天然气长输管道裂纹的无损检测方法
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摘要：随着我国社会经济的快速发展，天然气在日常生活中也逐渐得到广泛应用，天然气管道的假设方式日益复杂化，管道所承受的压力也逐渐扩大，导致管道出现一系列问题，故天然气长输管道的稳定性也得到了大部分企业的重视。目前，天然气长输管道裂纹的无损式检测逐渐成为人们研究的主要问题，而随着天然气运输管道无损检测技术的进步，处理管道裂纹的方法也越来越多。本文选择了代表性的几种技术，对天然气长输管道的无损检测及裂纹处理措施进行了分析。
关键词：天然气；长输管道；裂纹
中图分类号：F407文献标识码： A
由于国内经济的迅速发展，能源结构也处于不断的完善调整当中，天然气作为一种清洁型能源，逐渐得到人们的广泛使用，在用气及运输安全日益重要的当下，在实际工作中管道的构建不可避免的会遇到问题，但是可以在准备阶段就做好工作，从而减少因天然气管道维护造成的损失。目前天然气管道常见裂纹包括疲劳裂纹、腐蚀裂纹等等多种形式，大部分裂纹均顺着管道呈纵向分布，故应当妥善处理这部分隐患问题。
一、X射线技术检测长输管道裂纹
长输管道焊口多，管道距离长，输送的压力大，对其进行无损检测X射线技术是较为普遍的，我们要说的是，在实际中影响X射线检测的因素其实包括管道的直径、曝光的原因，影响较小。再则，为了减小射线对人体的危害，一般都采用自动或者半自动的X射线管道爬行器来进行检测，在进行检测的时
候，管道必须要满足一些条件才能使用X射线，环焊缝余高数值要小于2.0，黑度范围要在1.5到4.0之间。而且测件表面和X射源距离L应该满足相应的公式。另外在对于X射线对管道进行检测还有以下几个重要因素：
（一）选择胶片
在检测中普遍使用的是低曝光、短焦距的透照，这种情况下对于底片要求过高，所以应该选择恰当的胶片保证检测精度。
（二）散射线
检测过程，地表的散射线对于胶片的影响和管道高度成反比。如果在检测过程中防护措施不当，就会导致灰雾状态严重，此时可以利用1mm厚的铅板对管道进行散射线保护，能够很好解决问题。
（三）径向精度和轴向精度
如果沿径向和轴向的射线源和检测器的自身原因，都会导致在检测的底片上出现一些不均匀的黑度，而轴向因素则是对监测器的一种考验，要在检测之前对监测器进行检修和更换，最好的是让固定射线源的地方能够上下左右自由调节，这样能够降低误差，检测效果更好。
在上述的几个要点中充分的说明了，X射线的检测技术是要向着更智能化和多动能化的方向发展，要提高这项技术的实用性和全面性，需要更多的人去进行研究。
二、电磁超声波检测
电磁超声波检测利用的是涡流和磁场相互作用的原理，利用超声波探头发出超声波和接收它来形成的一种非接触式的无损检测技术。在实际中，电磁超声波的探头是磁场放射装置，我们先要做的是在要靠近被测管道表面时，在管道表面的线圈中通入高频的电流，这样管道表面便会感应出一个相同的涡流，这时候我们再利用检测器，附加一个恒定的磁场，这样涡流和磁场相互作用就会形成洛伦兹力，让管道内部的材料晶格振动产生超声波，如果出现裂纹，则超声波的波
形肯定会出现很大变化，以此来检测管道。这种方法很方便快速，不需要其他的介质，而且检测的精度也很高。裂纹就算只有1mm也能够被检测出来。
三、漏磁检验技术
该技术是目前天然气管道中应用历史较为悠久且较为普遍的方法，目前针对管道的无损检测及长输管道的裂纹检测已经具备了较为全面的检测仪器。但考虑到天然气管道表面裂纹形成原因较为复杂多样，且表现形式也存在差异，故对裂纹进行大规模检测的难度比直接进行管道腐蚀检测要困难。
漏磁检验的基本原理，利用了最大漏磁场激励时，需要外加磁场方向从最大程度上和被检验缺陷出现正交才能进一步发挥作用。故在检测实践工作中，只需要充分利用轴向与周向的磁化方式，对裂纹进行检测即可达到较好效果。
需要注意的是，漏磁检验法对轴向裂纹为代表的其他类型裂纹缺陷的检测还无法准确进行，故需要在应用该方法进行检测前，应准确确认裂纹的类型。
四、磁致伸缩导波检测
磁致伸缩是铁磁性材料的固有特性。磁致伸缩效应包括正磁致伸缩效应和逆磁致伸缩效应。铁磁体在外磁场作用下，通过磁化导致尺寸大小发生变化是磁致伸缩正效应；在外加恒定磁场作用下，铁磁性材料由于受应力的作用会发生形变，在形变瞬间，其内部磁场强度会发生变化，这种物理现象称为磁致伸缩逆效应。根据铁磁性材料的磁致伸缩效应，铁磁性钢管在外加交变磁场的作用下，其外形尺寸会发生变化从而在管道中产生弹性波；反过来，弹性波传播会造成磁场扰动，介质中的磁场发生变化，磁场周围的通电螺线圈因此产生感应电压。导波遇到钢
管中的裂纹、腐蚀等介质不连续的地方时会发生反射、折射和波形转换等物理现象，检测缺陷回波信号就可以得到钢管的健康状况。磁致伸缩检测方法的优点是非接触且对于管道的表面粗糙度的要求并不高，再则能够一次检测出管道内外表面的实际缺陷信息和距离长达300mm的单项检测方向，也可以用它测量大口径管道。但是在操作时，需要提供一个交变磁场和静态偏置磁场，这两个磁场在管道中作用会产生导波，但是导波会在传播途中被材料吸收，最终会导致信号的衰弱。在这点上需要连续周期性的对磁场进行激励，以便于得到一个稳定的导波信号。只有导波信号的良好接受才能更好的检测，在这里也推荐使用DDS信号源AD9850和模拟乘法器AD633来接受得到激励的导波信号。
五、磁记忆检测技术
管道自身产生的应力是天然气管道破裂的又一个主要原因，而这项磁记忆检测便是可以检测管道内部和外部的应力分布，来进行一个早期的防护。磁记忆检测技术又简称MMMT。它的原理是铁磁材料在受到工作压力，工作载荷和地球磁场的共同作用时在应力的集中区内会发生一种具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向不可逆的移动，这种状态会慢慢积累保留下来，这也与最大应力有关。而磁记忆检测便是沿着管道表面的探测器散射磁场的法向分量，再通过对金属的其他特性分析，找到应力的集中区域，从而对集中区域进行检测。磁记忆检测无需采取主动励磁装置，而是利用管道工作过程中自磁化现象能以高准确度确定检测
对象上以应力和变形集中区为标志的最高危险区域的检测方法。再有一点，磁记忆检测更是能够判断金属的使用寿命，能够给检测人员一个警示，以便于及早的更换管道。但是虽然磁记忆检测技术非常灵敏与方便，但是它受到了管道的地理位置和环境因素的影响。这是今后科研工作者对这种检测技术改善研究的方向。
结束语
长输管道的裂纹处理以及无损检测一直都是天然气运输工作当中重点研究的问题。在我国可持续化发展要求下，天然气管道广泛铺设的同时，也面临着长输管道裂纹以及无损检测的相关问题。我国早在2001年起便开始了相关方面的研究，而天然气管道的防腐蚀措施一直是实际工作中重点考虑的问题之一，需要结合天然气管道施工实际情况进行全面分析。
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