清管器研究及應(yīng)用現(xiàn)狀

申偉

摘 要：在石油行業(yè)中，清管器的作用十分重要。清管器種類繁多，了解不同清管器的功能和原理有助于在實(shí)際工程中合理選擇應(yīng)用。其中應(yīng)用比較廣泛的智能清管器主要基于渦流檢測(cè)技術(shù)、超聲波檢測(cè)技術(shù)以及漏磁檢測(cè)技術(shù)。但是由于技術(shù)的復(fù)雜性，使得智能清管器的應(yīng)用還具有局限性。

關(guān)鍵詞：清管器研究;應(yīng)用現(xiàn)狀

1 清管器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

①清管器在管道內(nèi)運(yùn)行可能因各種不同的原因而失效或堵塞，例如：清管器卡在彎頭處，清除的沉積物積聚在清管器前，推動(dòng)流體繞流清管器，清管器彎曲變形，因磨損而導(dǎo)致密封性下降等。清管器卡堵使管道流量下降，甚至導(dǎo)致整條管道堵塞，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。因此徹底解決清管器的卡堵問(wèn)題非常重要;②清管器運(yùn)行速度決定了清管器的運(yùn)行時(shí)間和清管效果，而又取決于清管器兩端的壓降。因此，在清管作業(yè)中，減小清管器阻力并取得良好的清掃、密封效果，是提高清管效率的重要內(nèi)容。

2 清管器種類及應(yīng)用

根據(jù)具體功能，清管器通常分為 2 類：常規(guī)清管器，主要進(jìn)行管道的除垢清潔;智能清管器，通過(guò)渦流、超聲和漏磁等技術(shù)對(duì)管道進(jìn)行內(nèi)檢測(cè)，檢測(cè)管道內(nèi)部的變形、腐蝕、機(jī)械損傷等。

2.1 常規(guī)清管器

2.1.1 根據(jù)材料劃分

常規(guī)清管器根據(jù)自身材料可以分為橡膠清管器、剛體式皮碗清管器、聚氨酯清管器。橡膠清管器通常由氯丁橡膠制成，根據(jù)直徑大小又可以分為細(xì)實(shí)心球清管器和空腔注水的空心球清管器。剛體式皮碗清管器的軸心由剛體制成，根據(jù)皮碗的形狀又可以分為單向運(yùn)行和雙向運(yùn)行的皮碗清管器，是 3 種清管器中技術(shù)最成熟的。聚氨酯清管器由聚氨酯制成。3 種清管器有各自適用的管道環(huán)境，橡膠清管器通過(guò)能力強(qiáng)但是清除能力差。皮碗清管器密封性能好，但是通過(guò)能力較差，不適用于較易發(fā)生卡堵的管道。聚氨酯清管器具有很高的強(qiáng)度、極佳的耐磨性能，通過(guò)能力強(qiáng)。根據(jù)清管器的特點(diǎn)，針對(duì)特定的管道需要選擇適合的清管器，以避免發(fā)生卡堵導(dǎo)致資源的浪費(fèi)。

2.1.2 根據(jù)結(jié)構(gòu)劃分

根據(jù)結(jié)構(gòu)劃分，清管器可以分為普通心軸式清管器、剛體式皮碗清管器、柔軸式清管器、變直徑心軸式清管器。普通心軸式清管器由一根心軸和心軸上分布的若干個(gè)皮碗或圓板組成，與管道內(nèi)壁形成多個(gè)密封面，可有效地清除管道內(nèi)部的各種沉積物。皮碗型清管器密封性強(qiáng)于圓板型清管器，但不能雙向運(yùn)行，一旦卡堵需要反向解堵。剛體式皮碗清管器的心軸由剛體制成，通過(guò)能力差。柔軸式清管器的心軸由能夠發(fā)生彈性變形的材料制成，通過(guò)能力強(qiáng)。變直徑心軸式清管器由直徑不同的心軸制成，適用于 2 種不同管徑的管道中，針對(duì)變直徑管道具有較好的適用性。旁通心軸式清管器具有泄壓閥，能夠避免管內(nèi)壓差過(guò)大。

2.2 智能清管器

2.2.1 渦流智能清管器

渦流檢測(cè)技術(shù)是基于電磁感應(yīng)原理發(fā)展而來(lái)的管道無(wú)損內(nèi)檢測(cè)技術(shù)。利用管道磁化后內(nèi)壁缺陷處非均勻磁場(chǎng)引起的渦流分布變化產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)向檢測(cè)線圈接通交流電繼而產(chǎn)生垂直于被檢測(cè)物體表面的交變磁場(chǎng)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，如果被檢測(cè)物體存在缺陷，將導(dǎo)致檢測(cè)線圈內(nèi)的電阻產(chǎn)生變化，通過(guò)渦流換能器將變化信息傳遞出來(lái)，進(jìn)行信號(hào)處理和分析并與正常情況下的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，判斷有無(wú)缺陷。渦流檢測(cè)靈敏度較高，檢測(cè)速度快，能夠較好地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。目前我國(guó)已經(jīng)研制出多種類型的渦流檢測(cè)器，并且已經(jīng)投入使用。

2.2.2 超聲波智能清管器

超聲波檢測(cè)技術(shù)的核心是利用超聲波脈沖發(fā)射原理，通過(guò)超聲波傳感器向管壁垂直發(fā)射超聲波脈沖，根據(jù)時(shí)間先后，探頭能夠接收到兩次回波，最先接受到管道內(nèi)表面反射的回波，然后再接收到管壁缺陷處或者管壁外表面發(fā)射的回波。對(duì)先后兩次接收到的回波的時(shí)間差進(jìn)行分析，就可以得到管壁的厚度和缺陷的深度，確定缺陷處具體的位置。超聲波檢測(cè)技術(shù)原理相對(duì)簡(jiǎn)單并且相對(duì)于渦流檢測(cè)技術(shù)而言，對(duì)于材料的敏感性小，適應(yīng)性高，能夠?qū)Ω鞣N管徑的管道進(jìn)行檢測(cè)而且檢測(cè)精度高，所以在國(guó)內(nèi)外都得到了迅速發(fā)展。

2.2.3 漏磁檢測(cè)清管器

目前，渦流檢測(cè)由于自身特點(diǎn)在應(yīng)用中尚存在一些技術(shù)難題，超聲波檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)精度高，但是對(duì)于環(huán)境要求高，需要耦合劑等輔助手段。而漏磁檢測(cè)技術(shù)在檢測(cè)管道金屬缺失的同時(shí)還能夠記錄和識(shí)別管道全線特征和管道修復(fù)的歷史記錄，對(duì)于管道的異常裂紋還有一定的識(shí)別作用。與渦流檢測(cè)和超聲波檢測(cè)相比，漏磁檢測(cè)技術(shù)精度高、靈敏性強(qiáng)、檢測(cè)范圍廣、受外界干擾程度低，是目前應(yīng)用最廣的內(nèi)檢測(cè)技術(shù)。

2.2.4 其他類型的清管器

除了上述 3 種應(yīng)用比較廣泛的內(nèi)檢測(cè)技術(shù)及裝置，還有陰極保護(hù)電流測(cè)繪內(nèi)檢測(cè)技術(shù)、旋轉(zhuǎn)漏磁內(nèi)檢測(cè)技術(shù)、免清管和變形檢測(cè)的內(nèi)檢測(cè)技術(shù)以及高通過(guò)性管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)等新型技術(shù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)的清管器技術(shù)在不斷的向前發(fā)展，并且清管器的種類也越來(lái)越多，但是需要注意的是，無(wú)論哪一種清管器都要有可靠的工具預(yù)測(cè)和判斷清管器在管道內(nèi)的運(yùn)行狀況，不能只根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行判斷。所以說(shuō)，因此，建立科學(xué)的理論體系輔助清管器的運(yùn)行，為清管器的選用提供科學(xué)依據(jù)，亦是清管器發(fā)展的重要方向之一。

參考文獻(xiàn)：

[1]祝愨智，段沛夏，王紅菊，等.全球油氣管道建設(shè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2015，34（12）：1262-1266.

[2]龔文，何仁洋，趙宏林，等.國(guó)外油氣管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的前沿應(yīng)用[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2013（4）：24-26.