油气管道检测技术研究现状

油气管道检测技术研究现状内容摘要：

干扰的腐蚀情况，也能反映防腐涂层的情况。 该方法存在一定的局限性，对操作者经验的依赖性高，容易受到外界的干扰，准确率比较低 [13,14]。 刘红晓等人 [15]利用 DCVG/CIPS(近间距管地电位 /直流电压梯度 )检测技术，对埋地长输管道防腐层进行检测，并通过实地开挖对 DCVG/CIPS检测的结果进行验证，结果良好。 标准管 /地点位检测技术（ P/S） 该技术主要用于监测阴极保护效果的有效性，采用万用表测试接地 CU/CuSO4电极与管道金属表面某一点之间的电位，通过电位距离 曲线了解电位分布情况，用以区别当前电位与以往电位的差别，还可通过测得的阴极保护电位是否满足标准以衡量涂层状况。 该法快速、简单，现仍广泛用于管道管理部门对管道涂层及阴极保护日常管理及监测中。 皮尔逊监测技术（ PS） 该技术是用来找出涂层缺陷和缺陷区域的方法，由于不需阴极保护电流，只需要将发射机的交流信号（ 1000 H z）加载在管道上，因操作简单、快速曾广泛使用与涂层监测中。 但检测结果准确率低，易受外界电流的干扰，不同的土壤和涂层段组都能引起信号的改变，判10 断是否是缺陷以及缺陷大小依赖于操作员的经验。 泄漏检测 光纤检测法 光纤传感技术具有体积小、灵敏度高、耐酸碱腐蚀、抗电磁干扰能力强、不产生电火花等优点，目前主要应用于管道泄漏检测。 技术原理包括光纤布拉格光栅传感技术、光纤散射传感技术、 Sagnac光纤干涉传感技术、 MachZehnder光纤干涉传感技术、偏振光光纤传感技术、光纤消逝场传感技术等 [16]。 分布式光纤传感监测法是将光纤紧贴管道钢管敷设，光纤会与管道产生一致的应变，因此可以获得光纤各点处空间和时间上连续分布的信息。 分布式光纤传感技术可以基于光时域或光频域反射原理进行检测，目前，光时域反射技术较成熟。 这种检测技术不仅适用于陆地埋地管道也适用于海底管道。 国内 浙江大学自主研发的海底管道串联分布式光纤监测系统水平先进，它以布里渊散射的光时域反射原理为依据，将多个光纤传感器串联，对长输管道进行实时检测。 这种技术的缺点是：光纤造价较高；光纤细小、易断，敷设时要特别注意；光纤弯折和对接质量不高易导致光损耗，影响光纤监测结果 [6]。 声频检测法 声频检测法主要利用声频检测器，它是一种有效的水下传声装置，11 可将声频信号转换为电子信号，目前先进的声频测漏器最低可检测到的泄漏率为 10L/h，定位精度可达 1m[17]，是检测小泄漏的较有效手段。 由 CoLMar公司发明的无 源声纳系统利用其装备的水声器、前置放大器和电缆驱动设备检测管道泄漏发出的声音信号，信号数据通过电缆传送到数据处理中心，数据处理中心的软件再以多种形式将信号数据分析结果显示出来，可实时评估泄漏。 这一设备已被用于亚德里亚海30km管道和黑海 380km管道的由管道制作缺陷、焊接缺陷或不合格法兰引起的泄漏应急检测。 液体浓度检测法 一旦海底管道泄漏将导致烃溢散于海水中，利用一种烃传感器，便可探测海底烃的含量，进而判断泄漏的发生。 Subocean公司研制的一种海底管道自动泄漏检测系统，就是利用 ROV上的高灵敏度传感器SEASⅤ 探测管道泄漏后周围海床和海水中烃的含量，通过传感器上的智能装置判断烃是否来源于管道泄漏，然后通过双路通信系统将信号传输至系统操作人员。 英国 Nepture公司最近推出了一种 LongRanger液体浓度法测漏传感器，可在其 20m距离内检测到泄漏原油。 其他普遍应用的油气管道泄漏检测技术还有 负压波的检测技术、软硬结合技术 [18]， 瞬变流动检测技术 [19]，以及适用于气体管道的 [20]可燃气体监测法、火焰电离检测法两种、气体敏感检测法 、管内智能检测法等。 12 其他 对已海底敷设管道， 使用侧扫声纳系统可对海底管道的平面位置、裸露的高度、悬跨程度等在位状态进行检测 [21]。 对于平坦海底面上的管道 , 依据声纳记录上管道声影区与管道影像的尺寸和相互接触关系 ,能够计算出管道的裸露或悬跨高度。 对于位于管道沟中的海底管道 ,在一定条件下侧扫声纳仍能检测到管道的在位状态。 图 2所示为不同海底管道状态的侧扫声纳检测结果。 13 图 2 侧扫声纳对 (a)裸露于海底面上 (b)悬垮于海底面上 (c)处于管道沟中 (d)悬垮于管道沟中的海底管道检测结果 此外，采用浅地层剖面仪也可以对 海底管道的敷设情况 （ 裸露、架空等 ）进行检测。 王继立等 [22]基于 工程实践积累的经验及数据，对浅地层剖面仪在海底管道检测中的影响因子，包括不同信号源、不同航行速度及不同水深时的探测效果进行比较后认为，实际应用中，采用 Chirp技术的浅地层剖面仪有较好的探测效果，保持适中航速是有益的，随着水深增加，探测效果会随之受到影响。 部分国外公司（ Total， Chevron等）开发出了一种自主水下航行器（ Autonomous Underwater Vehicles，如图 3所示 ），用于对海底管道的检测 [2325]。 改设备基于声纳技术，可以实现三维成像，但在管道14 腐蚀检测等方面仍存有不足，目前正处于研究起步阶段。 图 3 Autonomous Underwater Vehicles 实物图 2 内检测方法 管道内检测技术主要是通过装有无损检测设备及数据采集、处理和存储系统的智能清管器在管道中运行，完成对管体的逐级扫描，达到对缺陷大小和位置的检测目的。 管道内检测技术可以在保证管道正常运行的条件下，定量检测出管道存在的缺陷。 该类技术的应用为管道事故的预防和合理维护提供了科学依据，对保 证管道，尤其是长输管道安全运行具有重要作用。 管道中内检测可以被检测到的缺陷可以分为几何形状异常（凹陷、椭圆变形、位移等）；金属损失（腐蚀、划伤等）；裂纹（疲劳裂纹、应力腐蚀开裂等） 3中主要类型。 根据检测原理不同，管道内检测方法分为：漏磁法、超声波法、15 电磁声法、惯性法、激光扫描法等。 其中漏磁法和超声波法是目前应用最广泛的两种检测方法。 漏磁检测技术 漏磁检测是通过对金属管壁磁化后，缺陷处会产生漏磁通，通过检测磁通量判断管壁腐蚀程度。 轴向磁场检测技术 轴向磁场检测技术发展历史较长，技术比较成熟，应用较为广泛[2628]，目前仍是大部分检测公司最常用的检测技术。 如 GE PII 、 ROSEN 等检测公司早已开发出轴向磁场的三轴探头检测设备，并在工业现场广泛应用。 三轴探头的检测器能够检测同一柱面上缺陷处磁场的矢量大小、方向及分布，为数据分析建立的数据模型提供了比单轴更为丰富的数据信息，可精确量化金属损失缺陷的几何尺寸，大大提高缺陷的量化精度。 图 4所示为三轴信号示意图。 图 4 三轴信号示意图 横向磁场检测技术 传统的轴向磁场检测技术对轴向缺陷较敏感，而对沿管道轴向的纵向金属损失缺陷不敏感，被轴向磁场漏磁检测器发现或者探测到的16 信号较弱，因此作为常规轴向漏磁检测技术的补充，横向磁场检测器应运而生。 它提高了对沿管道轴向狭长金属损失缺陷的检测 灵敏度（见 图 5）。 目前，国际上个别公司开发出横向磁场检测设备，对漏磁检测技术发展具有重要意义。 图 5 缺陷形状对轴向和横向磁场变化的影响 螺旋磁场检测技术 TDW公司近年开发出了螺旋漏磁场在线检测技术， 而螺旋磁场检测技术正好是轴向和周向磁场检测技术的有机结合。 牵拉试验结果表明，该设备不仅可以检测到轴向狭长的缺陷（传统的 MFL不能检测到），也能够检测到周向的缺陷。 对于轴向狭长缺。