油气田钢质管道内检测结果评价方法及分析

油气田钢质管道内检测结果评价方法及分析

刘印华【1】崔迪【2】  廖晨【3】

  国家管网华中分公司武汉输气分公司    湖北省    武汉市     430200

【3】武汉市江夏区东湖路学校湖北省武汉市430200

摘要：目前，我国的油气田工程建设有了很大进展，对钢制管道的应用也越来越广泛。油气管道内检测作为管道完整性管理的关键环节，可为管道事故的预防与合理维护提供科学依据。油气管道是能源输送的重要部件，受输送介质和外界环境的影响，油气管道极易发生腐蚀、泄漏。防腐材料性能是影响油气管道质量的关键因素，从源头上控制防腐材料质量，可以有效提升油气管道的安全性、可靠性和耐久性。

关键词：钢制管道；缺陷；腐蚀；剩余强度

引言

管道泄漏检测方法因原理不同而有诸多分类方法。根据检测对象的不同，管道泄漏检测方法可分为基于管道外部环境、管壁状况及管道内部流体状态3种；根据人为干预程度的不同，管道泄漏检测方法可分为全自动检测、半自动检测及人工检测3种；根据泄漏信号的获取和处理方式不同，管道泄漏检测方法可分为基于硬件、软件2种。其中，基于硬件的检测方法主要有直接观察法、检漏电缆法、放射性示踪法、光纤检漏法；基于软件的检测方法有质量体积平衡法、实时瞬变模型法、压力点分析法、神经网络法、统计分析法等。此外，还有如基于录像、磁通、超声、涡流等投球技术的管内探测球法。文献计量学是图书情报学和信息管理学的一个重要分支学科，作为其他学科的研究工具，能够从宏观角度直观分析某学科研究方向的文献信息，从而为相关研究提供参考。

1油气管道防腐材料检测标准

目前，钢质油气管道防腐层大体可以分为熔结环氧粉末防腐层、聚乙烯防腐层和液体涂料防腐层等，涉及的防腐材料主要有聚乙烯、胶粘剂、环氧粉末、热收缩带（套）、胶粘带及液体涂料等六大类。

2油气田钢质管道内检测结果评价方法

2.1漏磁与超声复合内检测

漏磁与超声的复合内检测可以快速检测缺陷，同时准确评估油气管道的管道壁厚，实现缺陷的定位、定性、定量检测。随着生产技术和检测要求的提高，需要加强不同方法内部之间的相互联系及作用，有效利用资源、节约成本、提高检测效率，因此应信号采集处理系统、控制系统、上位机软件等各个方面进行改进。

2.2热收缩带（套）

三层聚乙烯防腐层的补口防腐蚀层材料一般为聚乙烯热收缩带（套），每一牌号的热收缩带（套）有与其配套的环氧底漆。防腐补口是管道腐蚀防护系统的薄弱环节，直接影响管道平稳安全运行和服役年限。拉伸屈服强度与相对分子质量、密度、结晶度等指标相关，主要表征材料抵抗塑性变形的能力。建议通过聚乙烯改性提高其力学性能，并严格控制回填料的使用。氧化诱导期不合格反映了材料热氧稳定性差，可以通过增加抗氧剂含量提高该性能。

2.3漏磁与涡流复合内检测

将直流漏磁探伤技术与涡流探伤技术相结合，分别发挥漏磁检测对体积型缺陷敏感、涡流检测对平面型微小裂纹缺陷敏感的优势，并利用多源数据融合的方法提升检测的灵敏度、精确性，从而提高对管道微小缺陷的检测能力，是一种复合探伤的新思路。高月辉[34]对漏磁与涡流复合检测技术应用于储罐底板的检测进行了研究，发现两种技术相互配合可以准确判断缺陷位置。将涡流与漏磁复合内检测技术应用于油气管道，可以判断缺陷在管道的内部或外部，提高油气管道的检测效率及准确度。

2.4液体涂料及防腐层

单（双）层熔结环氧粉末防腐层管道补口最常用的液体涂料为液体环氧涂料，这是由于其分子结构中含有的羟基较多，对金属的亲和力强，附着力好。可以看出，液体环氧涂料本身的物性指标都合格，不合格项目主要集中在成膜后的涂层性能。液体环氧涂料涂装时，对底材、施工环境要求较高，施工条件会直接影响防腐涂层质量。建议对底材预处理时，严格达到底材表面的清洁度要求；另外，液体环氧涂料涂敷时，环境温度及湿度条件也要满足施工规范要求，避免在底材表面形成肉眼不可见的薄水膜，从而影响涂层的附着力和耐冲击性。

2.5管道泄漏检测方法

①声学传感法，其工作原理是检测和处理泄漏引起的突发式或连续式声学信号特征，理论基础来源于声拟理论和涡声理论。基于声学传感法的泄漏检测系统先后出现了压力传感器、智能球、小波分析、互相关函数、包络检测、双球、经验模态分解、多模态传感等技术。②光纤传感法，即利用沿管道铺设的光缆来检测泄漏引起的温度和应变的变化。基于光纤传感法的泄漏检测系统先后出现了分布式温度传感、布里渊光纤传感、分布式光纤传感、琼斯矩阵建模、分布式温度梯度传感、光纤布拉格光栅传感等技术。内部计算法分为4种：①压力/流量监测法，基于该方法的泄漏检测系统先后出现了常压技术、小波分析、小波变换、动态压力传感器、非线性抛射体算法、模糊聚类算法、振动声学管道监测、多相流量建模、流量参数分析等技术。②实时瞬态模型法，基于该方法的泄漏检测系统先后出现了计算机模拟、有限元法、批次跟踪、随机处理瞬态建模、自适应估算器、细胞自动机模型、多相流动复杂模型、无量纲变量分析等技术。③平衡系统法，包括体积平衡、质量平衡2种，目前应用较少。④机器学习技术，基于该方法的泄漏检测系统先后出现了动态贝叶斯网络、核支持向量机、回归分类层次模型、管网数字孪生、最小二乘支持向量机、数据挖掘算法、生成式对抗网络框架等技术。目视检查法是由人工或受训犬开展地面目视检查，由机器人实施海底管道检查，以及通过机载先进检测仪器实施空中监测，先后出现了火焰离子化检测器、可调谐二极管激光吸收光谱、无人机、超光谱分辨率拉曼激光雷达、紫外线吸收法光学检测、GIS+热成像等技术。

2.6定期检测

面向快速增长的多场景检测需求，进一步加强对管道微小缺陷检测、应力检测、非常规管道内检测技术的研究。针对三轴高清漏磁检测不能对开口较小的环焊缝未熔合、未焊透、裂纹、小尺寸咬边等缺陷进行检测的难题，需研发微小缺陷检测技术及设备，进一步补强管道复杂缺陷检测短板。焊缝处弯曲应力、轴向应力是发生起裂失效的主要影响因素，管道中心线惯性测量单元检测可以较好地解决弯曲应力检测评估问题，可利用磁致伸缩效应、剩磁条件下磁阻检测、强弱磁场耦合检测等原理或方法研究轴向应力检测的可行性。针对低输量、小口径、几何变形较大等非常规内检测管道，研发智能微型检测、高通过性几何内检测、小口径高通过性金属损失内检测等技术及设备，对非接触式超声共振内检测技术进行可行性研究，解决部分管道无法实施常规内检测的难题。为综合开展环焊缝缺陷检测、载荷检测/监测、多源数据智能综合评价、全生命周期数据管控工作，还需尽快完善相关内检测设备，并进行定期检测跟踪。

结语

常规油气管道内检测技术已相对成熟，能够有效检测与精确量化管道金属损失、几何变形等缺陷，消除大部分安全隐患。各种检测技术有其相应的适用范围及局限性，多种检测方式结合使用可实现检测性能优势互补。随着中国油气管道的发展，检测需求不断提升，对检测设备在实际运行过程中的稳定性也提出了更高要求，今后还需在提高内检测设备的检测能力、服役可靠性、智能数据分析方面开展进一步的研究。

参考文献

[1]杨旭,田鑫荣.油气储运工程过程中管道防腐问题的分析和研究[J].全面腐蚀控制,2023,37(07):116-122.

[2]顾晓婷,王秋妍,孙萍萍等.油气管道剩余强度评价方法适用性研究[J].中国安全生产科学技术,2016,12(12):105-109.

[3]肖国清,阚文华,邓洪波等.基于有限元分析的X80高钢级管道剩余强度计算公式构建[J].中国安全生产科学技术,2016,12(12):110-115.