付大為， 馬 強(qiáng)， 郭 鶱， 胡鐵華

（1.機(jī)械科學(xué)研究總院集團(tuán)有限公司， 北京100044；2.國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)河北建投天然氣發(fā)展有限責(zé)任公司， 河北 石家莊050001）

0 引言

油氣管道作為油氣儲(chǔ)運(yùn)重要基礎(chǔ)設(shè)施， 其安全備受社會(huì)關(guān)注。近年來(lái)以高強(qiáng)鋼、大管徑、高壓力、大排量為主的工程建設(shè)越來(lái)越多[1]。 尤其是已建成的大管道Φ1016有：西氣東輸一線、川氣東送、中緬管道、陜京三線、秦沈、中貴及各種聯(lián)絡(luò)線，Φ1016 管道已經(jīng)成為我國(guó)天然氣輸送的主要管道。Φ1016 管道多以X70/X80 為主要材質(zhì)。近年來(lái)出現(xiàn)的早期斷裂爆炸引起了人們的極大關(guān)注。 據(jù)專家分析， 威脅Φ1016 管道早期爆炸的主要原因是環(huán)焊縫缺陷，但國(guó)內(nèi)外對(duì)環(huán)焊縫缺陷極少給出量化結(jié)果，憑經(jīng)驗(yàn)為其分類[2，3]。 本文采用振動(dòng)正交勵(lì)磁檢測(cè)方法，在實(shí)現(xiàn)原型機(jī)及牽拉場(chǎng)性能測(cè)試基礎(chǔ)上，開(kāi)展了工業(yè)級(jí)示范應(yīng)用。 通過(guò)實(shí)際檢測(cè)、數(shù)據(jù)分析、開(kāi)挖驗(yàn)證，證實(shí)了主動(dòng)正交勵(lì)磁檢測(cè)方法各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)， 且實(shí)現(xiàn)了環(huán)焊縫缺陷量化[4-6]。 為高壓大排量大口徑高強(qiáng)鋼特型管道安全運(yùn)維提供了關(guān)鍵技術(shù)及裝備， 為全面實(shí)現(xiàn)完整性管理提供了科學(xué)依據(jù)。

1 某管道內(nèi)檢測(cè)工程

為了全面了解管道現(xiàn)狀、評(píng)價(jià)缺陷控制措施、及時(shí)排除事故隱患、合理利用大修費(fèi)用、實(shí)現(xiàn)管道的科學(xué)管理，而對(duì)管道進(jìn)行三維漏磁/動(dòng)磁內(nèi)檢測(cè)。被檢管道特征參數(shù)：管道外徑-1016mm；輸送介質(zhì)-天然氣；管道材質(zhì)-X70；管道壁厚-17.5mm（21.0mm/26.3mm）；管道類型-螺旋焊縫、直焊縫；管道長(zhǎng)度-150km；投產(chǎn)時(shí)間- 2018 年；設(shè)計(jì)壓力-10MPa。

Φ1016 油氣管道三維漏磁/動(dòng)磁金屬損失裂紋內(nèi)檢測(cè)設(shè)備如圖1 所示，其性能指標(biāo)如表1 所示。

設(shè)備收發(fā)現(xiàn)場(chǎng)如圖2 所示。 檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)運(yùn)行記錄如表2 所示。

圖1 Φ1016 油氣管道三維漏磁/動(dòng)磁金屬損失裂紋內(nèi)檢測(cè)設(shè)備

表1 Φ1016 油氣管道三維漏磁/動(dòng)磁金屬損失裂紋內(nèi)檢測(cè)設(shè)備技術(shù)指標(biāo)

圖2 Φ1016 油氣管道三維漏磁/動(dòng)磁金屬損失裂紋內(nèi)檢測(cè)設(shè)備收發(fā)現(xiàn)場(chǎng)

表2 檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行記錄表

檢測(cè)設(shè)備網(wǎng)描述：里程輪運(yùn)轉(zhuǎn)自如；探頭無(wú)損壞變形；皮碗未見(jiàn)嚴(yán)重磨損； 支撐輪運(yùn)轉(zhuǎn)自如，未見(jiàn)嚴(yán)重磨損。檢測(cè)數(shù)據(jù)情況描述：檢測(cè)里程質(zhì)量：本次檢測(cè)數(shù)據(jù)完整，檢測(cè)數(shù)據(jù)里程為148.568km；檢測(cè)信號(hào)質(zhì)量：本次檢測(cè)信號(hào)質(zhì)量良好，圖像清晰；周向信號(hào)質(zhì)量：收球端頂探頭時(shí)鐘方向?yàn)?2：00，偏差0°。 確認(rèn)此次檢測(cè)成功。

2 1016 三維漏磁/動(dòng)磁金屬損失裂紋檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行性能描述

為了驗(yàn)證此次設(shè)備對(duì)該被檢管道性能匹配成度，給出設(shè)備對(duì)管道全程磁化強(qiáng)度分布情況圖，如圖3 所示。

由圖3 可知，磁化強(qiáng)度為12～18kA/m 之間，完全滿足檢測(cè)要求。

檢測(cè)設(shè)備全程運(yùn)行速度分布情況如圖4 所示。

圖3 被檢測(cè)管道的磁化強(qiáng)度分布情況

圖4 Φ1016 油氣管道三維漏磁/動(dòng)磁設(shè)備運(yùn)行速度分布圖

3 Φ1016 管道檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

管道特征組件如表3 所示。 管道金屬損失缺陷統(tǒng)計(jì)如表4 所示。 按缺陷深度劃分的管道金屬損失缺陷統(tǒng)計(jì)如表5 所示。 用圖表示金屬損失沿管道分布及缺陷深度分布情況如圖5 所示。

表3 被檢測(cè)Φ1016 管道特征組件統(tǒng)計(jì)表

表4 被檢測(cè)1016 管道金屬損失缺陷統(tǒng)計(jì)表

表5 按缺陷深度劃分的管道金屬損失缺陷統(tǒng)計(jì)表

由表6 可知，發(fā)生較深的金屬損失缺陷全部為環(huán)焊縫，而2018 年投產(chǎn)的新管道，短時(shí)間內(nèi)發(fā)生金屬腐蝕可能性較小，極有可能為建造過(guò)程遺留下的缺陷。對(duì)這種缺陷要給予高度重視。

典型環(huán)焊縫缺陷示例如圖6 所示。依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6597-2018《油氣管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》，此環(huán)焊縫異常缺陷歸類為環(huán)向溝槽缺陷。 可以分別選定環(huán)焊縫缺陷范圍進(jìn)行量化，典型量化如表7 所示。

圖5 全部金屬損失分布柱狀圖

表6 最深金屬損失列表

圖6 環(huán)焊縫異常缺陷的X 軸MFL 信號(hào)的偽彩色圖

表7 環(huán)焊縫異常缺陷尺寸估計(jì)

在開(kāi)挖后，對(duì)環(huán)焊縫缺陷進(jìn)行了射線、超聲等傳統(tǒng)手段進(jìn)行驗(yàn)證，如圖7 所示。

由圖7 可知，驗(yàn)證結(jié)果與三維漏磁/動(dòng)磁內(nèi)檢測(cè)的結(jié)果吻合。

圖7 開(kāi)挖驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)

4 結(jié)論

通過(guò)實(shí)際工業(yè)示范驗(yàn) 證，Φ1016油氣管道三維漏磁/動(dòng)磁金屬損失裂紋內(nèi)檢測(cè)設(shè)備性能達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。首次進(jìn)行工業(yè)示范，檢測(cè)過(guò)程設(shè)備完好，數(shù)據(jù)完整。 通過(guò)數(shù)據(jù)分析，得到了被檢測(cè)Φ1016 管道特征參數(shù)及缺陷，尤其發(fā)現(xiàn)環(huán)焊縫金屬損失缺陷，且能夠準(zhǔn)確量化。通過(guò)開(kāi)挖驗(yàn)證，證明該類型檢測(cè)設(shè)備性能優(yōu)于現(xiàn)有設(shè)備。