盧判，王佳峰，張強(qiáng)，王新蒼，邊疆(吐哈油田技術(shù)監(jiān)測(cè)中心特種設(shè)備檢驗(yàn)公司，新疆 鄯善 838202)

1 概述

Pipescan外漏磁檢測(cè)系統(tǒng)英國銀翼公司生產(chǎn)的一種用來檢測(cè)管道內(nèi)、外部腐蝕的檢測(cè)設(shè)備，該系統(tǒng)以漏磁原理為基礎(chǔ)，檢測(cè)過程無需停產(chǎn)，可快速對(duì)管道本體存在的內(nèi)外部金屬損失缺陷進(jìn)行掃查，操作方便，檢測(cè)過程中安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)低。本文以縱向可調(diào)式掃查探頭(108～273 mm)和主機(jī)組成的檢測(cè)系統(tǒng)為研究對(duì)象，研究了系統(tǒng)的校準(zhǔn)以及影響系統(tǒng)檢測(cè)效率和準(zhǔn)確率的因素。

2 系統(tǒng)的校準(zhǔn)研究

2.1 標(biāo)準(zhǔn)管試件

分別制作了Φ159×8 mm、Φ219×18 mm 標(biāo)準(zhǔn)管試件各一件，管道周身分別加工有深度為壁厚 20%、40%、60%、80%的矩形槽，標(biāo)準(zhǔn)管試件的規(guī)格尺寸，如圖1所示。

圖1 Φ159×8 mm和Φ219×18 mm標(biāo)準(zhǔn)試件

2.2 傳感器的校準(zhǔn)

Pipescan漏磁檢測(cè)系統(tǒng)的傳感器陣列由6個(gè)霍爾傳感器并聯(lián)，左右分別3個(gè)，與主機(jī)的6個(gè)報(bào)警燈一一對(duì)應(yīng)。在檢測(cè)時(shí)，掃查發(fā)現(xiàn)缺陷的傳感器相對(duì)應(yīng)的報(bào)警燈會(huì)立刻發(fā)生聲光報(bào)警。默認(rèn)由左至右的報(bào)警燈對(duì)應(yīng)的通道分別為1#～6#。通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)刻槽管道進(jìn)行掃描來對(duì)6個(gè)通道進(jìn)行驗(yàn)證，找到相對(duì)應(yīng)的靈敏度最高的通道。規(guī)定缺陷深度遞增掃描方向?yàn)閽卟檎较颍涀鯶，檢測(cè)門檻值為 Z 值；缺陷深度遞減的拉行掃描方向?yàn)閽卟榉捶较?，記?F，檢測(cè)門檻值為 F 值。推出掃描動(dòng)作為 T，檢測(cè)門檻值為T值；拉回掃描動(dòng)作為 L，檢測(cè)門檻值為L值。分別對(duì)兩種試件進(jìn)行檢測(cè)，分別記錄不同通道在不同深度缺陷的報(bào)警臨界門檻值，對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析如圖2、圖3所示。

圖2 Φ159×8 mm通道效果圖

圖3 Φ219×18 mm通道效果圖

從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以看出，隨著缺陷深度的增加相對(duì)應(yīng)的缺陷門檻值也逐漸增加，在檢測(cè)40%壁厚缺陷的時(shí)候性能表現(xiàn)的較為均衡，5個(gè)通道信號(hào)可信度都很高，1#通道無論對(duì)何種深度的缺陷進(jìn)行檢測(cè)時(shí)候均不理想。總體檢測(cè)性能評(píng)測(cè)中，6#通道檢測(cè)的效果最為理想，適合檢測(cè)所有人工缺陷。

從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以看出，18 mm壁厚的鋼管檢測(cè)時(shí)各通道對(duì)缺陷的漏磁信號(hào)敏感程度出現(xiàn)了較大的差距，可能由于壁厚接近漏磁檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)范圍上限(19 mm)，管道的磁化程度不夠。相對(duì)于8 mm壁厚鋼管的相同百分比壁厚的缺陷，18 mm壁厚缺陷檢測(cè)時(shí)門檻值更高，說明系統(tǒng)靈敏度對(duì)深度大的缺陷檢測(cè)效果更好。

3 管道外壁漏磁影響因素研究

3.1 檢測(cè)方向的影響

從上圖1～2、1～3可以看出，漏磁檢測(cè)中T推和L拉對(duì)缺陷的掃查影響不大，兩個(gè)方向的門檻值較為接近，在實(shí)際檢測(cè)中可以通過重復(fù)多次的掃描來進(jìn)行削減，達(dá)到檢測(cè)信號(hào)聲光報(bào)警的穩(wěn)定。

3.2 內(nèi)外壁缺陷的影響

分別測(cè)試Φ159×8 mm、Φ273×7 mm錐形孔管件的20%t、40%t 的內(nèi)外壁表面缺陷，從外壁進(jìn)行掃查。為保證檢測(cè)效果，掃描方法用掃查效果最佳的6#號(hào)通道進(jìn)行正方向和反方向的掃查，并記錄下各方向檢測(cè)的最大T值和L值，試驗(yàn)測(cè)得兩管件的內(nèi)外壁表面缺陷在正反掃描方向上的最大門檻值如表1、表2所示。

表1 159×8錐孔結(jié)果圖

表2 273×7錐孔結(jié)果圖

由對(duì)比可知，管徑不同的試件檢測(cè)結(jié)果靈敏度基本相似，說明管道的曲率對(duì)檢測(cè)效果不會(huì)產(chǎn)生較大的影響。20%t的內(nèi)表面缺陷較之外表面更難掃查出來。對(duì)比內(nèi)外表面缺陷而言，漏磁檢測(cè)40%t缺陷的所需靈敏度始終高于20%t缺陷的檢測(cè)靈敏度；外表面缺陷的檢測(cè)門檻值要高于內(nèi)表面缺陷的檢測(cè)門檻值，外表面的檢測(cè)敏感程度也高于相同尺寸的內(nèi)表面缺陷， 18 mm壁厚缺陷內(nèi)外對(duì)比會(huì)更高[1]。

3.3 缺陷形狀的影響

管道中可能存在的缺陷會(huì)有各種不同形態(tài)，有自然腐蝕的點(diǎn)狀、錐形孔，也有沖刷形成槽，項(xiàng)目試驗(yàn)中采用錐形孔與平底孔作為參考進(jìn)行對(duì)比各類缺陷的檢測(cè)效果以及信號(hào)特征，在Φ159×8 mm 試件上加工20%、40%、60%、80%的錐形孔和平底孔進(jìn)行掃查。

對(duì)管道上的錐孔及平底孔缺陷進(jìn)行正方向和反方向的掃查檢測(cè)，記錄每個(gè)缺陷不同方向上的最大檢測(cè)門檻值，報(bào)警信號(hào)消失后繼續(xù)提高門檻值驗(yàn)證此信號(hào)的準(zhǔn)確性，根據(jù)檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果繪制缺陷與門檻值的關(guān)系曲線如圖5、圖6所示。

圖5 錐形孔門檻值示意圖

從圖4、5可以看出，相同試件上的同類型缺陷，隨著缺陷深度增加檢測(cè)門檻值基本呈線性遞增，檢測(cè)方向?qū)z測(cè)門檻值影響不大。

圖4 平底孔門檻值示意圖

為了更好的說明缺陷形狀不同帶了的檢測(cè)效果差異，在相同深度時(shí)的檢測(cè)門檻值平均值作為該深度的參考值，得出對(duì)比曲線如圖6所示。

圖6 平底孔、錐形孔對(duì)比

從圖2—3可以看出，對(duì)于同一試件管道平底孔缺陷的檢測(cè)門檻值始終高于錐形孔缺陷，漏磁檢測(cè)對(duì)平底孔缺陷更為敏感。

3.4 防腐厚度的影響

Pipescan漏磁檢測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)品性能中說明可以直接檢測(cè)防腐層小于6.0 mm的管道，為驗(yàn)證實(shí)際檢測(cè)效果，自制防腐層進(jìn)行檢驗(yàn)。以常見3 PE防腐層最小厚度為準(zhǔn)，如表3所示。

表3 防腐層厚度

T180型聚乙烯防腐層單層厚度0.80 mm，對(duì)Φ159×8標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵進(jìn)行人工纏繞防腐，在纏繞層數(shù)為2、3、4、5、7分別對(duì)自制矩形槽進(jìn)行測(cè)量，得到缺陷的20%、40%、60%、80%深度缺陷的最大門檻值，結(jié)果如表4所示，由曲線圖7更容易得出：

圖7 防腐層厚度影響

表4 測(cè)量門檻值

隨著防腐層厚度的逐漸增加，檢測(cè)相同缺陷的最大門檻值基本呈線性遞減，防腐層厚度超過4.0 mm時(shí)，掃查探頭最靈敏的6#通道對(duì)20%T、40%T缺陷基本不敏感，換言之，防腐層厚度超過4.0 mm時(shí)，漏磁檢測(cè)發(fā)出聲光報(bào)警時(shí)缺陷當(dāng)量將高于腐蝕深度40%T，同時(shí)也會(huì)降低40%T當(dāng)量以內(nèi)的缺陷檢出率。為了得到更好的檢測(cè)效果，低于3.0 mm的防腐層可推薦直接漏磁檢測(cè)，滿足DN<500 mm管道加強(qiáng)級(jí)防腐形式，適合油田油氣管道的直接檢測(cè)。

4 結(jié)語

文章研究主要得出以下結(jié)論：

(1) 6#號(hào)通道掃查靈敏度最高，信號(hào)最可靠，更適合檢測(cè)。隨著缺陷深度的增加，系統(tǒng)檢測(cè)的門檻值也相應(yīng)增加，檢測(cè)的信號(hào)也越強(qiáng)，檢測(cè)門檻值與缺陷的深度基本呈線性遞增；檢測(cè)工藝和檢測(cè)效果均適合檢測(cè)大于等于20%t的管道缺陷；

(2)壁厚小的管道的檢測(cè)穩(wěn)定性優(yōu)于壁厚大的管道，檢測(cè)方向?qū)z測(cè)結(jié)果影響較?。煌獗砻娴臋z測(cè)敏感程度也高于相同尺寸的內(nèi)表面缺陷，漏磁檢測(cè)對(duì)平底孔缺陷更為敏感；

(3) 低于3.0 mm的防腐層可推薦直接漏磁檢測(cè)，滿足DN<500 mm管道加強(qiáng)級(jí)防腐形式，適合油田油氣管道的直接檢測(cè)。