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1 無損檢測技術(shù)概述及其在天然氣管道中的作用

1.1 無損檢測技術(shù)概述

無損檢測技術(shù)是一種在不損壞被檢測對象使用性能及結(jié)構(gòu)特征的前提下，借助聲、光、電、磁等介質(zhì)對被檢測對象中是否存在結(jié)構(gòu)缺陷或者材質(zhì)不均勻等問題進行檢測，并將缺陷的大小位置等信息進行判定顯示的檢測技術(shù)。無損檢測技術(shù)的使用并不會對被檢測對象造成任何結(jié)構(gòu)上的損傷，同時也為結(jié)構(gòu)缺陷的全面查找提供了一種全新的方式。除此之外，無損檢測技術(shù)還可以應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的監(jiān)控工作中，能夠有效防止因為產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量不過關(guān)而引發(fā)的不利后果。目前，無損檢測技術(shù)可以分為常規(guī)和非常規(guī)兩類，其在諸多行業(yè)中都有著十分廣泛的應(yīng)用。

1.2 無損檢測技術(shù)在天然氣管道中的作用

一般情況下，在天然氣的長輸送管道投入運行3年后，就需要使用無損檢測技術(shù)對管道整體進行檢測。無損檢測技術(shù)在天然氣管道內(nèi)的應(yīng)用能夠在不損壞天然氣管道的結(jié)構(gòu)性能及維持其正常運輸狀態(tài)的基礎(chǔ)上，對天然氣管道的內(nèi)部和外部缺陷進行全面的檢測，極大降低了天然氣管道的維護成本。此外，無損檢測技術(shù)的使用可以實時反饋天然氣管道的缺陷位置等信息，以便相關(guān)維護人員采取針對性的措施彌補天然氣管道的結(jié)構(gòu)缺陷，繼而提高天然氣管道的總體防護能力。因此，天然氣輸送環(huán)節(jié)的安全性就得到了較大的保障，極大地降低了因為天然氣管道腐蝕原因而造成的泄漏甚至是爆炸事故發(fā)生的概率。

2 無損檢測技術(shù)在天然氣管道中的實際應(yīng)用

2.1 射線無損檢測技術(shù)

射線無損檢測方式是將電磁輻射能量和電磁波作為檢測介質(zhì)，在射線穿透被檢測對象后，與被檢測對象內(nèi)部的材料介質(zhì)發(fā)生相互作用，同時這種相互作用會因為物質(zhì)性質(zhì)之間的差異而表現(xiàn)不同，從而得到程度各異的感光，獲取檢測位置的管道缺陷影像，然后對影像進行有效分析，就可以得出該位置存在缺陷與否及缺陷的具體信息。該項技術(shù)可以應(yīng)用于范圍較小且相對復(fù)雜的缺陷檢測中，其最終檢測得到信息的可靠性也相對較高。該技術(shù)主要用于檢測天然氣管道的氣焊、電弧焊等焊接工作的接頭，其能夠在局部厚度條件較差及氣孔的缺陷檢測中獲得優(yōu)秀的檢測效果，最終得到的缺陷信息包含了缺陷數(shù)量、大小、位置等。但該技術(shù)在具體的應(yīng)用過程中也存在著使用上限的限制，即射線管功率數(shù)值會影響檢測結(jié)果，并且照相的角度會直接影響檢測結(jié)果的可靠程度。另外，由于射線自身存在著一定程度的輻射，工作人員在使用過程中需要做出適當(dāng)?shù)姆垒椛涮幚怼?/p>

2.2 遠場渦流無損檢測技術(shù)

在天然氣的鐵磁性管道中會出現(xiàn)一種獨有的遠場渦流現(xiàn)象，這是一種可以穿透管壁的低頻率渦流，以此為基礎(chǔ)誕生的遠場渦流無損檢測技術(shù)，探測設(shè)施主要由和管道同軸的激勵和檢測螺線管線圈構(gòu)成。一般情況下，當(dāng)使用該設(shè)施進行檢測時，檢測線圈的位置通常位于距離激勵線圈約兩倍天然氣管道內(nèi)部直徑及以上的遠場區(qū)域內(nèi)。和常規(guī)的渦流檢測技術(shù)相比，遠場渦流無損檢測技術(shù)極大地克服了趨膚效應(yīng)。而且與其他性質(zhì)的無損檢測技術(shù)相比，遠場渦流無損檢測技術(shù)能夠全面檢測天然氣管壁外表面上存在的缺陷，并且外界因素對其檢測工作的影響程度較低。但是需要注意的是，該項無損檢測技術(shù)信號較為微弱，檢測速度和效率相對較低，這也正是該項技術(shù)發(fā)展速度緩慢的主要原因。當(dāng)前國外的企業(yè)已經(jīng)制造出該項無損檢測技術(shù)的產(chǎn)品并投入使用，如Russell公司制造出的See Snake遠場渦流無損檢測設(shè)施（見圖1），其對天然氣管道的缺陷檢測精度達到了5%。

圖1 Russell公司See Snake遠場渦流無損檢測設(shè)施

2.3 電磁超聲無損檢測技術(shù)

天然氣管道在運行的過程中，除了因為腐蝕等原因產(chǎn)生管道結(jié)構(gòu)缺陷，在制造和焊接的環(huán)節(jié)中也會產(chǎn)生裂紋缺陷。電磁超聲無損檢測技術(shù)對天然氣管道的裂紋缺陷檢測具有十分良好的效果，該方式基于電動力學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)知識，其工作原理見圖2。首先，在導(dǎo)電金屬的表面上放置激勵線圈，線圈會因為自身的交變磁場對金屬產(chǎn)生作用，并在其表面層內(nèi)感應(yīng)出渦流。其次，渦流可以和位于試件上的另一處恒定外磁場產(chǎn)生相互作用，最終產(chǎn)生與渦流頻率完全一致的超聲波。上述過程的逆轉(zhuǎn)便是超聲波的接收過程。電磁超聲無損檢測設(shè)施主要包括電磁超聲換能器、激勵和接收裝置三個組成部分。該項無損檢測技術(shù)可以根據(jù)換能器線圈形狀和布置方面的差異，靈活地產(chǎn)生包含水平剪切波、表面波等的各類模型。該項無損檢測方式的顯著優(yōu)勢之一是檢測速度較快，在管道中激發(fā)的超聲波可以在短時間內(nèi)圍繞試件傳播幾周甚至十幾周，顯著縮短了整體檢測工作所需要花費的時間。而且使用該項技術(shù)檢測鋼管縱向缺陷時，不需要旋轉(zhuǎn)探頭和工件。除此之外，該項無損檢測技術(shù)所用設(shè)施機械結(jié)構(gòu)較為簡單。但是該技術(shù)的轉(zhuǎn)化效率較低，且電磁超聲輻射模式較寬，很容易受到提離的影響，制約了其發(fā)展。

圖2 電磁超聲無損檢測技術(shù)原理圖

2.4 磁粉無損檢測技術(shù)

該項無損檢測技術(shù)是借助鐵磁性材料在磁場環(huán)境中被磁化后會在管道的表面缺陷位置產(chǎn)生磁漏，以此為基礎(chǔ)對管道內(nèi)部開展探傷處理。簡而言之，就是將鐵磁型材料放置在N極和S極之間，其周圍會產(chǎn)生相應(yīng)的磁力線，在鐵磁性材料外觀均勻的情況下，磁力線彼此之間會呈現(xiàn)相互平行的狀態(tài)。相反的，如果天然氣管道內(nèi)部存在裂痕或氣孔等缺陷問題，磁力線粒子在穿過這一位置時就會發(fā)生改變。分析通過磁力線發(fā)生改變的位置可以有效確定管道缺陷的具體位置。該項技術(shù)目前主要應(yīng)用在天然氣壓力管道焊縫的無損檢測中，其主要的檢測儀器是便攜式的磁軛探傷儀。

3 結(jié)束語

天然氣管道的安全穩(wěn)定運行對我國社會經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展和人們的日常生活具有重要意義，但在其生產(chǎn)制造、運行過程中卻會因為諸多因素的影響而出現(xiàn)裂紋等缺陷或者結(jié)構(gòu)問題。無損檢測技術(shù)可以在不損壞天然氣結(jié)構(gòu)特性及維持其正常運轉(zhuǎn)的前提下，對其內(nèi)外結(jié)構(gòu)缺陷做出全面的檢測和分析。磁粉無損檢測、射線無損檢測等作為目前最常用的無損檢測技術(shù)，會隨著相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展而逐漸完善，從而擴大無損檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍，更好地維護天然氣管道的安全穩(wěn)定運行。