魏慶明

〔中國石化銷售有限公司華南分公司 廣東廣州 518000〕

成品油管道漏磁檢測數(shù)據(jù)的應(yīng)用分析

魏慶明

〔中國石化銷售有限公司華南分公司 廣東廣州 518000〕

介紹了漏磁檢測技術(shù)的概念、工作原理、簡要發(fā)展歷程并利用漏磁檢測技術(shù)對珠三角成品油管道惠州—媽灣段進(jìn)行了檢測，對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計分析，又選擇部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行了開挖論證，表明該技術(shù)檢測的可靠性較高，對缺陷的危害程度可進(jìn)行量化，效率高，無污染，可實現(xiàn)自動化。對檢測出的較大腐蝕問題做了外界因素分析和雜散電流檢測，表明與管道交叉在管道下方通過的4條地鐵散發(fā)的雜散電流引起了電化學(xué)腐蝕，為此提出了針對性的保護(hù)修補(bǔ)措施，為成品油管道安全運(yùn)行提供了保證。

成品油輸油管道漏磁檢測數(shù)據(jù)分析應(yīng)用

根據(jù)國家行業(yè)規(guī)范要求，成品油管道運(yùn)行一段時間后，必須進(jìn)行全面的檢查。漏磁檢測(MFL)是非常重要和常用的檢測方法。本文利用漏磁檢測技術(shù)對珠三角成品油管道惠州—媽灣段進(jìn)行了檢測，應(yīng)用檢測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行管道存在的缺陷，經(jīng)分析研究，提出了處理措施，對確保管道的安全運(yùn)行有著非常重要的意義。

1 漏磁檢測技術(shù)

管道內(nèi)檢測技術(shù)是將相關(guān)無損檢測(NDT)設(shè)備加在清管器(PIG)上，將原來用作清掃的非智能設(shè)備改為具有信息采集、處理、存儲等功能的智能型管道缺陷檢測器(SMARTPIG)，通過清管器在管道內(nèi)的運(yùn)動，達(dá)到檢測管道缺陷的目的。早在1965年美國Tuboscopc公司就已將漏磁通的無損檢測技術(shù)成功應(yīng)用于油氣長輸管道的內(nèi)檢測。漏磁通：凡不按鐵芯所規(guī)定的磁路流動的一切其他磁通，稱為漏磁通。漏磁檢測技術(shù)：利用漏磁通原理，將永磁鐵產(chǎn)生強(qiáng)磁場通過導(dǎo)磁介質(zhì)使鐵磁性管道的管壁磁化到飽和程度，在管壁圓周產(chǎn)生一個磁回路場，當(dāng)管壁上存在異常時，部分磁力線將穿過管壁產(chǎn)生漏磁，通過磁敏探頭檢測漏磁場就可以發(fā)現(xiàn)管道缺陷。在所有管道內(nèi)檢測技術(shù)中，漏磁通檢測歷史最長，因其能檢測出管道內(nèi)、外腐蝕產(chǎn)生的體積型缺陷，對檢測環(huán)境要求低，可兼用于輸油和輸氣管道，間接判斷涂層狀況，應(yīng)用范圍廣泛。由于漏磁通量是一種相對的噪音過程，即使沒有對數(shù)據(jù)采取任何形式的放大，異常信號在數(shù)據(jù)記錄中也很明顯，其應(yīng)用相對較為簡單。值得注意的是，使用漏磁通檢測儀對管道檢測時，需控制清管器的運(yùn)行速度，漏磁通對其運(yùn)載工具的運(yùn)行速度相當(dāng)敏感，雖然目前使用的傳感器替代傳感器線圈降低了對速度的敏感性，但不能完全消除速度的影響。該技術(shù)在對管道進(jìn)行檢測時，要求管壁達(dá)到完全磁性飽和。通過測量被磁化的鐵磁性材料表面泄漏的磁場來判定管壁缺陷的大小。因此，測試精度與管壁厚度有關(guān)，厚度越大，精度越低，其適用范圍通常為管壁厚度不超過12 mm。漏磁原理示意見圖1。

圖1 漏磁原理示意圖

管道漏磁檢測技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了標(biāo)準(zhǔn)清晰度、傳統(tǒng)清晰度、檢測器、高清晰度檢測器、三軸高清檢測器、周向磁場檢測器等階段，近期又出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)磁場檢測器。我國管道漏磁檢測技術(shù)經(jīng)歷三個階段：自主研制開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)清晰度檢測器，并將其系列化；合作開發(fā)的高清晰度檢測器；自主研發(fā)的三軸高清檢測器。高清晰度漏磁檢測器系統(tǒng)組成見圖2。

圖2高清晰度漏磁檢測器系統(tǒng)組成

2 被檢測成品油管道的基本情況

被檢測的珠三角成品油管道建于2004年，2006年建成投產(chǎn)，管道經(jīng)過建成區(qū)和人口密集區(qū)?；葜?媽灣段管線總長度為102.163 km，管道規(guī)格為Φ323.9 mm×6.4 mm，管道材質(zhì)X52；陰極保護(hù)類型為外加電流。管線輸送介質(zhì)為汽油和柴油兩種油品，采用常溫密閉輸送工藝，管道最大操作壓力為9.5 MPa。2016年4月由某特種設(shè)備檢測研究院對惠州—媽灣段成品油管線進(jìn)行了漏磁檢測。該次檢測使用Φ323.9 mm漏磁檢測器，是高清晰度漏磁檢測器，漏磁通道數(shù)量為120 通道,探頭周向通道間隔為8.52 mm,檢測器軸向采樣速率為3.33 mm/次，滿足GB/T 27699—2011《鋼制管道內(nèi)檢測技術(shù)規(guī)范》中的高清晰度漏磁檢測器技術(shù)指標(biāo)要求。

檢測過程記錄的詳細(xì)信息見表1。

表1 檢測數(shù)據(jù)信息

3 檢測數(shù)據(jù)和開挖驗證情況

通常將管道最大允許操作壓力與計算得到的異常處的最大安全壓力的比值稱為預(yù)估維修比(ERF)，預(yù)估維修比是判定異常嚴(yán)重程度的重要依據(jù)。

該次管道漏磁檢測共檢測出存在金屬損失2 149 處，其中管體內(nèi)部金屬損失776 處，管體外部金屬損失1 373 處，最嚴(yán)重的金屬損失深度達(dá)到管道公稱壁厚的52.6 %。在采用ASME B31G—2012 標(biāo)準(zhǔn)對報告中金屬損失缺陷進(jìn)行完整性評價后，發(fā)現(xiàn)ERF值大于1 的缺陷有4 處，即需要立即維修的金屬損失點有4 處。詳細(xì)數(shù)據(jù)見表2。根據(jù)全線金屬損失點分布情況，并結(jié)合現(xiàn)場實際工況，合理優(yōu)化選擇了3 處金屬損失點進(jìn)行了開挖驗證。以惠州站為里程起點，媽灣站為里程終點，金屬損失點的開挖里程分別為74 427.8 m、80 834.1 m、85 600.6 m，依次稱作1號、2號和3號開挖點。開挖全過程由業(yè)主單位工作人員進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)督確認(rèn)。開挖驗證結(jié)果顯示，特征名稱、檢測里程、鐘點方向、定位里程距離、所在管段前后環(huán)焊縫距離等重要信息全部吻合。與漏磁檢測相比較，在開挖里程74 427.8 m 處金屬損失深度誤差為+0.1%，在里程80 834.1 m 處金屬損失深度誤差為 0，里程85 600.6 m 處金屬損失深度誤差為-0.6 %。需立即維修的金屬損失點檢測數(shù)據(jù)損失點深度的統(tǒng)計詳見表2。

表2 需立即維修的金屬損失點檢測數(shù)據(jù)

4 金屬損失統(tǒng)計分析

從表3金屬損失點在內(nèi)/外壁分布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中可知，外壁金屬損失共1 373 處，內(nèi)壁金屬損失 776 處，總計2 149 處，外壁金屬損失點的數(shù)量大于內(nèi)壁金屬損失數(shù)量。具體情況見表3和圖3、圖4。圖3 金屬損失分布柱狀圖表現(xiàn)了金屬損失沿管道檢測里程的分布情況，橫坐標(biāo)表示檢測里程，縱坐標(biāo)表示金屬損失點的數(shù)量，柱狀表示金屬損失不同深度的比例。

表3 不同金屬損失點深度的統(tǒng)計

注：損失點深度用損失金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計。

圖3金屬損失分布柱狀圖

圖4 需維修的金屬損失點的平面分布圖

根據(jù)ASME B31G—2012 金屬損失剩余強(qiáng)度計算和ERF評估可知，此次檢測所得金屬損失點中有4 處需要立即進(jìn)行維修，五年內(nèi)管線需要維修的金屬損失點有55處，其中外壁腐蝕52處，內(nèi)壁3處。檢測中發(fā)現(xiàn)在70～90 km處腐蝕點最多，金屬損失深度超過30 %的腐蝕點均位于此處，而且在2號開挖點處發(fā)現(xiàn)，存在雜散電流引起的電化學(xué)腐蝕，而該段管線存在明顯而且較大腐蝕問題。

5 外界因素分析

2012年6月24日，由某管道工程公司在惠州—媽灣段管線70km處的測試樁旁進(jìn)行了雜散電流24 h測試，利用雜散電流檢測(SCM)系統(tǒng)和PCM 管道電流測繪系統(tǒng)得到的結(jié)果見圖5。

圖5 管道的測試結(jié)果

檢測結(jié)果表明：該處管道雜散電流大小在24 h內(nèi)存在明顯的時段區(qū)別，在00:41至05:24 時段，管中電流穩(wěn)定，幾乎不存在雜散電流。在05:24至次日00:41 時段，管中電流波動很大，存在明顯的雜散電流干擾情況。從地鐵運(yùn)行時間表得知其運(yùn)行時間為6:30至23:00，和管道存在雜散電流干擾的時段完全一致，表明管道受雜散電流干擾的源頭為地鐵線路。

在管道的70～90 km范圍內(nèi)，有4條地下鐵路與管道交叉，從管道下方通過。地下鐵路運(yùn)行時有部分雜散電流選擇電阻率較低的管線從管道外防腐層薄弱處流入管道。盡管是一部分雜散電流，但對管道的陰極保護(hù)的影響足以對管道造成嚴(yán)重腐蝕。通過SCM 軟件對里程074+846、 075+161、076+651、078+703測試樁的雜散電流進(jìn)行計算分析，結(jié)果表明，4個樁位中075+161處雜散電流最大，在兩側(cè)方向逐漸減小，說明在這區(qū)間有雜散電流流出點，位置應(yīng)在075+161號樁附近。管道單位曾采取一些排流的措施，但從漏磁檢測結(jié)果來看，效果不理想，管道腐蝕較嚴(yán)重。

6 處理措施

一是開挖維修。對ERF 值大于1 的4處金屬損失點立即進(jìn)行了開挖維修，先進(jìn)行除銹打磨處理，將B型套筒永久性焊接在缺陷點管道上，焊接后借助磁粉探傷、液體滲透檢測對焊接進(jìn)行無損檢測，以確保焊縫的完整性。確認(rèn)合格后進(jìn)行粘彈體防腐，并使用電火花檢漏儀進(jìn)行檢漏，確認(rèn)無漏點后回填恢復(fù)。

二是采取陰極保護(hù)措施。①在地鐵1號線、3號線、4號線、5號線4處與管道交叉處增設(shè)排流措施，采用排流器加鋅帶的方式進(jìn)行排流；②在靠近雜散電流最大的062+953白泥坑閥室增設(shè)陰極保護(hù)站，采用針對地鐵雜散電流干擾研發(fā)的智能抗干擾恒電位儀，配合029+361處坪山閥室陰極保護(hù)站和媽灣末站場陰極保護(hù)站對全線管道進(jìn)行保護(hù)；③在雜散電流干擾嚴(yán)重段埋設(shè)了18個智能遠(yuǎn)傳測試樁，測試樁每3 h采集5組通電電位、斷電電位、交流干擾電壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測。

采取以上措施后，管道通電電位正向偏移得到了很好抑制，全線得到了較為有效的陰極保護(hù)；增設(shè)排流措施處干擾電壓從原來的-15V降到-4V，效果明顯；通過遠(yuǎn)傳測試樁實時采集雜散電流干擾數(shù)據(jù)，方便分析決策，為徹底解決該段陰極保護(hù)問題提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

7 結(jié)論

(1)漏磁檢測對在役成品油管道的檢測可實現(xiàn)自動化，可靠性較高，對缺陷的危害程度能進(jìn)行量化評估，獲得很高的檢測效率且無污染。在實際應(yīng)用中要注意的是，由于管道被磁化后完全消除磁性需要一段時間，在此期間如管道改線等需注意對焊接的影響。

(2)70～90 km處管道受雜散電流影響嚴(yán)重，金屬損失深度超過30 %的腐蝕點均位于此處，存在地鐵雜散電流引起的電化學(xué)腐蝕。管道采取了一些針對性陰極保護(hù)措施保護(hù)電位得到改善，但管道必須繼續(xù)開展腐蝕防護(hù)系統(tǒng)的檢測與評價，強(qiáng)化必要措施加以保護(hù)。

[1] 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T 27699—2011 鋼質(zhì)管道內(nèi)檢測技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[2] 中國石油天然氣集團(tuán)公司.Q/SY 1267—2010 鋼制管道內(nèi)檢測開挖驗證規(guī)范 [S].北京：石油工業(yè)出版社,2010.

[3] 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T 21246—2007 埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測量方法[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

2017-06-02。

魏慶明(1970—)，男 ，1994年畢業(yè)于華東理工大學(xué)無損檢測專業(yè)，助工，現(xiàn)從事輸油管道管理工作(2009年第2期《石油庫與加油站》發(fā)表《成品油管道路由選擇》)。