管道漏磁檢測(cè)成果的分析及應(yīng)用

沈群　周文洪　韓光譜

（中國(guó)石油西南油氣田公司重慶氣礦，重慶　400021）

管道漏磁檢測(cè)成果的分析及應(yīng)用

沈群周文洪韓光譜

（中國(guó)石油西南油氣田公司重慶氣礦，重慶400021）

天然氣管道缺陷是影響管道失效的重要因素之一，為檢測(cè)管道存在的金屬損失缺陷，消除管道自身的隱患，中國(guó)石油西南油氣田公司某氣礦近14年來(lái)對(duì)所有適應(yīng)檢測(cè)的管道進(jìn)行了漏磁檢測(cè)。介紹了管道漏磁檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)，在加強(qiáng)自身管理的基礎(chǔ)上，對(duì)檢測(cè)成果的管道數(shù)據(jù)進(jìn)行了金屬損失缺陷分析，并結(jié)合管道敷設(shè)的地理特征和經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)確查找到缺陷位置，對(duì)缺陷管道剩余強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)，然后采取適宜的換管、絕緣或加強(qiáng)修復(fù)方式實(shí)行缺陷修復(fù)，使管道缺陷隱患得到有效地控制，從而確保管道運(yùn)行安全。

管道漏磁檢測(cè)檢測(cè)成果缺陷評(píng)價(jià)缺陷修復(fù)

0　引言

目前對(duì)智能清管檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用的論述較多，如何提高檢測(cè)精度，分析檢測(cè)報(bào)告，并將檢測(cè)成果應(yīng)用到解決實(shí)際問(wèn)題的生產(chǎn)過(guò)程中，需要在熟練掌握該技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行認(rèn)真分析，在管道中找到與報(bào)告數(shù)據(jù)相吻合的缺陷進(jìn)行評(píng)價(jià)及相應(yīng)的修復(fù)，最大限度地解除管道的安全隱患。筆者以中國(guó)石油西南油氣田公司某氣礦（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“氣礦”）為例，就管道漏磁檢測(cè)成果分析作一探討。

1　漏磁檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介

管道漏磁檢測(cè)是智能清管檢測(cè)技術(shù)的一種，其原理就是運(yùn)用清管通球的方式，利用設(shè)備自身攜帶的永久磁性的磁場(chǎng)系統(tǒng)，在管壁上產(chǎn)生一縱向磁場(chǎng)回路。磁場(chǎng)通過(guò)固定在工具內(nèi)壁的徑向刷擴(kuò)展入壁厚內(nèi)部，管道內(nèi)外壁上的任何金屬異常都會(huì)產(chǎn)生漏磁，探測(cè)器探測(cè)和錄取漏磁量，根據(jù)漏磁量來(lái)判別金屬損失缺陷、凹陷尺寸和其他各類(lèi)管道附件（管件、閥門(mén)、焊縫等）異常。檢測(cè)工具主要由電源系統(tǒng)、磁化裝置、腐蝕傳感器、內(nèi)／外徑腐蝕傳感器、載體數(shù)據(jù)記錄裝置、定位系統(tǒng)、里程輪組成。漏磁檢測(cè)能識(shí)別出金屬管道內(nèi)外金屬損失（包括腐蝕缺陷及制造缺陷）、壁厚變化、環(huán)形焊縫異常、管體凹陷、金屬接觸物等特征，同時(shí)也能識(shí)別出閥門(mén)、三通、彎頭、環(huán)焊縫等其他管道特性；但不能識(shí)別管道中的夾層和裂紋，另外工具運(yùn)行速度過(guò)快或過(guò)慢以及運(yùn)行不平衡也會(huì)影響到檢測(cè)的精度，對(duì)進(jìn)行過(guò)漏磁檢測(cè)的管道在進(jìn)行焊接維修過(guò)程中，需進(jìn)行消磁處理。

2　漏磁檢測(cè)報(bào)告分析

截至2015年3月，氣礦已完成了32條78段管道的漏磁檢測(cè)，共檢測(cè)出內(nèi)部金屬損失201 672處，外部金屬損失115 604處，焊縫異常3 919個(gè)，凹陷5 818個(gè)。通過(guò)對(duì)檢測(cè)運(yùn)行記錄的數(shù)據(jù)分析，最終獲得檢測(cè)報(bào)告；然后再對(duì)檢測(cè)報(bào)告中各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，從而提出具體的修復(fù)計(jì)劃。下面以GE PII公司報(bào)告中的管道數(shù)據(jù)列表（表1）形式為例加以分析。

2.1管道數(shù)據(jù)列表構(gòu)成

1）焊縫編號(hào)。管道焊縫編號(hào)以10為倍數(shù)進(jìn)行編號(hào)，以發(fā)球端第1個(gè)焊縫作為起點(diǎn)焊縫，編號(hào)為10，依次為20、30……，直至管線終點(diǎn)。針對(duì)表1中所示的110與120兩焊縫間存在的111、112焊縫編號(hào)，是為區(qū)別本次檢測(cè)與上次檢測(cè)相同管節(jié)間新增的管節(jié)焊縫，以方便兩次檢測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)比。

2）特征點(diǎn)相對(duì)距離和絕對(duì)距離。特征點(diǎn)相對(duì)距離即該特征點(diǎn)距離其上游焊縫的距離，絕對(duì)距離即該特征點(diǎn)距離起點(diǎn)焊縫的距離。

表1　GE PII公司報(bào)告的管道數(shù)據(jù)列表

3）特征點(diǎn)描述。管道特征點(diǎn)包括除構(gòu)成管道的各構(gòu)件外，還包括檢測(cè)到的接近或接觸管道的金屬物，主要有管節(jié)、三通、彎頭、閥門(mén)、絕緣接頭（法蘭）、內(nèi)外金屬損失、焊縫異常、凹陷等。

4）缺陷點(diǎn)深度、長(zhǎng)度、寬度。數(shù)據(jù)列表顯示的特征中主要有內(nèi)外腐蝕缺陷深度及相應(yīng)的腐蝕長(zhǎng)度和寬度。

5）時(shí)鐘方向。時(shí)鐘方向是指相關(guān)特征點(diǎn)在管道上沿檢測(cè)時(shí)的氣流走向順時(shí)針?lè)较虻奈恢?，根?jù)此時(shí)鐘位置，可以與管道相應(yīng)構(gòu)成進(jìn)行對(duì)比，從而掌握相關(guān)的特征點(diǎn)信息。

2.2金屬損失缺陷分析

根據(jù)檢測(cè)報(bào)告及相關(guān)評(píng)價(jià)方法對(duì)數(shù)據(jù)列表中存在的較嚴(yán)重的缺陷進(jìn)行初步分析，從而提前采取必要的措施，包括：①當(dāng)腐蝕深度達(dá)到壁厚的80%時(shí)，應(yīng)立即組織修復(fù)或提出換管計(jì)劃。②凹陷一般分為普通凹陷和雙重／多重凹陷，按ASME B31.8規(guī)定，當(dāng)普通凹陷深度小于管道外徑的6%時(shí)，認(rèn)為可以接受。如果兩個(gè)凹陷中心的間距小于管道直徑，則判斷為雙重凹陷，對(duì)此類(lèi)凹陷應(yīng)進(jìn)一步調(diào)查分析以確定是否存在第三方破壞的危險(xiǎn)。③環(huán)焊縫異常，采取的辦法是進(jìn)行射線或超聲波檢測(cè)，從而確定是否進(jìn)行修復(fù)。④其他異常特征，對(duì)報(bào)告數(shù)據(jù)分析時(shí)，應(yīng)關(guān)注金屬內(nèi)外腐蝕、凹陷、環(huán)焊縫異常間是否相互存在，對(duì)此類(lèi)的缺陷評(píng)價(jià)就要綜合考慮潛在風(fēng)險(xiǎn)。

3　漏磁檢測(cè)成果的應(yīng)用

3.1缺陷查找驗(yàn)證

1）位置確定。首先根據(jù)檢測(cè)報(bào)告中的定標(biāo)點(diǎn)位置，確定缺陷點(diǎn)的大致范圍，然后對(duì)該段位置內(nèi)的其他數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，看是否存在如閥室、“T”接、絕緣接頭／法蘭，再根據(jù)絕對(duì)距離進(jìn)行測(cè)量，在核對(duì)距離的過(guò)程中，對(duì)列表中大的彎頭、連續(xù)轉(zhuǎn)角等特征，結(jié)合地形地貌和經(jīng)驗(yàn)，利用管道探測(cè)工具，逐步進(jìn)行確定［1］。

2）缺陷開(kāi)挖驗(yàn)證。根據(jù)確定的大致位置，利用數(shù)據(jù)列表中特征及相對(duì)距離進(jìn)行缺陷點(diǎn)開(kāi)挖驗(yàn)證，從而精確定位缺陷點(diǎn)的位置，流程如圖1所示。

圖1　缺陷查找驗(yàn)證流程圖

在實(shí)際的缺陷驗(yàn)證過(guò)程中，應(yīng)對(duì)開(kāi)挖的缺陷類(lèi)型、深度、時(shí)鐘方向等實(shí)際測(cè)量值與檢測(cè)報(bào)告數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證缺陷位置的準(zhǔn)確性［2］。缺陷驗(yàn)證應(yīng)充分考慮檢測(cè)時(shí)檢測(cè)運(yùn)行情況及檢測(cè)工具的檢測(cè)精度和可信度，相互印證。

3.2缺陷評(píng)價(jià)

對(duì)管道金屬損失的缺陷評(píng)價(jià)主要是指缺陷管道剩余強(qiáng)度的評(píng)價(jià)，主要包括對(duì)體積型缺陷、平面型缺陷、彌散損傷缺陷、幾何缺陷、機(jī)械損傷缺陷進(jìn)行的評(píng)價(jià)。漏磁檢測(cè)主要是檢測(cè)體積型金屬缺陷，常利用軟件進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)方法多采用ASME B31G等標(biāo)準(zhǔn)，而ASME B31G是較先進(jìn)的一種標(biāo)準(zhǔn)［3］，其中的零級(jí)及一級(jí)評(píng)價(jià)又是針對(duì)批量處理的兩種方法，但零級(jí)評(píng)價(jià)相對(duì)較保守，具體評(píng)價(jià)方法如下［4］：

1）零級(jí)評(píng)價(jià)。公式為：

式中，L為腐蝕缺陷長(zhǎng)度，mm；D為管道直徑，mm；t為壁厚，mm；d／t為腐蝕峰值深度，%；SF為失效應(yīng)力，MPa；Sflow為流變應(yīng)力，MPa；SMYS為最小屈服應(yīng)力，MPa。

通過(guò)軟件計(jì)算出缺陷管道剩余強(qiáng)度，并按各腐蝕缺陷的發(fā)展趨勢(shì)，計(jì)算得出未來(lái)缺陷管道剩余強(qiáng)度，從而根據(jù)管道實(shí)際情況，提出相應(yīng)的缺陷修復(fù)建議。

3.3缺陷修復(fù)

缺陷修復(fù)措施包括換管、絕緣層修復(fù)及加強(qiáng)修復(fù)，具體為：①超出缺陷評(píng)價(jià)范圍的，如腐蝕穿孔、缺陷深度達(dá)到壁厚80%的管段，可在采取預(yù)防措施的基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃安排進(jìn)行換管；②針對(duì)腐蝕程度較小的外部金屬損失，可根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行絕緣層修復(fù)；③根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)缺陷進(jìn)行加強(qiáng)修復(fù)，修復(fù)方式除復(fù)合套筒外，常采用的有AP?PW、CLOCKSPRING等補(bǔ)強(qiáng)材料修復(fù)。缺陷修復(fù)的關(guān)鍵因素主要體現(xiàn)在修復(fù)技術(shù)和方法上，因此加強(qiáng)修復(fù)過(guò)程的監(jiān)督，對(duì)提高修復(fù)效果至關(guān)重要。

4　結(jié)論及建議

管道漏磁檢測(cè)成果主要以檢測(cè)報(bào)告形式體現(xiàn)，除對(duì)缺陷類(lèi)型進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)外，同時(shí)也提供相應(yīng)的開(kāi)挖驗(yàn)證點(diǎn)數(shù)據(jù)以及整條管線的特征數(shù)據(jù)列表，針對(duì)各類(lèi)缺陷程度（腐蝕、凹陷、焊縫異常、制造缺陷等）及相互影響程度，分析總結(jié)出影響管道安全的嚴(yán)重缺陷，并結(jié)合評(píng)價(jià)技術(shù)，提出修復(fù)建議。為最大限度地降低管道風(fēng)險(xiǎn)，建議從檢測(cè)到修復(fù)完成的整個(gè)過(guò)程中，注意應(yīng)盡可能提高檢測(cè)的精確度，檢測(cè)結(jié)果分析應(yīng)全面，保證缺陷位置查找的準(zhǔn)確性。

［1］沈群.腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)在氣田地面生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用［J］.天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2013，7（2）：56-58.

［2］沈群，韓光譜.陰極保護(hù)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)及應(yīng)用［J］.天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2011，5（6）：48-49.

［3］馬彬，帥建.新版ASME B31G-2009管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)性分析［J］.天然氣工業(yè)，2011，31（8）：112-115.

［4］ASME.Manual for Determining the Remaining Strength of Corroded Pipelines［S］.New York：American Society of Mechanical Engineers，2009.

（編輯：蔣龍）

B

2095-1132（2015）06-0046-03

10.3969／j.issn.2095-1132.2015.06.013

修訂回稿日期：2015－11－23

沈群（1976－），高級(jí)工程師，從事天然氣管道檢測(cè)及評(píng)價(jià)工作。E-mail：shenq@petrochina.com.cn。