【正文】 管壁沒有缺陷，則磁力線封閉于管壁之內，均勻分布。如果管內壁或外壁有缺陷，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，并產生相應的感應信號。這些信號經濾波、放大、模數(shù)轉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，厚度達到30mm的壁厚范油氣儲運前言知識講座圍內，可同時檢測內外壁缺陷；（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重程度直接作定量性的分析。（三）超聲波檢測技術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表面間的標準位移。圖五 超聲波檢測原理圖超聲波檢測技術的優(yōu)點：（1）檢測速度快，檢測成本低；（2）檢測厚度大，靈敏度高；（3）缺陷定位較準確；（4）對細微的密閉裂紋類缺陷靈油氣儲運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，同時對管內的介質要求較高；（2）當缺陷不規(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）由于超聲波的傳導必須依靠液體介質，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行檢測，具有一定局限性。（四）電磁超聲檢測電磁超聲技術（EMAT）是20世紀70年代發(fā)展起來的無損檢測新技術。這一技術是以洛侖茲力、磁致伸縮力、電磁力為基礎，用電磁感應渦流原理激發(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械波振動場之間的相互轉化，兩個物理場之間通過力場相互聯(lián)系。從物理學可知，在交變的磁場中，金屬導體內將產生渦流，同時該電流在磁場中會受到洛侖茲力的作用，而金屬介質在交變應力的作用下將產生應力波，頻率在超聲波范圍內的應力波即為超聲波。與之相反，該效應具有可逆性，返回聲壓使質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）對被探工件表面質量要求不高；（5）在實現(xiàn)同樣功能的油氣儲運前言知識講座前提下，EMAT探傷設備所用的通道數(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，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）探頭與試件距離應盡可能小；（3）EMAT僅能應用于具有良好導電性能的材料中。（五）渦流檢測技術渦流檢測技術是目前采用較為廣泛的管道無損檢測技術，其原理為：當一個線圈通交變電時，該線圈將產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，把這個線圈靠近導電體時，線圈產生的交變磁場會在導電體中感應出渦電流（簡稱渦流），其方向垂直于磁場并與線圈電流方向相反。導電體中的渦流本身也要產生交變磁場，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，從而獲得有關試件材質、缺陷、幾何尺寸、形狀等變化的信息。渦流檢測技術可分為常規(guī)渦流檢測、透射式渦流檢測和遠場渦流檢測。常規(guī)渦流檢測受到趨膚效應的影響，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場渦流檢測則克服了這一缺陷，其檢測信號對管內外壁具有相同的檢測靈敏度。其中遠場渦流法具有檢測結果便于自動化檢測(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)達國家得到廣泛的重視，廣泛用于在油氣儲運前言知識講座用管道的檢測。渦流檢測技術的優(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；（3）檢測時可以同時得到電信號直接輸出指示的結果，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。渦流檢測技術的缺點：（1）只適用于導電材料，難以用于形狀復雜的試件；（2）只能檢測材料或工件的表面、近表面缺陷；（3）檢測結果不直觀，還難以判別缺陷的種類、性質以及形狀、尺寸等；（4）檢測時受干擾影響的因素較多，易產生偽顯示。（六）激光檢測技術激光檢測系統(tǒng)主要包括激光掃描探頭、運動控制和定位系統(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，必須結合多種無損檢測方法，取長補短。（七）管道機器人檢測技術管道機器人是一種可在管道內行走的機械，可以攜帶一種或多種傳感器，在操作人員的遠端控制下進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。油氣儲運前言知識講座一個完整的管道檢測機器人應當包括移動載體、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)的引導下，對管道環(huán)境進行識別，接近檢測目標，利用超聲波傳感器、漏磁通傳感器等多種檢測傳感器進行信息檢測和識別，自動完成檢測任務。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。目前國外的管道機器人技術已經發(fā)展得比較成熟，它不僅能進行管道檢測，還具有管道維護與維修等功能，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（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生相應的電磁場，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DCVG（直流電壓梯度測試技術）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前言知識講座壓梯度成正。直流電壓梯度檢測技術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輸出上。測量過程中，沿管線以2m的間隔在管頂上方進行測量。DCVG的優(yōu)點為能準確地測出防腐層的破損位置，判斷缺陷的嚴重程度和估計缺陷大小，之后根據(jù)檢測結果提供合理的維護和改造建議；測量操作簡單，準確度高，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、地表土壤的電阻率等。（三）Pearson檢測法Pearson檢測法（皮爾遜檢漏法）的原理是對管道施加交流信號，此信號會通過管道防腐層的破損點處流失到土壤中，因此距離破損點越遠，電流密度越小，破損點的上方地表形成一個交流電壓梯度。檢測過程中，兩位測試員相距3~6m，腳穿鐵釘鞋或手握探針，將各探測的的電壓信號發(fā)回接收裝置，信號經濾波、放大，即能得到檢測結果。Pearson檢測法是目前國內最常用的檢測技術，其優(yōu)點是：（1）有較成熟的使用經驗，并且檢測速度較快，能沿線檢測防腐層破損點和金屬物體；（2）能識別破損點大小，還能測到微小漏點，長輸管道的檢測與運行維護中有良好的使用反饋。Pearson檢測法的不足之處在于，（1）整個檢測過程需步行；（2）不能指明出缺陷的損壞程度；（3）對操作者的技能求高；（4）在水泥或瀝青地面上檢測接地困難。油氣儲運前言知識講座（四）標準管/地（P/S）電位測試法標準管/地（P/S）電位測試法的原來是采用萬用表來測接地Cu/CuS04電極與管道表ICI某監(jiān)測點之間的電位，通過電位與距離構成的曲線了解電位的分布，把當前電位與以往電位區(qū)別開來，可用檢測來的陰極保護電位來判定是否對管道外涂層起保護作用。目前,地面測量管道保護電位的通用方法就是標準管/地電位測試法，其優(yōu)點是無需開挖管道、現(xiàn)場取得數(shù)據(jù)容易、檢測速度快(每天10~50km)。一般情況,每隔1km左右設一個測試樁，所以這種方法只能總體評估這一管段的防腐層，不能詳細地評價防腐層缺陷，不能確定防腐層的缺陷位置以及缺陷的分布情況。故此方法不適合用于無陰極保護或測試樁的管道。