長輸管道內(nèi)腐蝕檢測施工技術(shù)研究

隋鵬飛(北京興油工程項目管理有限公司，北京 100083)

0 引言

長輸管道內(nèi)腐蝕檢測技術(shù)是在非智能清管器上安裝各種無損檢測設(shè)備變成智能型管道內(nèi)部缺陷檢測器，通過智能檢測器在管道內(nèi)的運動，進(jìn)行管道內(nèi)部信息采集、處理和存儲，以達(dá)到檢測管道內(nèi)部缺陷的目的[1]。管道內(nèi)檢測是管道完整性管理的重要內(nèi)容和核心技術(shù)，是確定管道腐蝕情況、制定管道維修決策、保證管道安全性和完整性的必要手段[2]。由于漏磁檢測對檢測環(huán)境要求不高，能夠準(zhǔn)確檢測出管道因內(nèi)部和外部腐蝕而產(chǎn)生的缺陷及其位置，可同時兼用于油氣長輸管道，是目前管道工業(yè)中歷史最悠久、應(yīng)用最成熟的一項內(nèi)檢測技術(shù)。

1 長輸管道內(nèi)檢測工作原理

漏磁檢測工作原理即為通過鋼絲刷導(dǎo)磁將鐵磁性的管道壁被永磁鐵磁化飽和，與被測管壁形成磁回路，當(dāng)管壁上存在裂紋、焊疤等缺陷時，缺陷處就會有磁力線會穿出管壁產(chǎn)生漏磁；當(dāng)管壁完好無缺陷時，磁場均勻分布無漏磁。通過漏磁檢測器的磁敏探頭檢測收集漏磁數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)曲線信息進(jìn)行分析處理便可確定管道缺陷的種類、大小、位置及腐蝕程度。

漏磁檢測器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。檢測器一般都采用萬向節(jié)連接的節(jié)狀結(jié)構(gòu)，便于順利通過管道彎頭，勵磁鋼刷與管壁接觸完成永磁鐵、磁軛和管壁的閉合磁路。檢測器整個裝置在管道內(nèi)的運行是通過在動力節(jié)上安裝稍大于管道內(nèi)徑的橡膠碗阻塞管道氣體介質(zhì)流動而產(chǎn)生前進(jìn)推力。檢測器主探頭能夠拾取管壁缺陷處的漏磁信號，管道內(nèi)外壁的缺陷損失利用ID/OD探頭進(jìn)行區(qū)分，里程輪能夠檢測定位信號，計算機節(jié)完成檢測、定位信號供電、儲存和處理。測量節(jié)在管壁周向排列多個能夠檢測不同方向漏磁場的磁敏探頭。磁敏探頭數(shù)量越多，設(shè)置越緊密，管壁缺陷處漏磁場的數(shù)據(jù)記錄就會收集的越完整[3]。漏磁檢測器能夠?qū)崟r檢測并記錄金屬管壁及管道附件上的各類異常缺陷信息，后期通過對采集的缺陷信息進(jìn)行智能分析處理來確定管道缺陷類型、精確位置及尺寸大小。

圖1 漏磁檢測器結(jié)構(gòu)

2 長輸管道內(nèi)檢測實施技術(shù)

2.1 線路踏勘設(shè)標(biāo)

清管檢測前的踏線設(shè)標(biāo)工作主要使用尋管儀和手持GPS設(shè)備。發(fā)球端和收球端必須進(jìn)行設(shè)標(biāo)，設(shè)標(biāo)點應(yīng)位于“三樁”附近，設(shè)標(biāo)點間距不超過1 km，并避開彎頭、高壓線、火車道等干擾較大的地域。特殊地段必須設(shè)跟蹤點，人口密集區(qū)、水源區(qū)、河流沖溝穿越兩端均須設(shè)點，使用手持GPS測量儀測量每個設(shè)標(biāo)點的GPS坐標(biāo)并做記錄，保證設(shè)標(biāo)點位于管道正上方。

2.2 管道清管作業(yè)

2.2.1 清管器投運計劃

管道清管本著循序漸進(jìn)，安全穩(wěn)健的總體原則，按清管器清管能力從小到大依次發(fā)送，逐步地清除管道內(nèi)雜質(zhì)，清管次數(shù)不應(yīng)少于6次，防止在清管過程中發(fā)生清管器一次性清除管道內(nèi)雜質(zhì)過多。清管器發(fā)送按照：兩直四碟測徑清管器→鋼刷清管器→雙節(jié)鋼刷清管器→磁力清管器→雙節(jié)磁力清管器→雙節(jié)磁力清管器，實際清管器發(fā)送數(shù)量依據(jù)現(xiàn)場清管效果決定。

2.2.2 清管器發(fā)送及運行

清管器發(fā)送前對流程和閥門開啟狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)，清管器已裝到位置并關(guān)好球筒蓋，打開放空閥門和末端排氣閥門，啟動空壓機，緩慢關(guān)閉放空閥，發(fā)出清管器，關(guān)注發(fā)球筒上壓力表的變化，以確定清管器發(fā)送成功。清管器在以2.0～5.0 m/s范圍內(nèi)的速度運動時，清管效果最為理想，所以清管器的工作壓力為0.2～1.0 MPa，如遇阻可提高其工作壓力，但最大壓力不應(yīng)超過3.4 MPa。

2.2.3 清管器定點跟蹤

由于管線清管具有一定的風(fēng)險性，所以所有清管器清管時，必須進(jìn)行全線跟蹤。全線跟蹤點設(shè)置原則上為首末發(fā)球/收球端、穿跨越兩端及相關(guān)特殊地段，最大跟蹤間距不超過5 km。清管器發(fā)出后，兩組跟蹤人員手持接收機根據(jù)事先設(shè)置的跟蹤點采取交叉跟蹤的方式對清管器進(jìn)行跟蹤。

2.2.4 壓力監(jiān)測

清管器及檢測器運行期間，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)測發(fā)球筒端的壓力變化情況和末端收球筒上閥門的出氣情況，以此判斷清管器在管道內(nèi)的運行情況。如遇異常，應(yīng)及時通知現(xiàn)場跟蹤人員進(jìn)行監(jiān)控并根據(jù)排量推算清管器及檢測器的位置。

2.2.5 清管器接收

收球筒附近設(shè)置警戒區(qū)域并派人值守，收球筒盲板前方嚴(yán)禁駐足停留。當(dāng)確認(rèn)清管器進(jìn)入收球筒后，通知首端停止送氣，全開閥門降低管內(nèi)壓力。在打開收球筒盲板之前，需進(jìn)行首末端壓力確認(rèn)和出氣情況確認(rèn)，確認(rèn)首末端壓力都為零且感覺不到有氣體溢出后，打開收球筒盲板，取出清管器。

2.3 管道內(nèi)腐蝕檢測作業(yè)

管道清管作業(yè)完成后進(jìn)行管道內(nèi)檢測，檢測器發(fā)送前應(yīng)仔細(xì)檢查，確保檢測器開啟數(shù)據(jù)采集功能且工作狀態(tài)完好。管道內(nèi)腐蝕檢測器的發(fā)送、接收程序嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行，腐蝕檢測器的運行跟蹤過程中，跟蹤技術(shù)人員跟蹤間距宜設(shè)為1 km，到達(dá)設(shè)標(biāo)點后至少放置兩個地面標(biāo)記器并準(zhǔn)確記錄通過時間。

管道內(nèi)腐蝕檢測器在以0.5～2 m/s范圍內(nèi)的速度運行時，采集的信號最為理想。因此檢測器運行期間，啟動1～2臺空壓機提供動力源，通過收發(fā)球筒上方的平衡管在球前建立運行背壓，關(guān)閉平衡管上的閥門將清管器發(fā)出，持續(xù)輸送氣量并保持穩(wěn)定，確保檢測器在1～2 m/s速度范圍內(nèi)平穩(wěn)運行。

管道內(nèi)腐蝕檢測器接收后，由專業(yè)檢測人員按操作規(guī)程打開檢測器記錄儀艙蓋，停止記錄儀工作狀態(tài)。取出記錄儀并讀取數(shù)據(jù)，并做好詳細(xì)記錄，并將管線資料、標(biāo)定數(shù)據(jù)、主數(shù)據(jù)移交給數(shù)據(jù)分析工程師對檢測數(shù)據(jù)的質(zhì)量及管線資料的完整性進(jìn)行驗收。管道內(nèi)腐蝕檢測完成后，檢測公司出具《腐蝕檢測數(shù)據(jù)初始報告》。初始報告包含有壁厚損失大于管道正常壁厚的20%以上的金屬損失點的相關(guān)信息，做好維修的準(zhǔn)備，避免風(fēng)險的發(fā)生。

2.4 開挖驗證

根據(jù)《腐蝕檢測數(shù)據(jù)初始報告》中的開挖點信息(選擇2～4個驗證點)，對其進(jìn)行地面定位，并進(jìn)行開挖驗證，使用A4白紙將缺陷拓印，并詳細(xì)注明缺陷的名稱及尺寸大小、壁厚、螺距、參考樁號、介質(zhì)流向。開挖人員應(yīng)認(rèn)真記錄，對開挖的過程，測量結(jié)果、精度符合程度、腐蝕發(fā)生原因分析等進(jìn)行描述，每個缺陷點都應(yīng)配有影像圖、拓印圖和照片，保證一一對應(yīng)存檔。

2.5 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)《腐蝕檢測數(shù)據(jù)處理操作規(guī)程》，檢測公司對腐蝕檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，根據(jù)分析結(jié)果編制《腐蝕檢測數(shù)據(jù)最終報告》，報告中將提供管道上出現(xiàn)的管體金屬損失、管件和管道異常點距地面參考點的距離、距臨近上下游焊縫的距離，周向位置和外觀尺寸等物理量及管體金屬損失、管件及異常點名稱和檢測器記錄的距離。

2.6 含缺陷管道的完整性評價

收集整理高清晰度漏磁檢測得到的所有管道缺陷數(shù)據(jù)，評價方法采用目前國際通用相關(guān)評價標(biāo)準(zhǔn)對管道缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行評價，包括：ASME B31G-1991、RSTRENG、DNV RP-F101。使用含缺陷管道的完整性評價軟件對管道缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行評價。結(jié)合管道的統(tǒng)計分析及缺陷評價結(jié)果，指出管道中存在的問題，統(tǒng)計需要立即維修的金屬損失缺陷點并確定缺陷的維修次序，提供合理的維護(hù)維修建議以及今后管道完整性管理實施的建議。

3 結(jié)語

長輸管道運輸在石油化工產(chǎn)業(yè)中占據(jù)重要地位，腐蝕是油氣輸送管道最主要的缺陷，如未及時發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行修理，往往很容易埋下隱患，發(fā)生管道投產(chǎn)后油氣泄漏，甚至出現(xiàn)爆炸等惡性事故。近年來，我國油氣長輸管道建設(shè)和運行隨著信息智能化技術(shù)的日益成熟取得了跨越式的發(fā)展，長輸管道漏磁內(nèi)檢測技術(shù)也取得了巨大的進(jìn)步[4]。長輸管道需定期開展內(nèi)檢測作業(yè)，清楚掌握管道腐蝕情況，精確捕捉管道缺陷，獲得準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提高管道綜合防護(hù)能力，降低管道運維成本，保障油氣長輸管道安全長效運行。