張 龍，趙盼婷，杜國強，趙 馨

（中國石油長慶油田分公司第三輸油處，寧夏銀川 750006）

姬塬外輸總站于2009 年11 月建成投運，站內(nèi)工藝管網(wǎng)錯綜復(fù)雜。因前期未建設(shè)陰極保護系統(tǒng)和監(jiān)測技術(shù)手段的缺乏，經(jīng)過多年運行，站內(nèi)管道腐蝕日益加劇，先后發(fā)生過多次原油泄漏事件，安全環(huán)保態(tài)勢的日益嚴峻，埋地管網(wǎng)腐蝕治理和防范工作刻不容緩。2022年為推進姬馬集輸作業(yè)區(qū)的建設(shè)，場站技術(shù)人員針對近年來站內(nèi)埋地管線腐蝕泄漏情況進行了梳理排查，依據(jù)SY/T 0087.1—2018《鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕評價標準埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評價》、SY/T 0087.2—2012《鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕評價標準 埋地鋼制管道內(nèi)腐蝕直接評價》等標準對站內(nèi)管道進行風(fēng)險等級分類，應(yīng)用低頻導(dǎo)波檢測技術(shù)對高風(fēng)險管段采取開挖驗證的方式進行檢測[1]。

1 低頻導(dǎo)波檢測技術(shù)及原理

1.1 低頻導(dǎo)波檢測技術(shù)的由來

MsS 技術(shù)（磁致伸縮效應(yīng)）是自20 世紀90 年代初，由美國西南研究院（SwRI）的無損檢測團隊經(jīng)過近20年的研究與開發(fā)，并取得多項美國專利技術(shù)的一種新型檢測技術(shù)。作為一種全新的、成熟的檢測技術(shù)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于多種工業(yè)領(lǐng)域中，用于各種管網(wǎng)快速和低成本的檢測和長期狀態(tài)監(jiān)測。

1.2 低頻導(dǎo)波檢測技術(shù)的原理和應(yīng)用

MsSRv5 長距離超聲導(dǎo)波腐蝕檢測系統(tǒng)采用磁致伸縮效應(yīng)（是指鐵磁性材料由于外加磁場的變化，其物理長度和體積都要發(fā)生微小的變化，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮效應(yīng)）。

MsS 技術(shù)產(chǎn)生的是一種機械彈性波，能沿著結(jié)構(gòu)件有限的邊界形狀傳播并被構(gòu)件邊界形狀所約束、所導(dǎo)向，因而稱為MsS 超聲導(dǎo)波，MsS 超聲導(dǎo)波的產(chǎn)生主要基于鐵磁性材料的磁致伸縮效應(yīng)，見圖1。

圖1 導(dǎo)波檢測原理示意圖

MsS 超聲導(dǎo)波在管道中有縱波、扭力波、彎曲波形三種模式，但在管道頻散曲線中唯有扭力波的聲速是恒定不變的，不隨MsS 超聲導(dǎo)波的頻率改變而變化，而且扭力波只在固體中傳播，管道內(nèi)傳輸?shù)囊后w對其傳播特性沒有任何影響，故MsS 技術(shù)在管道檢測中采用扭力波模式。

2 管道腐蝕位置預(yù)測及開挖點選取

管道腐蝕位置預(yù)測需結(jié)合站內(nèi)工藝管道流程圖、站內(nèi)管網(wǎng)建設(shè)資料、管道近年來失效情況以及管道內(nèi)外腐蝕可能發(fā)生的區(qū)域進行。

2.1 管道內(nèi)腐蝕

內(nèi)腐蝕位置預(yù)測是通過識別管道中潛在積水或固體雜質(zhì)的位置，并以此預(yù)測受檢管道最可能發(fā)生內(nèi)腐蝕的位置。預(yù)測腐蝕位置前需收集管道公稱直徑、壁厚、材質(zhì)、埋深、油品分析、操作工況等數(shù)據(jù)。內(nèi)腐蝕主要影響因素有積水因素、固體雜質(zhì)積聚因素、流動條件因素及微生物因素等[2]。

2.2 管道外腐蝕

考慮到姬塬外輸總站前期未針對站內(nèi)管網(wǎng)建立陰極保護系統(tǒng)，管道外腐蝕主要受金屬材質(zhì)、管線周圍環(huán)境因素、外防腐層狀況等影響，其中外腐蝕主要影響因素應(yīng)為外防腐層狀況。

2.3 開挖點選取

本次導(dǎo)波泄漏檢測將在全站范圍內(nèi)選取15 個點進行開挖驗證，如檢測過程中發(fā)現(xiàn)站內(nèi)管道整體或該區(qū)域腐蝕嚴重，將適當(dāng)增加開挖點，以達到預(yù)期效果。開挖點選取應(yīng)結(jié)合調(diào)查資料中錯邊、咬邊嚴重的焊接接頭、使用中發(fā)生過泄漏的位置，并結(jié)合管道內(nèi)腐蝕位置識別及外腐蝕位置識別選取管道低洼點、管道紊流變化處、無流動管件處、三通位置、外防腐層破損處及雜散電流干擾嚴重處等。

2.4 現(xiàn)場開挖后管道的內(nèi)外腐蝕情況

施工人員現(xiàn)場開挖過后發(fā)現(xiàn)各處開挖點下方管道呈現(xiàn)了不同程度的腐蝕狀況，其中以未做防腐措施的全面腐蝕和管道內(nèi)外部環(huán)境差發(fā)生的小孔腐蝕為主，管道腐蝕部位均呈現(xiàn)紅棕色。

3 現(xiàn)場檢測情況及檢測結(jié)果

3.1 現(xiàn)場檢測情況

現(xiàn)場檢測點基坑開挖后，為確保測量數(shù)據(jù)準確，對管道表面進行了簡單的處理，對15 處檢測點逐一實施了低頻導(dǎo)波檢測。

3.2 檢測結(jié)果

經(jīng)過對檢測結(jié)果分析，15 處開挖驗證點中有7 處出現(xiàn)腐蝕缺陷信號，占總數(shù)的46.67%，下面選取3 處進行分析：（1）喂油泵出口匯管管段（表1）；（2）姬一聯(lián)進站管道后進地下彎頭管段（表2）；（3）聯(lián)絡(luò)線來油流量計進口匯管管段（表3）。

表1 喂油泵出口匯管低頻導(dǎo)波檢測

表2 姬一聯(lián)進站管道后進地下彎頭低頻導(dǎo)波檢測

表3 聯(lián)絡(luò)線來油流量計進口匯管低頻導(dǎo)波檢測

4 低頻導(dǎo)波檢測技術(shù)在輸油場站的實用性分析

4.1 MsS 超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)的優(yōu)點

（1）實用性強，檢測速度快。雖然MsS 超聲導(dǎo)波的傳播特性很復(fù)雜，但只要正確選擇MsS 超聲導(dǎo)波模式和頻率，并控制其傳播方向，MsS 超聲導(dǎo)波可以從其傳感器位置沿著管道快速傳播，瞬間完成幾十甚至上百米長管道的100%管道體積掃描檢測。

（2）檢測結(jié)果較為直觀，可以將檢測結(jié)果直接傳輸至設(shè)備顯示屏，便于技術(shù)人員第一時間讀取檢測情況，進行管道狀況分析。

（3）檢測設(shè)備簡單輕巧，機動性強，在場站內(nèi)部應(yīng)用時較為方便，不需開挖較大的基坑。

（4）檢測結(jié)果不受焊接接頭形式的影響，除對焊接縫外，還能檢測T 形接頭及所有角焊縫。

（5）對焊縫內(nèi)危險性缺陷（包括裂縫、未焊透、未熔合）檢測靈敏度高。

（6）檢測過程后，易耗品極少，檢測成本低。

4.2 MsS 超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)的缺點

MsS 超聲導(dǎo)波檢測出的缺陷是指腐蝕或裂紋所占管道橫截面積損失量的百分比（圖2），而不是沿壁厚方向的腐蝕深度和管道的真實厚度值，不能檢測出小的孤立的腐蝕坑，因此，具有以下局限性：（1）不能測量管道的真實殘余壁厚或最小壁厚；（2）不能區(qū)分管道的內(nèi)外壁損傷；（3）不能確定缺陷的形狀和尺寸；（4）只能檢測深度大于壁厚70%的軸向裂紋；（5）不能穿越法蘭檢測。

圖2 可被檢測管道類型

靈敏度受其他因素影響。例如MsSRv5 長距離超聲導(dǎo)波腐蝕檢測系統(tǒng)的最高檢測靈敏度為0.7%，在實地檢測時，隨著管道腐蝕的嚴重程度增加，信號的衰減增大，系統(tǒng)的信噪比降低，其可靠靈敏度為2.0%～5.0%，而低于1%的腐蝕都被噪聲信號所淹沒無法發(fā)現(xiàn)（圖3）。

圖3 無法發(fā)現(xiàn)的缺陷類

5 結(jié)語

低頻導(dǎo)波檢測技術(shù)在輸油場站應(yīng)用的優(yōu)勢雖較為明顯，但也存在一定的缺點，僅對直管段的應(yīng)用效果較為明顯，為確保管道所有部位得到有效檢測，建議同漏磁檢測、焊縫超聲相控陣檢測、壁厚測定等檢測方式一同應(yīng)用，確保站內(nèi)管道腐蝕減薄情況全面掌握，腐蝕泄漏風(fēng)險得到有效管控和治理。