燃气管道在线检测技术的应用

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【摘要】在燃气管道在线检测技术的应用过程中，在线检测技术的应用问题直接影响到整个燃气管道在线检测的质量。本文将就燃气管道在线检测技术的应用进行探讨并提出相应的在线检测的新技术与新的使用新方法。

【关键词】燃气管道；在线检测；检测技术

中图分类号：TU996文献标识码： A

一、前言

燃气管道在线检测技术是检测燃气管道的是否发生油漏气的常用技术，主要是用于燃气管道的日常检测项目中。保证检测的质量是整个燃气管道日常维护的重要环节。下文将对燃气管道在线检测技术的应用进行分析。

二、燃气管道在线检测技术的发展现状与特点

1、发展现状

随着科学技术进步、社会发展和人民生活水平的提高, 城镇燃气管道的数目也与日俱增。据统计,截止 2000 年底, 我国城市燃气管道总长度已达 89 473km, 其中煤气管道 48 384km, 占 54.08%; 天然气管道 33 655km, 占 37.61%; 液化石油气管道 7 434km, 占 8.31%。而城镇燃气具有易燃、易爆和有毒等特点, 一旦发生泄漏, 极易发生火灾、爆炸及中毒事故, 使国家和人民生命财产遭受损失。为了保护国家和人民生命财产的安全, 必须加强对燃气设施的运行维护。那么加强定期检验, 防范事故于未然, 便是强有力的措施之一。本文就公用燃气管道外检测技术现状及其适用范围进行了介绍。

2、公用燃气管道的特点

(一) 管道随城市和小区的建设逐步形成。同一个小区的天然气管道投产时间可能不同, 设计、施工和验收标准往往参差不齐, 质量缺陷相对较多。

(二) 管道周边环境较为复杂,环境的改变有时为突变。另外, 杂散电流干扰很普遍且严重。

(三) 管道结构多为环状、枝状,阀门、三通等管件密布, 管道变径较普遍

(四) 管道管理十分薄弱, 日常管理仅是出现问题时, 做出临时性的抢修。

三、燃气管道在线检测技术的简述

1、超声导波技术。

导波属于超声波的一种,即在波导结构中传播的超声波。导波具有频散特性,一次激发的导波在不同的材料和不同的几何形状中传播时其频率和群速度具有特定的关系,可用频散曲线进行描述,当工件内出现缺陷引起结构变化时,接收到的导波回波将发生变化,通过对缺陷波形的信号分析,可对缺陷进行判断和定位。目前的导波检测主要使用的是单一的L(0,2)模态的导波,该模态导波在管线中传播时,由于衰减小,覆盖范围广,相比较于常规的脉冲时差法超声波逐点检测的方法,导波检测可实现长距离检测,除了能检测发现焊接接头的内部缺陷缺陷,还能能检测出管内表面、材料内部及外表面的缺陷,特别是管内大面积腐蚀,从而实现快速检测。在国外,导波技术已经商业化,如英国的wavemaker公司已有成熟设备出售。而国内导波检测技术研究起步较晚,现已有多家研究机构进行了实验室仿真,研究重点在于多模态导波的激励与接收,导波检测设备的成型以及缺陷波形的分析处理。

2、声发射。

声发射即固体材料或构件因受力产生塑性变形至断裂的过程中,储存的应变能断续地释放发射出瞬态弹性波的现象,通过接收和分析材料的声发射信号可以评定材料的性能或监测构件的破坏过程从而实现设备探伤。被检工件中存在活动性缺陷,在外加应力的作用下从缺陷处释放出的弹性波被置于工件表面的传感器接收后经放大处理,通过波形分析确定缺陷的性质。声发射检测属于动力学检验,对线性缺陷尤为敏感,可获取缺陷的连续信息实现管线的实时监测。

3、磁记忆检测。

磁记忆检测技术是在传统的磁粉检测技术上发展起来的一门针对铁磁性材料的无损检测方法,也称漏磁检测技术,是在20世纪90年代由俄罗斯科学家提出。在地磁场中,铁磁性材料的磁性能在应力集中区和形状突变区会产生永久性变化,即具有磁记忆性,使得金属构件的表面磁导率远远小于其他区域,从而形成漏磁场,通过对漏磁场的检测可确定被检设备的应力集中区和形状突变区。相较于传统的磁粉检测技术,金属磁记忆检测不需要外加磁场,设备便携性好,可实现缺陷和应力集中区的快速筛查。

综上所述,超声导波、声发射及磁记忆检测技术的应用,在降低检验成本的同时提高了压力管道检验的效率,同时还可作为在役管线在线诊断和寿命评估的重要手段。但是目前还存在一些问题:一方面很技术还只存在于实验室阶段,尚未形成成熟的商业设备进行市场化;另一方面是相关配套的检验检测标准尚未制定,还需要经历一个标准制度化的过程。因此要将这些检测技术广泛应用于常规的检验还需要在以下几个方面展开重点研究。

四、燃气管道在线检测技术的方法

现在的燃气管道敷设中,埋地钢制管道的外腐蚀保护一般由绝缘层和阴极保护组成的防护系统来承担。通过对阴极保护系统进行检测。可以判断管道防腐层的损坏程度,从而得到管道受腐蚀的情况。

1 、标准管/地电位法

标准管/地电位法是利用数字万用表测试接地硫酸铜电极与管道上的 CP 电位, 通过电位的分布,间接评定涂层的质量状况。这种方法能快速测量管线的阴极保护电位, 但它测试的数据受许多因素的制约, 经常会漏检和误判, 而且它不能确定缺陷大小、位置以及防腐保温层的剥离。

2 、密间歇电位法

此法与标准管/地电位类似,可以说是标准管/地电位的加密测试。该法能测定 CP 系统的效果, 间接反映防腐保温层状况, 并能判断缺陷的严重性, 自动采集数据。但此法的测试数据受许多因素的制约, 不能确定缺陷大小、位置以及防腐保温层的剥离。

3、 直流电压梯度法

此法在管道上加载直流信号,用测量管道防腐层破损裸漏点和土壤之间存在的电压梯度, 来判别防腐层的缺陷。该方法能准确地检测出防腐层的破损位置, 亦可估算缺陷大小, 并通过 IR%判定缺陷的严重程度。但该方法在没有阴极保护的管道上不能使用, 需要大量的原始数据, 对土壤的含水量要求也较高, 同时杂散电流、土壤电阻率等环境因素会引起测量误差。

4、 电位梯度法

此法在管道加载交流信号。当交变信号经过管道防腐层的破损点处时会流失到土壤中, 因而电流密度随着远离破损点的距离而减小, 在破损点的上方形成了一个交流电压梯度, 通过电压梯度即接受信号的强弱来判定防腐层的破损点。此法能识别破损点大小, 微小漏点也能测到, 但不能指示缺陷的严重程度、CP 效率和防腐层剥离,而且易受外界电流的干扰, 对操作者的技能要求较高, 还经常给出不存在的缺陷信息。同时, 水泥或沥青地面接地难。

5 、多频管中电流法

该法用发射机向管道发射某一频率的信号电流, 管道外防腐层破损或老化处会有电流流失, 管道周围磁场的强度就会减弱, 通过磁场强度的强弱来判断缺陷的存在。这种方法可对破损点进行定位, 受地面环境影响较小, 但测量结果不直观, 不能测量 CP 效率, 不能测量防腐层剥离, 易受外界电流的干扰, 且需预先获得一些参数, 如管体的电阻、防腐层的电容率等。

6 、变频- 选频法

该方法是在管道上加载交流信号, 通过管道上的标桩检测同一频率的信号, 同步改变发、收频率直到接收功率是发射功率的 5%以下即可认为“信号损耗殆尽”, 然后利用两标桩之间管体长度和直径、管壁厚度、土壤特性阻抗等有关参数计算标桩之间防腐保温层的漏电阻。此法测出的是某一段内平均漏电阻, 可评价整条管道防腐层的综合保护性能, 受地面环境影响较小。但此法不能检测出具体的破损点位置, 计算结果中人为因素多,误差大, 尤其是对于公用燃气管道, 其线传输理论模型在管路复杂的情况下难以适应, 不能有效地判断破损点位置。

五、结束语

总之，在整个燃气管道在线检测技术的应用过程中，要重视在线检测中的每一个环节，保证检测水平的规范性，使整个燃气管道在线检测技术的应用过程得到保证。

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