利用智能管線檢測儀對管網(wǎng)和管道的完整性進行驗證

1、利用智能管線檢測儀對管網(wǎng)和管道的完整性進行驗證摘要：管道與管網(wǎng)是世界經(jīng)濟的血脈。為了保證系統(tǒng)的有效性和運行安全始終處于一個很高的水平，如何強調(diào)管道系統(tǒng)完整的重要性都不為過。利用專門開發(fā)的智能管線檢測儀，人們可以確定管道的損壞，并且可以很好地提前防止突發(fā)的停車。這些智能管線檢測儀在我們?nèi)粘５墓艿老到y(tǒng)運行中已經(jīng)被公認為是非常好的工具。對于確定管道系統(tǒng)的完整性而言，什么樣的系統(tǒng)是最合適的?如何使檢查的結(jié)果轉(zhuǎn)化并形成最有效的維護保養(yǎng)計劃?本文將對市場上已有的智能管線檢測儀給出一個總體的評述，然后結(jié)合實際案例給出如何驗證管道系統(tǒng)的完整性，以及為使管道系統(tǒng)盡快全面恢復(fù)安全運行應(yīng)采取的措施，因為每次停車的成

2、本是相當可觀的。所有人造的“技術(shù)產(chǎn)品”的服務(wù)壽命都是有限的，管道和管網(wǎng)也不例外。對于像管道這樣的技術(shù)裝置，其有效性對于全球經(jīng)濟都是至關(guān)重要的，強度分析和服務(wù)壽命計算必須能提供出管道完整性和強度的證明。這些分析和計算的目的在于：在不考慮正常的運行負荷的情況下，防止受壓部件所承受的應(yīng)力超出允許范圍，以及預(yù)防在臨界條件下可能出現(xiàn)的危險。高強度鋼制薄壁管道的使用日益增加，進一步提高了對管壁直接和間接缺陷檢查的必要性。直接缺陷影響到管道的安全性和完整性并且通?？梢杂芍悄芄芫€檢測儀檢查出來。像埋地管的絕緣層受損這樣的間接缺陷，雖然暫時沒有直接造成管道的損壞，但是隨著時間的推移，也可能會發(fā)展成管道的直接缺陷

3、。用于檢查的智能管線檢測儀在管道檢測領(lǐng)域的應(yīng)用已有超過20年的歷史，在這些檢測中，診斷裝置由各種管道中的介質(zhì)推動，被動地沿著管道穿行。下面這些直接缺陷可以由智能管線檢測儀檢測。幾何尺寸檢查檢測儀：指出與理想圓形的偏差(凹陷、橢圓化、皺紋、內(nèi)徑變化、角變形)壁厚檢查撿測儀：測量壁厚(壁變薄、與制造有關(guān)的異常、內(nèi)部和外部腐蝕、夾砂結(jié)疤、疊層)裂紋檢查檢測儀：用于檢查裂縫、根切咬邊、切口、凹槽、軸向焊接的缺陷檢漏檢溫檢測儀：用于搜尋泄漏點所有能夠被檢測儀檢查出來的缺陷對管道的服務(wù)壽命都有影響。強度分析應(yīng)能證明在不考慮正常運行負荷的情況下，在臨界條件下，施加在承壓部件的應(yīng)力沒有超過允許范圍。強度分析是

4、基于這樣一種假設(shè)，即一個缺陷的實際荷載等級以及疲勞強度可以依靠強度分析確定，并且疲勞曲線的動力學因素允許得出服務(wù)壽命曲線的結(jié)論。帶凸起的橢圓度幾何尺寸檢查檢測儀這種類犁的智能管線檢測儀的開發(fā)是用來鑒別和測量管道的變形，如凹陷和凸起、橢圓、波紋和皺紋等，因為這些變形可能會增加應(yīng)力。變形：變形是指與管道橫截面理想圓形偏離，在內(nèi)部壓力作用下發(fā)生額外的變形(彈性的、塑型的)，這種變形在管道設(shè)計時沒有考慮。以下標準可用于對變形進行評價：·直徑偏離的程度·幾何形狀變形·冷成型尺寸 橢圓變形·在變形附近的表面缺陷變形可以進一步細分為以下幾種類型：·凹陷或凸起

5、·橢圓形·彎曲部位的波紋和皺紋為檢測這些變形，三種類型的檢測儀檢查系統(tǒng)在實踐中是最常用的：·輪式機械掃描·探頭式機械掃描·應(yīng)用渦流原理非接觸掃描幾何尺寸檢查檢測儀由兩個圓錐形探頭組成，一組杠桿式傳感器在尾部探頭的圓周均勻分布，就像一把雨傘，對管壁進行掃描。這種檢測儀的另一種形式是杠桿式傳感器不與管壁接觸，而是靠檢測儀的探頭的偏轉(zhuǎn)來移動，杠桿式傳感器的偏轉(zhuǎn)通過接頭傳送到一個旋轉(zhuǎn)斜盤，通過一組排列的鉸接接頭，轉(zhuǎn)換為脈沖信號并在一個數(shù)據(jù)運載器上記錄和登記。在管道內(nèi)檢查的距離通過測距輪記錄，這些脈沖信號也同時在數(shù)據(jù)記錄儀上記錄。一套專門的軟件可以將管道

6、的凸起和凹陷、圓形焊縫、管道組件、橢圓變形以及壁厚變化的精確位置在檢查之后記錄存儲，檢測儀移動速度對紀錄準確性的影響也是可以控制的。根據(jù)管道直徑不同，測量精度控制如下。壁厚檢查檢測儀管壁變薄會造成抗壓能力降低并導(dǎo)致管道服務(wù)壽命縮短，或?qū)е掠捎邳c蝕造成管道泄漏。管壁變薄定義為管道的壁厚在內(nèi)側(cè)或外側(cè)表面厚度減少，這種減少可能是在金屬板材的制造過程中造成的，也可能是在管網(wǎng)運行中造成的。凸起直徑范圍 界限值觸發(fā)器測量精度IDred<10%IDred>10%6"-12"1.2%±0.8%±1.0%14"-22"0.8%±0

7、.6%±0.8%24"-38"0.6%±0.5%±0.7%40"-56"0.5%±0.4%±0.6%橢圓變形直徑范圍 界限值觸發(fā)器測量精度IDred<5%IDred<5%-10%IDred>10%6"-12"1.0%±0.9%±1.4%±1.8%14"-22"0.8%±0.6%±1.2%±1.6%24"-38"0.6%±0.5%±1.0%±

8、1.4%40"-58"0.5%±0.4%±0.8%±1.2%管壁變薄的種類：·軋制造成的缺陷(出現(xiàn)在材料高溫時)·表面缺陷(出現(xiàn)在材料冷卻時)·機械再加工·腐蝕/侵蝕·磨削痕跡·疊層/結(jié)疤我們將管道診斷工具按照利用超聲波原理和利用漏磁法來區(qū)分。超聲波壁厚檢查檢測儀這類檢測儀利用脈沖回波原理。在這里，一個脈沖發(fā)生器發(fā)出一個超聲波脈沖信號，信號通過一種間隙介質(zhì)(即石油)，一部分信號從管道內(nèi)壁反射，另一部分穿過管壁，全部由管道外表面反射，作為前壁和后壁回波反射回脈沖發(fā)生器。回波傳輸時間以及前

9、壁和后壁回波之間的時間差異均被記錄下來，回波的傳輸時間、在間隙介質(zhì)中和對管道壁的運行和探測速度可以精確陳述管道壁厚的情況。使用這種方法，理論上的壁厚測量精度為+/-02mm。通過采用恰當?shù)某暡òl(fā)射器數(shù)量、取樣頻率以及檢查速度，可以對管道壁厚進行百分之百的測量。直徑10mm及以上的缺陷均可以被檢測出來，對于一些異常情況的深度，只能在直徑超過20mm的條件下才可以測定。由于超聲法需要耦合介質(zhì)以克服發(fā)射器和管壁之間的距離，這種系統(tǒng)只能應(yīng)用于輸送液體的管道。在燃氣管道中，診斷系統(tǒng)必需在液體物料的條件下使用。超聲波檢查檢測儀由幾個相互聯(lián)接的單元組成(電池、數(shù)據(jù)記錄儀以及超聲波單元加發(fā)射器運載裝置)，他

10、們可以對轉(zhuǎn)彎半徑達15×D的小管道進行檢查。目前，超聲檢測儀可以對管徑6至56、壓力達100bar的管道進行檢查，依靠其設(shè)備，可以對最長500公里的管道進行檢查。    漏磁(MFL)腐蝕檢測器在這類檢測器工作過程中，永磁體產(chǎn)生一個完整飽和的磁場，并通過磁刷傳輸至管壁的鋼鐵內(nèi)，管道缺陷(管壁變薄、強度缺陷)使管壁間的磁通量產(chǎn)生變化并被傳感器記錄，漏磁量與管壁的缺陷大小相關(guān)，磁傳感器沿圓周間隔8mm均勻分布，根據(jù)信號調(diào)制頻率，對管壁異常的鑒別每3mm進行一次，并以百分比的形式給出。漏磁腐蝕檢測器只能針對管壁變薄進行定性的記錄，即只能識別管壁厚度的變化，但不

11、能給出實際數(shù)值。下列缺陷可以被確定：·材料損耗·疊層向一側(cè)表面開口·大尺寸雜質(zhì)·明顯的凹陷和凸起深度超過壁厚20以上的蝕斑(3×S)可以被確定。更大的缺陷(>30×30mm)在深度超過壁厚10時可以被確定。在線檢測器這種類型的檢測器在檢查過程中將所測量到的數(shù)據(jù)通過線纜傳輸?shù)焦艿劳?，使人們可以立刻進行在線評價。特別是有一種超聲波檢測器中的超聲波發(fā)射器可以沿著管壁螺旋運動的長處，向前的運動可以由泵管控制，這種系統(tǒng)可以應(yīng)用于管道直徑小至3”和很小的轉(zhuǎn)彎，并且檢測的距離可以達到30km。裂縫檢測器裂紋定義為發(fā)生在管壁的垂直或?qū)欠较虿牧?/p>

12、開裂。裂紋說明焊接或熔合的欠缺，這兩種情況是造成很多其他缺陷根本原因：·疲勞裂縫·應(yīng)力腐蝕裂紋·氫蝕裂紋·管壁表面可見疊層管道裂紋檢查基于兩種普通的原理。·斜入射超聲波探傷·漏磁法超聲波裂紋檢測器超聲波脈沖回波法采用45°入射角，根據(jù)管徑不同，共有480-896個探測頭安裝在探頭運載器上，其中一半探頭按順時針方向發(fā)射超聲波脈沖，另一半按逆時針方向發(fā)射。這種方式保證管壁的每一體積元素都可以被若干個探頭測試。被檢測器檢測到的裂紋可能是內(nèi)部的，也可能發(fā)生在外側(cè)。該診斷系統(tǒng)能可靠地檢測到30mm或更長以及深度至少1mm的缺陷。該系統(tǒng)

13、被設(shè)計成特別針對管道縱向裂紋的檢測，由于管道應(yīng)力條件，這些裂紋往往會涉及到最大的危險。這種方法經(jīng)過長時間的實踐證明是非常有價值的，與此同時，成為一個標準的檢測程序。這種類型的檢測器準確性保證度高，由于采用超聲波法，需要液體作為耦合介質(zhì)。漏磁裂紋檢測器這種類犁的檢測器可用于檢測管道縱向裂紋，特別是縱向焊縫附近的裂紋。與傳統(tǒng)的漏磁檢測器不同，管道圓周不是被磁刷磁化，而是被四個分別裝有磁體和磁刷的磁化臂磁化，由此形成的磁場不是沿著徑向，而是旋轉(zhuǎn)了90°，即與管軸呈直角，這更便于檢測細小、縱向的裂紋。可以被檢測到的裂紋至少要有25mm長和管道壁厚50的深度和/或長度最少大于50mm并且深度大

14、于壁厚的25。這種類型的檢測器可以用于檢測鐵素體材料制成的輸送氣體和液體的管道，因為它不需要任何耦合介質(zhì)。檢測結(jié)果的評價幾何尺寸檢測器下列標準用于評價已確定的變形：·靜/動壓力·直徑大小或偏差·幾何尺寸變形情況·冷成型范圍·表面缺陷·其他要點，如焊縫位置以上每個方面必須分別進行評價，并特別關(guān)注作用于經(jīng)常承受動荷載的凸起部分的疲勞應(yīng)力，可根據(jù)S系列的AD標準進行評價。管壁變薄管壁變薄的標準為：·制造過程產(chǎn)生的缺陷·運行過程產(chǎn)生的缺陷·小面積管壁變薄的定位·大面積管壁變薄根據(jù)國家標準，對這些缺陷可接

15、受性的評價可采用表面比較法，或在遇到小曲率大面積缺陷的情況下，采用平面計算程序。當采用ANSI B 31 G給出的方法或是RSTRENG法時，缺陷標準即為屈服應(yīng)力并形成一個極限曲線，應(yīng)根據(jù)這條曲線對缺陷進行分類和評價。通常的做法是，人們總是依據(jù)同樣的標準進行缺陷可接受性的評價和管道設(shè)計。裂紋根據(jù)邊界條件(成分、異物的幾何形狀、材料性能、應(yīng)力)，裂紋的蔓延可能會造成局部故障并進而導(dǎo)致隨后發(fā)生的泄漏或全球性的管道癱瘓。由于目前的管道都采用相對較薄的管壁，管道檢測器提供的結(jié)果的可靠性呈現(xiàn)出無比的重要性。假如對結(jié)果有懷疑，裂縫蔓延的可能性必須通過較保守的計算進行確定，并且啟動后續(xù)的工作。我們必須將檢測器系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的缺陷與已經(jīng)暴露的缺陷進行直接比較，以便使比較出的結(jié)論對于其他缺陷也有所幫助。當發(fā)現(xiàn)一個缺陷時，應(yīng)采用適當?shù)臒o損檢測方法進行驗證，以確保該缺陷還處于可接受的容許范圍內(nèi)。缺陷的修補一般來說，埋地管道所發(fā)生的諸如凸起、凹陷以及橢圓變形均是由于額外負載造成的，在多數(shù)情況下，可以通過露出管道并清除約束點(巖石、回填不實)來修補。特殊情況下，在缺陷處周圍也許適合安裝管道外形穩(wěn)定套袖以防止管道“呼吸”，采用這