集输管道腐蚀弱磁检测技术研究_王舒驰.pdf

562023 年 第 3 期测，为集输管道腐蚀检测提供了新的方法。介绍了管道弱磁检测技术的原理，同时利用RD8000和1 弱磁检测原理RTK测绘管道路由，用自制的弱磁检测设备进行信号采集。采弱磁检测是一种不需要对待检工件进行人工磁化，仅利用用自制的管道弱磁检测仪对集输管道进行弱磁检测，分析检地磁场穿过缺陷后产生的磁场变化来达到检测目的的无损检测测到的集输管道的磁感应强度分量dBx、dBy、dBz的波性特14技术。其原理为：铁磁管道在地磁场的作用下会产生磁化，磁征，从而确定腐蚀缺陷点的位置。通过对某集输管道进行弱信号会分布在管道所在的空间范围内，当管道管壁出现腐蚀磁检测并开挖验证证明了弱磁检测技术能够应用于油气田集时，在腐蚀缺陷位置处会出现应力集中，因而导致磁畴组织定输管道。向和不可逆的重新定向，引起磁导率的不均匀分布。在腐蚀缺陷位置，地磁场的磁力线收到阻断，造成在缺陷处形成漏磁随着国家对于能源的需求日益增长，管道目前已成为主要场，自由漏磁场的切向分量H(x)具有极值，而法向分量H(y)改1pp的运输载体，在各个领域都有极其广泛的应用。管道一般埋于变极性且过零点（见图1），且这些现象在工作载荷消除后仍会地下工作，在长期运行以及受到恶劣地质环境的影响，在管道继续保留从而引起空间区域的磁异常分布。通过高精度的磁传周围和上方地形、土壤变化的共同作用下，管道不可避免的会感器，对管道上方的磁信号值进行测量收集，通过管道上方的产生各种缺陷，管道与土壤、水分接触，内部油气含有腐蚀性磁信号分布来判断管道缺陷的位置及特征。2介质会导致腐蚀缺陷的出现。这些腐蚀极其容易泄露等一系列3-5事故。传统的检测技术成本内较高、设备较为复杂，而金属磁记忆检测技术可以实现非接触式检测，检测设备简单、成本低。利用弱磁检测技术对管道腐蚀进行检测，对灾难的预防具有重大意义。弱磁检测技术最早由俄罗斯科学家Dubov在20世纪90年代提出，当时称为金属磁记忆技术，我国在2018年正式提出GB/T 35090-2018无损检测管道弱磁检测方法。利用金属磁记忆效应图1 应力集中、缺陷和损伤区域弱磁信号特征图对金属材料进行应力检测，确定材料是否存在应力集中、腐蚀2 管线基础信息5-7缺陷及其所在位置的一种新型无损检测技术。Jiles DC等建立本次检测管道隶属于中国石油天然气集团塔里木油气田迪了唯象模型来解释力磁的本构关系，提出铁磁性材料力磁效应那作业区所辖的某集输管道，管线全长约6km，管道材质为碳8理论。Wang等在试验结果的基础上结合畴壁运动和位错钉扎钢。采用弱磁检测技术对该管线进行检测。管道基础信息见表910等理论，提出了铁磁性材料的弹塑性力磁耦合模型。Wilson1。通过测定不同检测环境和无励磁条件下地磁场中铁磁材料表面的切向分量By和法向分量Bz，获得了应力和剩余磁信号间的变11化关系，总结得出弱磁检测技术具有在役检测等优点。戴光对爆破试验后破裂的管件进行弱磁检测试验，准确地找出了缺陷12位置，验证了弱磁检测方法的有效性。万强利用弱磁检测仪对燃气管道进行检测，找出了管道的缺陷位置，证明了弱磁检测技术的有效性。冷建成通过对Q235钢圆棒试件进行扭转试验，提出了磁记忆信号的休哈特控制图早期损伤检测方法，为实现表1 管道基本信息表133 管道弱磁检测铁磁性材料早期损伤检测提供了技术支撑。而集输管道由于受非接触式管道弱磁检测过程主要分为三个步骤：首先使用制于管径的影响，传统内检测技术无法实现对该管线的检测。管线定位仪对管线走向和管道埋深进行测绘；其次使用载波相基于金属磁记忆技术在铁磁材料检测的优点，本文将弱磁检测位分差技术依据参考点记录每段待测小区间管道的起点终点技术引入到集输管道的检测中，对某集输管道进行了现场检集输管道腐蚀弱磁检测技术研究王舒驰 夏 崴 汤 龙 潘乐煜 钱启蒙 刘艳军乐山电力股份有限公司 乐山市燃气有限责任公司 西南石油大学57 技术创新GPS坐标；最后使用非接触式管道弱磁检测仪对管道周围的磁场处理电路模块，用于对磁信号数据做出相应的预处理；实时变化进行信号采集。显示与储存模块，用于显示实时波形图与存储检测数据。具体3.1 管线路由及管道埋深测绘情况见图4。采用英国雷迪精确定位管线仪雷迪8000（RD8000）来确定根据管道走向以及标定位位置，利用弱磁检测仪对每段被管线走向以及管道埋深。它主要由特殊信号发射机和接收机两测管道进行不少于3次磁信号采部分组成。其实物图可见图2，右侧发射机与管道和大地连接形集。在采集过程中，检测人员手成等效电路，并给管道施加一特定电信号，左侧接收机内的感持管道弱磁检测仪沿着管道标记应线圈探测到该信号，通过识别信号电流的大小和方向，实现点在管道正上方行走，测量管道管道埋深和走向的确定。测绘管线路由的具体过程：连接发外的磁信号强度。测量时，设备射机，红线接里程（阴保）桩，黑线接地，并将发射机放置与要保持稳定且在身体同一高度，管道平行的位置；开启发射机和接收机，对频率进行调整，同时要保持匀速前进，如图5所使两者频率相同（现场一般使用33kHz）；调整接收机天线模示。式为混合模式，朝着管道大致路线向前行走，根据显示屏上左4 弱磁信号处理与分析右箭头确定管道路由，当左右箭头同时显示并出现埋深距离数将所检测得到的数据导入绘图软件，得到对应管线位置上值时，可以确定接收机位于管道正上方。x、y、z方向上的磁感应强度梯度，横坐标对应管线的里程，数据处理后形成了磁场强度梯度关于里程的波形图见图6。通过对15-17波形特征进行分析，按照dBx、dBy同时出现峰值（方向可以相同也可以相反）且在该位置存在剧烈波动，同时dBz出现峰值的波形特征来确定腐蚀缺陷，最终确定了757m以及798m两处。图2 Rd8000管线仪 与管道位置示意图3.2 管道位置坐标确定图6 特征点波形示意图根据GB/T 35090-2018管道弱磁检测方法规定每段实际5 现场开挖验证检测里程不得大于100m，所以将待测管道划分为里程小于100m将上诉已确认的两处缺陷点757m以及798m两处进行开挖，的多段小区间管段。利用载波相位分差技术（RTK）划分管现场开挖示意图见图7，测试布点实体图如图8以及图9所示，对道，并且对各段小区间的起点和终点进行标记和定位，同时记两处缺陷点进行C扫描，检测结果见图10、图11。录各小区间起点和终点相对参照物（一般为里程桩）的实际里程。在划分及定位待测管道时，遇到标志桩、弯头、堡坎、电缆、及磁场干扰源等，记录其位置坐标和相对里程。检测完成后，将各小区间的GPS坐标从仪器中导出并且结合记录的数据制作出相应的检测信息表。3.3 弱磁检测设备现场检测所使用的的设备是由西南石油大学自主研制的高图7 开挖示意图精度埋地铁磁管道弱磁检测仪，该设备的主要功能为当检测人员行走在管道正上方时，设备自动采集管道的磁场磁感应强度、里程和GPS位置信息，该设备传感器布局与被检管道位置示意图如图3所示，传感器布局参照GB/T 35090-2018 无损检测 管道弱磁检测方法，管道走向为z向，检测设备在被检测管道上方图8 757m处测试布点示意图采集数据，行进方向为z向。3.4 管道弱磁检测图4 弱磁检测设备检测仪器主要包含三个模块：磁信号采集模块；信号图9 798m处测试布点示意图图3 设备传感器布局图5 管道弱磁检测示意图582023 年 第 3 期sensing for stress measurementJ.Sensors&Actuators A Physical,2007,135(2):381-387.6 DUBOV A A.A study of metal properties using the method of magnetic memoryJ.Metal Science&Heat Treatment,1997,39(9):401-405.7 王丽,冯蒙丽,丁红胜,等.金属磁记忆检测的原理和应用J.物理测试,2007(2):25-30.8 Jiles D C,Atherton D L.Theory of the magnetisation process in ferromagnets and its application to the magnetomechanical effectJ.图10 757m处扫描结果 图11 798m处扫描结果Journal of Physics D:Applied Physics,1984,17(6):1265-1281.（1）对757m处进行C扫描发现直管B圈6点钟壁厚异常，在9 WANG Z D,YAO K,DENG B,et al.Theoretical studies of C6位置最小为18.2mm，经C扫描检测复验发现管线底部6点钟位metal magnetic memory technique flux leakage signalsJ.NDT&E 置存在壁厚减薄，最小值为17.29mm，C扫描检测图谱，可以看International,2010,43(4):354-359.作是管道的展开图，蓝色代表20mm及以上，红色代表18mm及10 Wilson J W,Gui Y T,Barrans S.Residual magnetic field 以下，颜色越接近红色说明管道壁厚越薄。sensing for stress measurementJ.Sensors&Actuators A Physical,（2）对798m处经C扫描检测发现管线底部6点钟位置存在2007,135(2):381-387.局部腐蚀减薄，最小值为17.43mm（如所示位置），C扫描检测11 戴光,王文江,李伟.不同构件的磁记忆检测及分析方法研究J.无损检测,2002(06):262-266.图谱，可以看作是管道的展开图，蓝色代表20mm及以上，红色12 万强,牛红攀,韦利明,等.油气管道弱磁力层析无损检测代表18mm，颜色越接近红色说明管道壁厚越薄。技术研究J.应用数学和力学,2014,35(S1):221-225.6 结论13 冷建成,张经纬,高雅田.基于休哈特控制图的磁记忆早期通过对塔里木油气田迪那作业区某集输管道进行弱磁检损伤检测方法J.中国安全科学学报,2017,27(2):81-85.测，通过对磁信号的处理与分析得出以下结论。14 韩烨.管道本体缺陷弱磁检测技术及应用J.管道技术与（1）铁磁管道环焊缝或缺陷处在残余应力及循环载荷的作设备,2019(03):27-30.用下会导致其磁化强度的变化，并且根据磁弹性效应，在缺陷15 任文坚.磁记忆检测基础问题的试验研究D.南昌航空大处的磁感应强度和磁化强度都会相应增加。学,2013.（2）当磁感应强度梯度值dBx、dBy同时出现峰值（方向可16 姚凯.基于金属磁记忆法的铁磁材料早期损伤检测与评以相同也可以相反）且在该位置存在剧烈波动，同时dBz出现峰价的实验研究D.北京交通大学,2014.值的波形特征时判定该特征点存在腐蚀缺陷。17 A.A Dubov.Development of a metal magnetic memory（3）通过弱磁检测的结果，选取了757m以及798m两处作methodJ.Chemical and Petroleum Engineering,2012,47(11-12).为开挖验证点证明了弱磁检测技术用于油气田集输管道的可行性。【参考文献】1 房克栋,张红星,史玉胜,等.浅谈我国油气长输管道检测的现状与发展J.中国石油石化,2016(S2):34.2 胡玉婵.埋地钢管腐蚀及检测技术研究现状J.管道技术与设备,2017(01):43-46.3 封子艳,南蓓蓓,杨志刚,等.不同尺寸双腐蚀缺陷管道剩余强度研究J.油气田环境保护,2015(03):4-8+72.4 郭人毓.大庆炼化原料气外输管道腐蚀检测和评价技术研究D.东北石油大学,2015.5 Wilson J W,Gui Y T,Barrans S.Residual magnetic fiel