下腐蚀检测新工艺流程如图1 所示。

图1 压力管道保温层下腐蚀检测工艺

（1）采用超声导波检测技术，在不拆除保温的前提下，对带保温层的压力管道进行长距离检测，可以确定保温层下压力管道发生局部腐蚀的横截面。

（2）采用脉冲涡流检测技术，在不拆除保温的前提下，对有腐蚀减薄的压力管道横截面进行周向扫查，从而确定保温层下压力管道发生局部腐蚀的减薄点。

（3）在精确定位保温层下腐蚀位置后，拆除该区域的保温层，采用电磁超声检测技术对在用高温管道进行厚度检测，最终判断其表面腐蚀情况，并采取相应的处理措施。

3 保温层下腐蚀检测新工艺

3.1 超声导波定位腐蚀截面

超声导波检测技术是通过超声导波在试件中传播，遇到焊缝、支撑、缺陷等管道特征会返回部分能量，然后相应传感器探测到信号并进行采集分析记录试件截面壁厚金属损失情况[2]。较传统的检测技术，其具有以下优点：（1）检测范围大、可以进行长距离检测，检测出金属损失较大的截面；（2）不用拆除在用管道的保温层，可以直接进行检测；（3）对压力管道的机械损伤、局部腐蚀等体积型缺陷较为敏感，有较高的检测灵敏度。但超声导波检测也有不足之处，只能定位压力管道金属损失较大的截面，不能精准定位局部腐蚀的点。

因此在不拆除保温层的前提下，可以利用超声导波对几十米长的压力管道管壁厚度进行在线检测，超声导波在管道壁厚发生变化的位置会产生相应的脉冲信号波。检测人员根据管壁横截面的缺损率可以定位到压力管道发生保温层下局部腐蚀减薄的截面位置，确定在用压力管道保温层下的腐蚀截面。

3.2 脉冲涡流定位腐蚀点

脉冲涡流检测技术是利用宽带脉冲激励线圈在被检试样上感应瞬时涡流[3]。如果被检试样中存在缺陷，就会使感应磁场的强度发生变化，对涡流的分布产生影响，从而影响磁场的分布情况，使得检测线圈上的瞬态感应电压发生相应变化，所以通过测量瞬态感应电压信号和参比值，计算出金属试件被测区域的平均厚度。涡电流信号在被测管件内沿厚度方向传播，当到达管件边界会发生突然的衰变，这时磁场强度会迅速减弱。涡电流在被测管件中的衰减时间t与被测管件的特性（如电导率μ、磁导率σ以及壁厚d）存在固定的函数关系：

式中：c——常数。

因此管件厚度d可通过电导率μ、磁导率σ以及衰减时间t获得，在脉冲涡流检测开始前，通过测量同一材料、厚度明确的压力管道设置一个校准点，因为电导率μ、磁导率σ相等，通过比对衰减时间，可以得到被测压力管道的厚度d。

脉冲涡流检测技术相比较传统的检测技术有以下优点：（1）脉冲涡流探头不受外覆盖层影响，能直接穿透保温铁皮及保温棉对压力管道进行检测；（2）对压力管道的体积型缺陷敏感，有较高的检测灵敏度；（3）检测速度快、检测效率高，可以实现快速全方位扫查，避免漏检。但脉冲涡流也有不足之处，不能一次性进行长距离检测且只能测得相对值（相较于校准点的壁厚），不能得到在用保温管道的绝对壁厚。

因此，可以利用脉冲涡流检测技术对压力管道的腐蚀截面沿着压力管道的周向依次对腐蚀截面进行全方位扫查，由于传感器面积较大，能覆盖所有位置，扫查得到的全腐蚀截面的管道相对厚度（与校准点比对），如图2 所示。通过比对判断可以确定腐蚀截面上的腐蚀点，但与超声波测厚不同，脉冲涡流检测只能得到相对值（相较于校准点的壁厚），所以脉冲涡流检测只能定位到腐蚀减薄点位置，具体数值及表面腐蚀状况还需要其他手段进行检测。

图2 脉冲涡流腐蚀截面检测数据

3.3 电磁超声确定腐蚀情况

电磁超声技术是利用电磁超声换能器在试样表面激发和接受超声波信号，根据声波在试样中的传播时间来计算管道壁厚[4]。相比较传统的超声波测厚检测技术，电磁超声技术具有以下优点：（1）可对在用高温管道进行厚度测量，最高温度可达750 ℃；（2）压力管道表面无需打磨处理，可对带有防锈漆的压力管道进行测厚，大大提高了检测速度；（3）电磁超声测厚不需要在探头位置涂抹耦合剂，可以进行非接触式测厚。但电磁超声技术也有不足之处，不能隔着保温层对压力管道进行壁厚检测。

因此，可以利用电磁超声测厚技术对精准定位的腐蚀点进行在线测厚。通过超声导波定位腐蚀截面，脉冲涡流定位腐蚀点后，拆除这一区域的保温层，采用电磁超声检测仪对腐蚀减薄点进行壁厚检测。通过激发接收超声波剪切振荡的电磁超声来测量计算此处管道的壁厚，对发生腐蚀减薄的地方按按照GB 150—2011《压力容器》标准要求进行厚度校核，若腐蚀较为严重应按相关规定进行返修处理。

4 结语

现有检测工艺只能在装置停车时，拆除压力管道的保温层，并打磨防锈漆后再进行检测，费时费力且需较大停工成本、人工成本，缺陷检出率不高，容易造成漏检，无法保证压力管道安全运行。本文总结了一套从线到面到点的全方位保温层下腐蚀在线检测新工艺，利用超声导波长距离检测，找到腐蚀减薄的截面；然后利用脉冲涡流对全截面进行周向扫查，精准定位腐蚀截面上的腐蚀点；最后利用电磁超声检测得到腐蚀部位的管道壁厚，了解管道的腐蚀状况，若腐蚀减薄较为严重则需按相关规定进行返修处理。

压力管道保温层下腐蚀检测新工艺能在装置不停车的情况下在线检测带保温层的压力管道，精准定位保温层下腐蚀，在降低运营成本的前提下，精准消除局部腐蚀隐患，确保压力管道安全运行。当然，压力管道保温层下腐蚀检测新工艺还有一些不足，相关的“超声导波技术”、“脉冲涡流技术”、“电磁超声技术”都跟电磁信号相关，其在马氏体不锈钢中衰减较大，因此无法对马氏体不锈钢为材料的压力管道进行在线检测。对于马氏体不锈钢的保温层下腐蚀检测还需进行广泛的探讨与研究。