石油管道无损检测技术及其发展探究

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

于海彬

山东裕龙石化有限公司 265700

摘要

本文对石油管道的无损检测技术进行了深入研究,主要采用了射线检测技术、超声检测技术以及其他辅助方法。通过对石油管道的常见问题进行详细分析,包括裂纹、减薄、穿孔和条状缺陷等,突显了这些问题对管道安全运行的潜在威胁。


关键词

石油管道;无损检测技术;阵列感应

正文


随着石油资源市场需求的增加及石油装置的大型化,输送管道焊接安装质量及管径的大型化已经成为发展大趋势,也是当今便捷的输送方式。石油管道无损检测技术为管道焊接质量提供了保障,近年来也取得了显著进步。文章分别采用射线检测技术和超声检测技术,对管道工程进行无损检测,并对检测数据加以比对分析,梳理两种检测方法的优劣势,以此为无损检测技术在石油管道工程中的应用提供指导作用。

1石油管道无损检测

石油管道无损检测方法,主要有超声检测(UT)、射线检测(RT)、磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)、涡流检测(ET)、超声导波检测(UGWT)等。每种检测技术均有自身的优缺点、适用场景和局限性(比如项目建设期、检维修期和日常检测等),在实际应用中,根据管道适用部位、介质性质、压力等级、材质等实际情况,选择一种或多种检测结合的方法,综合评估检测管道的施工质量,保证管道系统长周期安全稳定运行。

2石油管道常见问题

2.1裂纹

石油管道通常采用碳素钢作为主要材料,碳素钢的适用温度范围为0℃以上至300℃以内。然而,在低温环境下,碳素钢容易发生脆化现象,其出现的概率相对较高。这种钢材脆化现象直接导致了石油管道出现裂纹问题,甚至可能形成裂纹缺口。特别是在极端低温条件下,脆化现象会更加显著,增加了管道在寒冷环境下发生结构破裂的风险。因此,对于管道在不同温度条件下的材料特性和性能进行充分的了解和监测是确保石油管道运行安全的重要步骤。

2.2减薄

石油中富含硫化物、水等腐蚀性物质,这些物质与管道接触后容易发生化学反应,导致石油管道壁因受到腐蚀而发生减薄问题。减薄问题通常表现为一种均匀的腐蚀,分布于石油管道表面,使得腐蚀深度呈均匀状态。这种均匀减薄可能是由于长时间的腐蚀作用引起的,对石油管道的结构稳定性和耐用性都构成了潜在的风险。因此,对于减薄问题的及时监测和有效处理是维护管道完整性和安全运行的重要步骤。

2.3穿孔

石油管道具有高能高压、链长面广、连续作业、以及复杂的工作环境,这些特点使其容易受到违章占压的影响。例如,未经许可在石油管道周边进行取土施工可能导致管道发生穿孔缺陷。穿孔缺陷在深度剖面尺寸上呈现一深一浅的排列,而且缺陷过渡相对平滑。这种情况可能产生严重的安全隐患,因此需要采取措施防止违章行为,确保石油管道的完整性和稳定运行。及时检测和修复穿孔缺陷对于维护管道的健康和安全至关重要。

2.4条状缺陷

石油管道常见的问题之一是条状缺陷,主要集中在石油管道的环焊缝位置。这些缺陷表现为夹渣、未焊透、未熔合、气孔等不规则形状的瑕疵,极大地威胁着石油管道的安全运行。这些条状缺陷可能在焊接过程中形成,对管道的完整性和耐压性构成潜在风险,因此需要及时而准确地检测和处理,以确保石油管道的可靠性和安全性。

3石油管道无损检测技术分析

3.1超声导波检测技术

超声导波检测利用超声波传感器,测定超声波往返于石油管道缺陷之间的时间差和信号幅值。常用设备为MSGW管道缺陷扫查仪与双晶直探头,通过两晶片的倾斜角形成菱形声场,提高缺陷反射信号。选择不同频率和单元提取信号,如对带通透型缺陷的石油弯管,使用solid45单元进行网格划分。超声导波检测具有快速、经济、高灵敏度、准确定位等优势,但依赖液体介质,对管道内流体要求均质,含蜡量低。在不规则缺陷情况下,对信号识别和缺陷定位要求高,需进行多次反射回波。

3.2漏磁在线检测技术

漏磁在线检测技术利用便携磁铁形成石油管道壁上的纵向磁回路场。通过将探头贴合石油管道壁,检测磁场和感应信号,并记录到存储器中,最后通过专业软件进行回放分析。均匀的磁力线分布表示无缺陷,而磁通路变窄、磁力线形变则表示存在缺陷。通过数据融合分析,漏磁在线检测可实现高速、自动化、可靠性高的无损检测。然而,该技术仅适用于铁磁材质、形状简单的石油管道,不适用于闭合型窄裂纹检测以及缺陷类型、严重程度的量化分析。

3.3阵列感应检测技术

阵列感应检测技术使用感应测井三线圈系,穿透涂层直接在石油管道金属内激发涡流场,有效探测金属缺陷的大小、位置和间距。在电导率为10-5S/m107S/m的石油管道外绝缘涂层条件下,为准确测量金属缺陷,使用特定的线圈配置。通过调整线圈间距和位置,可探测单缺陷和小间距双缺陷。该技术优势在于具有小幅度误差、不受噪声干扰、可探测小缺陷的特点,但数据分析较为复杂,要求检测人员具备较高的综合分析能力。

3.4微波点频检测技术

微波点频检测技术以碳素钢石油储运管道为微波波导,通过矩形波导探头和微波矢量网络分析仪进行反射特性分析。技术人员需准备温度稳定、自动校准、扫描时间短的微波矢量网络分析仪。为避免反射波,使用多端口微波矢量网络分析仪,其中一个端口作为激励,其他端口匹配负载。设定分析模式后,连接波导探头和反射电桥,调整扫描频率、扫描点数,并利用标准石油管道进行校准。通过测定对数幅度,实时存储数据并分析最大、最小、均值,判断缺陷位置。微波检测准确、直观,能探测深度较大的缺陷,但在检测期间产生辐射,对操作者和周边环境有一定影响。

4石油管道无损检测技术的发展

4.1高精度

常规的油气管线无损探测技术在实际中的使用精度较低,难以精确地确定油气管线的病害部位和精确判断油气管线的损伤程度。本项目以油气管线为研究对象,将非接触磁检测技术和接触记忆检测技术相结合,实现油气管线的整体精确检测,实现油气管线的整体精确检测。

4.2数字化

未来的油气管线无损检测将向数字化发展,通过对油气管线无损探伤影像和负片影像进行实时比对,保证检验结果与实际管线情况一致,并对无损探伤数字负片进行归类保存,从而达到无损探伤数据的反向复原。在此基础上,以数字化评价体系为基础,实现油气管线的数字化传递和远程评估,拓展了油气管线的非破坏性检测领域。

5结语

在未来的发展趋势中,文章提到了高精度和数字化是无损检测技术的发展方向。结合非接触磁检测技术和接触记忆检测技术,实现对油气管线的整体精确检测。数字化方面,通过实时比对影像和负片影像,减少误判和漏判,实现无损探伤数据的反向复原和远程评估。总的来说,本文对石油管道无损检测技术进行了全面的介绍和分析,为该领域的进一步研究和应用提供了指导和启示。

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