【文章內(nèi)容簡介】 （一）彈性波檢測技術(shù)彈性波檢測是利用管道泄漏引起的管道內(nèi)壓力波的變化來進(jìn)行診斷定位，一般可分為聲波、負(fù)壓力波和壓力波三種。其主要工作原理是利用安置好的傳感器來檢測管道泄漏時產(chǎn)生的彈性波并進(jìn)行探測定位。這種技術(shù)的關(guān)鍵是區(qū)分正常操作時和發(fā)生泄漏時的彈性波。目前有兩種方法，一油氣儲運(yùn)前言知識講座種是利用硬件電路的延時來進(jìn)行信號過濾，另一種是結(jié)合結(jié)構(gòu)模式識別和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來區(qū)分正常操作時和發(fā)生事故時產(chǎn)生的不同波形，從而更好地監(jiān)測管道的運(yùn)行。（二）漏磁通檢測技術(shù)漏磁式管道腐蝕檢測設(shè)備的工作原理是利用自身攜帶的磁鐵，在管壁圓周上產(chǎn)生一個縱向磁回路場。如果管壁沒有缺陷，則磁力線封閉于管壁之內(nèi)，均勻分布。如果管內(nèi)壁或外壁有缺陷，則磁通路變窄，磁力線發(fā)生變形，部分磁力線將穿出管壁產(chǎn)生漏磁。漏磁檢測原理圖三所示。圖三 漏磁檢測原理漏磁場被位于兩磁極之間的緊貼管壁的探頭檢測到，并產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)信號。這些信號經(jīng)濾波、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理后被記錄到檢測器上的存儲器中，檢測完成后，再通過專用軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行回放處理、判斷識別。從整個檢測過程來說，漏磁檢測可分為圖四所示的四個部分：圖四 漏磁檢測流程圖漏磁檢測技術(shù)的優(yōu)點：（1）易于實現(xiàn)自動化；較高的檢測可靠性；（2）可以實現(xiàn)缺陷的初步量化；（3）在管道檢測中，厚度達(dá)到30mm的壁厚范油氣儲運(yùn)前言知識講座圍內(nèi)，可同時檢測內(nèi)外壁缺陷；（4）高效，無污染，自動化的檢測可以獲得很高的檢測效率。漏磁檢測技術(shù)的局限性：（1）只適用于鐵磁材料；（2）檢測靈敏度低；（3）缺陷的量化粗略；（4）受被檢測工件的形狀限制由于采用傳感器檢測漏磁通，漏磁場方法不適合檢測形狀復(fù)雜的試件；（5）漏磁探傷不適合開裂很窄的裂紋，尤其是閉合型裂紋；（6）不能對缺陷的類型或者缺陷的嚴(yán)重程度直接作定量性的分析。（三）超聲波檢測技術(shù)管道超聲檢測是利用現(xiàn)有的超聲波傳感器測量超聲波信號往返于缺陷之間的時間差來測定缺陷和管壁之間的距離；通過測量反射回波信號的幅值和超聲波探頭的發(fā)射位置來確定缺陷的大小和方位。圖五為超聲波檢測原理圖, 圖中Wt代表管道正常壁厚, SO代表超聲波探頭與管道內(nèi)表面間的標(biāo)準(zhǔn)位移。圖五 超聲波檢測原理圖超聲波檢測技術(shù)的優(yōu)點：（1）檢測速度快，檢測成本低；（2）檢測厚度大，靈敏度高；（3）缺陷定位較準(zhǔn)確；（4）對細(xì)微的密閉裂紋類缺陷靈油氣儲運(yùn)前言知識講座敏度高。超聲波檢測的缺點：（1）由于受超聲波波長的限制，該檢測法對薄管壁的檢測精度較低，只適合厚管壁，同時對管內(nèi)的介質(zhì)要求較高；（2）當(dāng)缺陷不規(guī)則時，將出現(xiàn)多次反射回波，從而對信號的識別和缺陷的定位提出了較高要求；（3）由于超聲波的傳導(dǎo)必須依靠液體介質(zhì)，且容易被蠟吸收，所以超聲波檢測器不適合在氣管線和含蠟高的油管線上進(jìn)行檢測，具有一定局限性。（四）電磁超聲檢測電磁超聲技術(shù)（EMAT）是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的無損檢測新技術(shù)。這一技術(shù)是以洛侖茲力、磁致伸縮力、電磁力為基礎(chǔ)，用電磁感應(yīng)渦流原理激發(fā)超聲波。電磁超聲的發(fā)射和接收是基于電磁物理場和機(jī)械波振動場之間的相互轉(zhuǎn)化，兩個物理場之間通過力場相互聯(lián)系。從物理學(xué)可知，在交變的磁場中，金屬導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生渦流，同時該電流在磁場中會受到洛侖茲力的作用，而金屬介質(zhì)在交變應(yīng)力的作用下將產(chǎn)生應(yīng)力波，頻率在超聲波范圍內(nèi)的應(yīng)力波即為超聲波。與之相反，該效應(yīng)具有可逆性，返回聲壓使質(zhì)點的振動在磁場作用下也會使渦流線圈兩端的電壓發(fā)生變化，因此可以通過接收裝置進(jìn)行接收并放大顯示。人們把用這種方法激發(fā)和接收的超聲波稱為電磁超聲。與傳統(tǒng)壓電超聲換能器相比，EMA的優(yōu)點主要有：（1）非接觸檢測，不需要耦合劑；（2）可產(chǎn)生多種模式的波，適合做表面缺陷檢測；（3）適合高溫檢測；（4）對被探工件表面質(zhì)量要求不高；（5）在實現(xiàn)同樣功能的油氣儲運(yùn)前言知識講座前提下，EMAT探傷設(shè)備所用的通道數(shù)和探頭數(shù)都少于壓電超聲；（6）發(fā)現(xiàn)自然缺陷的能力強(qiáng)，對不同的入射角有明顯的端角反射，對表面裂紋檢測靈敏度較高。EMA的缺點：（1）EMAT的換能效率要比傳統(tǒng)壓電換能器低20—40dB；（2）探頭與試件距離應(yīng)盡可能??；（3）EMAT僅能應(yīng)用于具有良好導(dǎo)電性能的材料中。（五）渦流檢測技術(shù)渦流檢測技術(shù)是目前采用較為廣泛的管道無損檢測技術(shù)，其原理為：當(dāng)一個線圈通交變電時，該線圈將產(chǎn)生一個垂直于電流方向（即平行于線圈軸線方向）的交變磁場，把這個線圈靠近導(dǎo)電體時，線圈產(chǎn)生的交變磁場會在導(dǎo)電體中感應(yīng)出渦電流（簡稱渦流），其方向垂直于磁場并與線圈電流方向相反。導(dǎo)電體中的渦流本身也要產(chǎn)生交變磁場，該磁場與線圈的磁場發(fā)生作用，使通過線圈的磁通發(fā)生變化，這將使線圈的阻抗發(fā)生變化，從而使線圈中的電流發(fā)生變化。通過監(jiān)測線圈中電流的變化（激勵電流為恒定值），即可探知渦流的變化，從而獲得有關(guān)試件材質(zhì)、缺陷、幾何尺寸、形狀等變化的信息。渦流檢測技術(shù)可分為常規(guī)渦流檢測、透射式渦流檢測和遠(yuǎn)場渦流檢測。常規(guī)渦流檢測受到趨膚效應(yīng)的影響，只適合于檢測管道表面或者亞表面缺陷，而透射式渦流檢測和遠(yuǎn)場渦流檢測則克服了這一缺陷，其檢測信號對管內(nèi)外壁具有相同的檢測靈敏度。其中遠(yuǎn)場渦流法具有檢測結(jié)果便于自動化檢測(電信號輸出)、檢測速度快、適合表面檢測、適用范圍廣、安全方便以及消耗的物品最少等特點，在發(fā)達(dá)國家得到廣泛的重視，廣泛用于在油氣儲運(yùn)前言知識講座用管道的檢測。渦流檢測技術(shù)的優(yōu)點：（1）檢測速度高，檢測成本低，操作簡便；（2）探頭與被檢工件可以不接觸，不需要耦合介質(zhì)；（3）檢測時可以同時得到電信號直接輸出指示的結(jié)果，也可以實現(xiàn)屏幕顯示；（4）能實現(xiàn)高速自動化檢測，并可實現(xiàn)永久性記錄。渦流檢測技術(shù)的缺點：（1）只適用于導(dǎo)電材料，難以用于形狀復(fù)雜的試件；（2）只能檢測材料或工件的表面、近表面缺陷；（3）檢測結(jié)果不直觀，還難以判別缺陷的種類、性質(zhì)以及形狀、尺寸等；（4）檢測時受干擾影響的因素較多，易產(chǎn)生偽顯示。（六）激光檢測技術(shù)激光檢測系統(tǒng)主要包括激光掃描探頭、運(yùn)動控制和定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)三個部分，利用了光學(xué)三角測量的基本原理。與傳統(tǒng)的渦流法和超聲波法相比，激光檢測（或輪廓測量）技術(shù)具有檢測效率高、檢測精度高、采樣點密集、空間分辨力高、非接觸式檢測，以及可提供定量檢測結(jié)果和提供被檢管道任意位置橫截面顯示圖、軸向展開圖、三維立體顯示圖等優(yōu)點。但是激光檢測方法只能檢測物體表面，要全面掌握被測對象的情況，必須結(jié)合多種無損檢測方法，取長補(bǔ)短。（七）管道機(jī)器人檢測技術(shù)管道機(jī)器人是一種可在管道內(nèi)行走的機(jī)械，可以攜帶一種或多種傳感器，在操作人員的遠(yuǎn)端控制下進(jìn)行一系列的管道檢測維修作業(yè)，是一種理想的管道自動化檢測裝置。油氣儲運(yùn)前言知識講座一個完整的管道檢測機(jī)器人應(yīng)當(dāng)包括移動載體、視覺系統(tǒng)、信號傳送系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。管道機(jī)器人的主要工作方式為: 在視覺、位姿等傳感器系統(tǒng)的引導(dǎo)下，對管道環(huán)境進(jìn)行識別，接近檢測目標(biāo)，利用超聲波傳感器、漏磁通傳感器等多種檢測傳感器進(jìn)行信息檢測和識別，自動完成檢測任務(wù)。其核心組成為管道環(huán)境識別系統(tǒng)（視覺系統(tǒng)）和移動載體。目前國外的管道機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，它不僅能進(jìn)行管道檢測，還具有管道維護(hù)與維修等功能，是一個綜合的管道檢測維修系統(tǒng)。四、管道外覆蓋層檢測技術(shù)（一）PCM檢測法PCM（多頻管中電流檢測法）評價的核心是遙控地ICI電流信號的張弱來控制發(fā)射到管道表ICI的電流，通過檢測到的電流變化規(guī)律，進(jìn)而判斷外防腐層的破損定位與老化程度。加載到管道上的電流會產(chǎn)生相應(yīng)的電磁場，磁場張弱與加載電流的大小成正比，同時隨著傳輸距離增大，電流信號逐漸減小。當(dāng)管道外涂層有破損時，電流通過破損點流向大地，該點處的電流衰減率突然增大，可判定外涂層破損點的位置。但PCM法對較近的多條管道難以分辨、在管道交叉、拐點處及存在交流電干擾時，測得數(shù)據(jù)誤差大。（二）DCVG檢測技術(shù)DCVG（直流電壓梯度測試技術(shù)）的原理是對管道上加直流信號時，在管道防腐層破損裸漏點和土壤之間會出現(xiàn)電壓梯度。在破損裸漏點附近部位，電流密度將增大，電壓梯度也隨著增大。普遍情況下，裸漏面積與電油氣儲運(yùn)前言知識講座壓梯度成正。直流電壓梯度檢測技術(shù)就是基于上述原理的。在用DCVG測量時，為了便于對信號的觀察和解釋，需要加一個斷流器在陰極保護(hù)輸出上。測量過程中，沿管線以2m的間隔在管頂上方進(jìn)行測量。DCVG的優(yōu)點為能準(zhǔn)確地測出防腐層的破損位置，判斷缺陷的嚴(yán)重程度和估計缺陷大小，之后根據(jù)檢測結(jié)果提供合理的維護(hù)和改造建議；測量操作簡單，準(zhǔn)確度高，在測量過程中不受外界干擾，幾乎不受地形影響。缺點在于整個過程需沿線步行檢測，不能指示管道陰極保護(hù)的效果和涂層剝離；環(huán)境因素會引起一定誤差，如雜散電流、地表土