长输油气管道内检测技术

摘要：管道内检测技术是国内外公认的管道内检测的最有效方法。管道在服役过程中经由管内介质、管道外壁土壤、环境腐蚀等形成管道内外壁腐蚀及裂纹，随着管道服役时间的增加，管道受环境和内部介质压力的影响，容易产生应力集中区域。基于以上问题，本文对长输油气管道内检测技术的研究进展进行了分析，总结了管道铺设服役期间产生的缺陷类型及与之相对应的管道内检测技术特点，对管道内检测技术国内外相关研究现状、检测原理进行归纳总结，并提出了管道内检测技术的未来展望。

关键词：长输油气管道；内检测技术

1长输油气管道内检测技术应用要点

1.1漏磁内检测技术

管道内检测技术是国内外公认的管道最有效的检测手段，全面推广管道内检测技术可为管道完整性评价提供理论数据支撑，指导管道运输的安全平稳运行。管道漏磁内检测技术是目前应用最为广泛、检测数据最为稳定的检测技术。漏磁检测器通过永磁铁对管壁进行磁化，形成磁饱和。励磁结构与管壁形成磁回路，当管壁没有缺陷时，磁力线均匀通过管壁；当管壁存在缺陷时，磁力线被缺陷挤压，形成漏磁场，并由磁敏元件检测出，形成漏磁信号。国内的中油管道检测技术有限公司、沈阳仪表科学研究院、清华大学及沈阳工业大学等均针对管道漏磁内检测技术开展了工程应用。

上图1为某管线管道漏磁内检测结果与现场开挖验证结果。开挖点检测里程为17761.5m，缺陷为管道外部金属损失，壁厚7.5mm，深度12%w（w为壁厚），长度87mm，宽度87mm；开挖点的实际里程为17761.5m，深度13.4%w，长度95mm，宽度160mm。管道漏磁检测技术对管道宏观缺陷具有较好的检测效果，通过开挖定位证明管道漏磁检测设备对缺陷具有较好的定位结果。管道漏磁检测技术可有效识别、量化宏观腐蚀缺陷，对于管道微小裂纹检测能力较差、无法检测应力集中的区域，需要结合多种管道内检测设备完成微小裂纹及应力集中等检测。

1.2超声波内检测

超声波内检测技术的原理是利用金属表面可以反射和传播超声波的原理，通过内置的检测器发射超声波信号，信号经过管道内壁和外壁的一系列反射之后再次被探头捕捉到，通过超声波传播的时间差来计算可能出现的缺陷类型和大小。目前应用较为广泛的超声波检测器有超声直波检测器和超声横波检测器两种。有研究针对压力管道的检测问题提出并完成了一套完整的涵盖密封和耐外压功能的超声波内检测智能球壳结构设计。一部分为内球体，另一部分为外壳。经过在管道内实际应用表明，超声波球形检测器通过弯曲管道、倾斜管道和竖直管道时，均能顺利到达出口处，无卡堵，运动姿态稳定，能够采集沿途各种信息、判断缺陷的存在、实现精确定位。还有研究以长输大口径油气管道的全自动超声波检测为依据，总结了全自动超声波检测试块的设计思路及试块中各人工反射体的作用，阐述了全自动超声波检测试块的加工、检验及试块检测验证的质量控制程序，为全自动超声波检测人员提供了技术参考。

1.3电磁声波检测

电磁超声检测是一种无需耦合剂的点式测厚技术，可以直接检测金属壁厚，实现在线高温检测，但其只能逐点采集数据，检测速度慢。利用电磁场在被检测材料中产生超声波，通过接收器检测这些超声波来表征异常，其优势在于无需耦合液，适用于液体和气体管道，检测准确度高。降噪技术是提高电磁声波传感器系统可靠性的关键步骤。

1.4涡流检测技术

涡流检测技术原理：对导电性材料施加由交流电形成的初级交变磁场，材料内部会感应出涡流，若材料内部存在裂纹、腐蚀等缺陷，则此处的涡流会发生畸变。通过检测涡流分布的变化可分析涡流分布特征与缺陷类型之间的对应关系，从而得到材料内部的缺陷形状、深度等信息。涡流检测技术对材料的导电性、渗透性、缺陷形状敏感，且具有非接触性、设备轻便、功耗低、检测速度快等优点，已广泛应用于管道裂纹检测。影响涡流检测结果的因素主要有检测频率、被测材料的电导率与磁导率、检测线圈尺寸与边缘效应、提离效应、材料分层等。对于使用单一频率的涡流检测而言，由于集肤效应的存在，只能检测导电性材料的表面或近表面缺陷。为此，在常规涡流检测基础上发展出了多频涡流检测、远场涡流检测、涡流阵列检测、脉冲涡流检测等技术：①多频涡流检测具有多个工作频率和通道，降低了各类信号之间的区分难度，兼顾了缺陷识别和轴向定位；②远场涡流检测将励磁与检测线圈置于远场涡流效应区，激励的涡流能穿透管壁，可有效检出管道内外壁缺陷和壁厚减薄的情况，灵敏度较高，但无法区分缺陷所处的具体内、外表面，且检测速度较低；③涡流阵列检测将多个线圈排列成特定的阵列，扩大了扫查覆盖区域，改善了探头与试件的电磁耦合，大幅提高了检测效率；④脉冲涡流检测采用方波等脉冲信号进行激励与检测，信号频谱成分丰富，较好地解决了检测灵敏度与检测深度难以兼顾的问题。

1.5数字化检测技术

数字化检测是常用的管道检测方法，通过获取管道内部图像信息来评估其破损情况。传统的人工方式存在主观性强和效率低下的问题，因此引入自动识别技术成为研究的重点。机器视觉技术结合自动检测识别技术，可实现对管道内壁的自动检测。通过数字化检测，利用先进的图像处理算法和机器学习方法，实现管道内部图像的自动检测和缺陷识别。相较于传统的人工方式，这种自动化方法具有客观性高、效率高的优势。北京交通大学王耀东研究团队致力于裂缝智能检测，通过融合局部和全局信息的预处理技术，成功实现了对管道裂缝的准确检测。采用高效的数据处理和分析方法，为管道安全评估和维护提供了重要的技术支持。上海交通大学的王永雄研究团队提出了一种分层分割算法，用于管道缺陷的处理和区分。利用全局阈值对目标图像进行分割，并根据分割图像的几何形状和尺寸对不同类型和尺寸的缺陷进行区分。

2长输油气管道内检测技术的准确性方法分析

（1）采用先进的检测技术。数字化与智能化技术，利用远程监控、无人机巡检、红外线探测等数字化、智能化手段，实现对油气管道的全程监控。可以显著提高检测的效率和准确性，减少人为错误。高精度传感器技术，采用更为灵敏和可靠的光纤传感器、声纳传感器和化学传感器，实时监测管道内压力、温度、流速等参数，以及管道壁面的振动和声音，提高泄露检测的准确性和实时性。无损检测技术，利用计算机X射线成像（CR）、数字射线成像（DR）、红外热成像、超声相控阵检测、超声导波检测等无损检测技术，对管道内部的缺陷进行精确检测，避免对管道造成破坏。（2） 完善检测标准和流程将长输油气管道内的检测标准提高到新的水平，不仅限于正常运营情况下的检查，还包括对临时管道、老旧管道等的专项检查，确保所有管道都具备良好的安全性能。制定科学合理的检测计划，明确检测的时间、地点、方法、人员等要素，确保检测工作有序进行。加强对检测过程的监督和记录，确保检测数据的真实性和完整性。

3结束语

目前，在役长输油气管道数量巨大，管道穿越的地质条件复杂，早期的施工工艺不佳且服役年限较长，管道已经进入事故多发期，因此围绕管道检测开展相关研究刻不容缓。管道内检测技术在检测机理与实际应用中已取得了较大进展，面对长输油气管道运行过程中产生的腐蚀缺陷、裂纹及应力集中区等风险因素，需综合运用多种检测技术共同完成长输油气管道完整性评价，建立、健全管道内检测方案，从而提升我国管道内检测技术的精度指标，保障我国能源安全运行。

参考文献

[1]侯文峰.无损检测技术在压力管道检验中的综合应用研究[J].现代工业经济和信息化，2021，11（6）：142-144.

[2]杨雄.直轮驱动式管道检测机器人结构设计及动态特性研究[D].中北大学，2021.

[3]吴为臻.内支撑式管道机器人运动机构与检测装置研究[D].西京学院，2022.