陳波李文鵬杜東川

(1.中石化油氣管道檢測(cè)有限公司，江蘇 徐州 221008；2.中國(guó)石化集團(tuán)管道儲(chǔ)運(yùn)公司，江蘇 徐州 221008）

輸油管道腐蝕狀況的超聲檢測(cè)系統(tǒng)探討

陳波1李文鵬2杜東川2

(1.中石化油氣管道檢測(cè)有限公司，江蘇 徐州 221008；2.中國(guó)石化集團(tuán)管道儲(chǔ)運(yùn)公司，江蘇 徐州 221008）

本文重點(diǎn)運(yùn)用超聲波檢測(cè)石油輸油管道多種腐蝕現(xiàn)象的系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行介紹,同時(shí)，簡(jiǎn)單扼要論述了超聲波無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)、處理環(huán)節(jié)、存儲(chǔ)環(huán)節(jié)以及分析環(huán)節(jié)的工作原理。

石油輸送管道；腐蝕現(xiàn)象；超聲波檢測(cè)系統(tǒng)

目前，全球范圍內(nèi)，石油輸送管道的設(shè)置通常會(huì)選擇深埋于地下或者是海底，在長(zhǎng)時(shí)期的使用當(dāng)中，由于石油油體繁雜的成分、施工當(dāng)中存在的質(zhì)量隱患、管道周邊的地質(zhì)條件等情況，石油輸送管道的管壁會(huì)出現(xiàn)被腐蝕導(dǎo)致變薄、產(chǎn)生開(kāi)裂，甚至是發(fā)生石油泄漏的危險(xiǎn)隱患。所以，針對(duì)石油輸送管道定期無(wú)損檢測(cè)成為了目前全球各個(gè)國(guó)家重點(diǎn)關(guān)注和探索開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域?，F(xiàn)階段，在我國(guó),中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院成都西南無(wú)損檢測(cè)中心和四川聯(lián)大合作開(kāi)展的石油輸送管道的定期無(wú)損檢測(cè)設(shè)備與技術(shù)的研究工作正在探索當(dāng)中。

在針對(duì)石油輸送管道的腐蝕現(xiàn)象和腐蝕程度所進(jìn)行的無(wú)損檢測(cè)工作中，使用超聲波脈沖的技術(shù)和方式相較于過(guò)去使用的電磁探傷技術(shù)有了很大的進(jìn)步，其優(yōu)勢(shì)在于石油輸送管道內(nèi)的石油液體對(duì)于超聲波來(lái)說(shuō)是非常好的傳遞介質(zhì),但是對(duì)于電磁探傷來(lái)說(shuō)卻會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的困擾和影響。我國(guó)現(xiàn)階段檢測(cè)石油輸送管道腐蝕狀況和程度絕大部分都使用超聲波脈沖技術(shù)，同時(shí)將該種檢測(cè)裝置命名為“超聲波脈沖檢測(cè)管道爬機(jī)”（下文簡(jiǎn)稱(chēng)“爬機(jī)”）。

針對(duì)石油輸送管道的定期無(wú)損檢測(cè)檢測(cè)系統(tǒng)主要構(gòu)成部分有：電源倉(cāng)、驅(qū)動(dòng)及控制倉(cāng)、探頭組件、數(shù)據(jù)采集與處理倉(cāng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)倉(cāng)等構(gòu)成環(huán)節(jié)。所有的構(gòu)成倉(cāng)均按照?qǐng)@筒的形狀進(jìn)行制作,同時(shí)必須進(jìn)行完全的全密封,必須可以承載大小不一的壓力情況、高溫或低溫條件、機(jī)械振動(dòng)，以及較強(qiáng)的抗腐蝕性等。在各個(gè)倉(cāng)與倉(cāng)之間使用萬(wàn)向連接，從而使得超聲波脈沖檢測(cè)管道爬機(jī)能夠靈活自由地穿梭于石油輸送管道內(nèi)，不僅擴(kuò)大了使用范圍，極大地提高了使用效率。

1 探測(cè)傳感器裝置

探測(cè)傳感器裝置的探頭組件上配備了可以承載極限壓力的超聲波探頭,這些超聲波探頭呈現(xiàn)單層或者是交錯(cuò)排列的多層狀態(tài)，數(shù)量上少則幾個(gè)多則幾百個(gè),它們可以直接向管壁進(jìn)行超聲波的發(fā)射與反射信號(hào)的接收；其采樣模式有固定采樣模式、旋轉(zhuǎn)掃描采樣模式等。

除此之外，探頭組件上還分布著大量的電子裝置，用來(lái)傳遞傳感器所發(fā)出的信息。從檢測(cè)頭與輸油管道內(nèi)壁二者間所形成的超聲波脈沖當(dāng)中,被內(nèi)管壁反射了一些超聲波脈沖,通過(guò)輸油管的外壁與周邊介質(zhì)間存在的介面會(huì)產(chǎn)生另一些脈沖。第二次的反射，兩次反射超聲波之間的持續(xù)時(shí)間就是相應(yīng)的管壁厚度,實(shí)際上也是該管道的腐蝕狀況；傳感器與管壁之間的距離可以作為內(nèi)腐蝕和外腐蝕的判斷依據(jù)。

2 電源倉(cāng)、驅(qū)動(dòng)及控制倉(cāng)

電源倉(cāng)與驅(qū)動(dòng)及控制倉(cāng)系統(tǒng)的工作原理是：針對(duì)各個(gè)部位差異組別的工作電源需求由高能電池組合提供，通過(guò)驅(qū)動(dòng)及控制倉(cāng)控制各個(gè)部位電源供應(yīng)的自動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作,從而確保超聲波脈沖檢測(cè)管道爬機(jī)能夠在輸油管中靈活自由地中斷與啟動(dòng)。當(dāng)超聲波脈沖檢測(cè)管道爬機(jī)停止工作或者是要降低速度的時(shí)候就會(huì)自動(dòng)終止能量供給,如果超聲波脈沖檢測(cè)管道爬機(jī)重新開(kāi)始啟動(dòng)工作，就會(huì)自動(dòng)接通能源；電源倉(cāng)與驅(qū)動(dòng)及控制倉(cāng)系統(tǒng)的動(dòng)力源就是管道中流動(dòng)流體的壓力。

3 數(shù)據(jù)采集、處理與存儲(chǔ)倉(cāng)

里程數(shù)據(jù)、超聲波信號(hào)、腐蝕痕跡和位置、溫度信號(hào)等數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)是依靠單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行的。另一種方式是用磁帶來(lái)存儲(chǔ)上述數(shù)據(jù)信息。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的探測(cè)工作中，采取的數(shù)據(jù)信息量非常大，會(huì)遇到比如輸油管道里殘余的焊、鋼條、硬質(zhì)蠟狀物長(zhǎng)期附著在管道壁上填充了管壁腐蝕凹痕，同時(shí)氣泡、油體殘?jiān)鹊拇嬖?都會(huì)導(dǎo)致傳感器的振動(dòng)從而發(fā)出虛假信息，針對(duì)此類(lèi)錯(cuò)誤信息需要在最初的程序設(shè)計(jì)中進(jìn)行事先的研判、篩查、選擇與甄別，最終將保留正確有效的特征性數(shù)據(jù)并將其進(jìn)行存儲(chǔ)，從而進(jìn)行下一階段的研究和探索。

4 定位系統(tǒng)

定位系統(tǒng)的主要工作原理和功能是精確地找出被檢測(cè)輸油管道的具體損壞部位,所運(yùn)用的最佳方式是將內(nèi)定位與外定位搭配統(tǒng)一使用的方式，這種方式可以找出相對(duì)而言更加確切的受損部位。所謂的內(nèi)定位方式就是指在超聲波脈沖檢測(cè)管道爬機(jī)上安裝里程輪裝置,在超聲波脈沖檢測(cè)管道爬機(jī)正常工作運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，里程輪裝置運(yùn)轉(zhuǎn)一周就會(huì)發(fā)射一個(gè)里程信號(hào)作為有效的采集數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)起來(lái)；外定位方式就是指把被檢測(cè)的石油輸送管道分離成已知距離的數(shù)段，在一定的段數(shù)位置之上的地面進(jìn)行信號(hào)發(fā)生器的安裝,爬機(jī)在管內(nèi)工作時(shí)經(jīng)過(guò)這些位置的時(shí)候，超聲波脈沖檢測(cè)管道爬機(jī)中的接收裝置就會(huì)接收到這個(gè)位置信號(hào)并進(jìn)行存儲(chǔ),將這兩種方法結(jié)合起來(lái)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)解析的時(shí)候就會(huì)比較容易確定管道內(nèi)精確的受損部位。在這當(dāng)中，需要特別關(guān)注的是，在上述石油輸送管道檢測(cè)工作開(kāi)始前應(yīng)該使用清管機(jī)設(shè)備對(duì)輸油管道進(jìn)行清理,將存在于管道中的鋼條、焊條、焦油、沙石、蠟狀物等大量有礙物質(zhì)進(jìn)行清理,從而保證檢測(cè)工作高效地開(kāi)展。

現(xiàn)階段，超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)具有效率高、速度快、檢測(cè)深度大、受損定位精確、檢測(cè)高度靈敏、綠色環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，它在現(xiàn)代生產(chǎn)中必定會(huì)得到更加廣泛和深入的應(yīng)用。

[1]鐘豐平,葉宇峰,程茂,白明珠.超聲導(dǎo)波對(duì)不同類(lèi)型管道腐蝕檢測(cè)的適用性研究[J].壓力容器，2010(02).

[2]王海波,賈巧玲,滕延平,韓興平.管道超聲導(dǎo)波腐蝕檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2010(03).

TH122

A

1003-5168(2014)03-0072-01

陳波（1984—），男，漢族，四川南充人，助理工程師，本科，研究方向：管道無(wú)損檢測(cè)。