工业管道不停输在线检验检测技术探讨

牟曦辉，汪四新，廖林森，廖洛枫

（乐山市特种设备监督检验所，四川 乐山 614000）

工业管道作为压力管道中的一类，在役压力管道应在投用满3 年后及以后每个周期内实施定期检验，检验一般在管道停止运行期间进行，当管道运行条件不影响检验的有效性和安全性时，也可以基于管道的损伤模式和风险水平，结合管道的使用情况制定检验策略，在运行状态下实施。由于大型化工企业多为连续生产装置，常规停机离线检验“牵一发而动全身”，影响整个厂区的生产工艺流程乃至全线停产，且耗费大量人力、时间等资源。然而，在线检测常面临着高温、低温、液相介质等常规检测技术难点，缺乏高效、精准的检验评价技术，因此，开展管道不停输在线检验检测技术的研究意义重大。

1 常规检测技术的在线检测

1.1 磁粉检测

磁粉检测是利用被磁化工件不连续处表面形成的漏磁场，通过加入磁粉的移动聚集形成铁痕，进行表面及近表面的缺陷检测技术。作为磁性材料的首选表面检测方法，在压力管道日常检测中，考虑检测的时效性，最常用的是磁轭湿法和交叉磁轭湿法。管道在线磁粉检测，主要面临管道工作壁温过高的问题，需要选用耐高温磁粉，具有高温稳定性并且磁粉的性能要易磁化。此外，为保障磁粉的高温移动性能，应制作空心球形磁粉，选择沸点高不易挥发的磁悬液。低温管道检测则考虑磁粉和磁悬液的低温移动性。

1.2 渗透检测

渗透检测是基于毛细作用原理的表面检测技术，作为奥氏体不锈钢等非铁磁、非多孔材料的首选表面检测方法，大致分为渗透、清洗、显像三个环节。压力管道在线渗透检测时，针对高、低温检测影响，与磁粉检测类似，主要考虑渗透剂、清洗剂、显像剂的稳定性与流动性，以保障毛细作用的有效进行。常规的停机磁粉检测温度规定为10 ～50℃，随着在线检测突破其温度上下限，检测效果逐步降低，何汇等人研制的渗透剂最低用至-12℃；刘恩凯等人对处于高温（高湿度）环境、低温介质（最低至0℃）条件的渗透检测进行了实验研究，拓展了渗透检测温度范围。

1.3 超声波检测

超声波检测作为利用超声波技术最基础的检测方法，因其检测的高效、便捷、无危害、成本低、定位准等优点，常用于碳钢管道及薄壁不锈钢管道的埋藏缺陷检测。由于超声波随着管道壁温的升高，造成声速降低、折射角增大（超声路径变化）、衰减增大（界面耦合），最终造成定位定量误差过大，因此，在压力管道不停输在线高温检测时，极难发现并定位出缺陷，且壁温过高易造成探头晶片的损坏。多位学者对高温下超声波声速、衰减等变化规律展开了研究，探索了超声波在高温下修正使用的可行性。

1.4 射线检测

射线检测是利用X、γ 等射线透射被检工件的衰减，通过射线底片感光程度不同进行的检测。射线检测技术因其对各类结构件检测的高适应性、检测的高灵敏度、缺陷定性、检测记录长期保存等优点，被广泛应用于焊缝埋藏缺陷的检测。然而，管道在线检测时，由于射线检测时间相对较长，高温可能造成紧贴管道表面的射线底片和像质计损坏、底片灰雾度增加等问题，需要研制有效的隔热方式，如采用夹套水冷隔热方式、隔热楔块等方法，但会造成几何不清晰度、固有不清晰度、颗粒度增加等底片质量降低的问题。此外，管道介质若为液相介质，则在线射线检测无法满足灵敏度要求。

2 非常规检测技术的在线检测

常规的四类检测技术主要针对焊缝缺陷进行检测，属于局部抽查的检测方法，需要对被检部位进行保温拆除和除锈打磨，检测结果较为精准。然而，对于埋地、穿墙、高空以及保温直管等管道，尤其是存在高温腐蚀、应力腐蚀等机理的管道，整体检测技术也显得尤为重要。

2.1 整体检测技术

（1）导波检测。导波检测作为超声波原理应用的拓展技术，通过压电效应或磁致伸缩效应激发超声导波，接收并分析被检工件反射回波，识别可能存在的缺陷。由于导波传播衰减较小，管道单次检测距离可长达几十米，适用于管道的整体检测，大大提升了检测效率。高温管道在线检测时，可以通过磁致伸缩效的耐高温探头进行检测。但由于导波回波信号包括焊法兰、支吊架、焊缝、缺陷等有用回波和信号采集带来的虚假回波，依赖检测人员的经验判断，且需要配合可靠的局部检测技术进行复验。

（2）声发射检测。声发射检测是基于材料声发射现象进行缺陷检测，是一种在线的整体系统性检测方法，可运用于压力管道在线监测与缺陷检测，提高了管道整体检测效率，通过多传感器定位算法和信号滤波算法实现缺陷的有效标记。但声发射检测仅能检测出活性缺陷，且对管道加压条件有要求，作为整体检测技术，仍需要配合局部检测技术复验缺陷。

2.2 局部检测技术

（1）脉冲蜗流检测。脉冲涡流检测是涡流检测的一个分支，利用电磁感应原理，通过方波激励信号→激励线圈→源磁场→管道感应脉冲涡流→涡流磁场→检测线圈→瞬态电压的过程进行缺陷检测。作为电磁检测技术，对表面处理要求低，不需耦合剂和特殊防护，具有综合效率高、检测成本低的优点，在高、低温及液相介质管道在线检测中具有良好的应用前景。

（2）相控阵超声检测。相控阵检测即C 超也是一种超声波拓展检测技术，通过调整相控阵探头阵列中各晶片单元的超声激励时间，实现相控阵声束的方向和焦点控制，因此，与传统A 超相比，相控阵检测具有更高的灵敏度、分辨力及声束可达性，在不锈钢管道检测时，能够解决传统超声检测晶粒反射干扰及厚度衰减等问题，补齐液相介质管道埋藏缺陷在线检测的短板。

（3）X 射线数字成像检测。X 射线数字成像检测即DR 实现了由传统胶片成像到计算机数字成像的转变，由于引入了数字图像处理系统，得到的射线图像对比度、宽容度更大，且计算机直接成像节省了传统射线检测底片暗室处理时间，提升检测效率，数字图像更便于长期保存与查看。管道在线检测时，DR 能够识别带保温层的高温管道裂纹类缺陷及减薄，能透射夹套管道并有效识别内管未熔合、未焊透等焊缝缺陷。

3 RBI 在线检验检测技术

基于风险的检验即RBI 技术是一种在线检验评价技术，基于设备的失效可能性和失效后果，对设备的风险程度做出评估，并制订和实施检验策略的管理过程。RBI 依据风险排序，制订针对性的检验检测方案，是一种先进的检验理念。通过前期的资料调查和工艺分析为基础，进行管道宏观检查，与此同时参照GB/T 26610-2014《承压设备系统基于风险的检验实施导则》按失效可能性和失效后果进行风险评估，确定工业管道系统风险水平（高、中、低），针对中、高风险等级采用超声导波或者声发射等整体检测技术，对发现可疑部位采用相控阵超声检测、X 射线数字成像检测等局部检测技术实施复验；低风险等级则选用常规检测配合涡流等适应性强的检验技术，进行局部焊缝抽检，综合检测结果进行管道检验评价。整个检验过程更科学、更智能，在管道在线检验检测中具有光明的应用前景。

4 结语

随着常规检测技术的不断创新改进以及新的检测技术、检验评价技术的不断涌现，工业管道不停输在线检验越发成熟。针对管道在线工作的温度、介质、环境等特性，选用适宜的检测方法或者检验检测组合方法，能够更好地发现缺陷，保障管道安全。但随着在线工作高、低温数值的增大，检测的可靠性逐渐降低，目前相关研究仍较少，不能覆盖所有工业管道，对于温度过高或过低的管道停机检验目前仍是最佳的选择。