石油天然气管道内智能检测装置研究进展
张宏1张仕民1
（1中国石油大学（北京）机械与储运工程学院，北京 102249）
摘要：当前在石油和天然气工业中，管道输送是效率最高的输送方式，但是管道一般都铺设安装在地下，这就给对管道的维护和检测工作带来了不便。为了保证高压管道的正常运作，只能够实施非开挖管道内检测。因此管道内智能检测装置已经成为必不可少的工具。经过多年的研究发展，各种各样的检测技术应用于管道内检测。各类型号的管道内智能检测装置层出不穷，其中主要包括金属漏磁类检测装置、涡电流类检测装置、超声波类检测装置、电磁声换能器类检测装置以及图像成型类检测装置等等。本文总结近年来全球范围内各研究者在管道内智能检测装置方面的最新研究成果与进展。
关键词：管内检测装置传感器腐蚀裂纹管线探伤漏磁检测超声波检测电磁声换能器Development of In-line Inspection Devices within the Oil and Gas Pipelines
ZHANG Hong1 ZHANG Shimin1
（1 Faculty of Mechanical and Electronic Engineering, China University of Petroleum (Beijing)，Beijing 102249）
Abstract: Nowadays in the oil and gas industry, pipeline transportation is the most efficient manner, but pipelines generally are installed underground, which brought difficulties to the maintenance and testing work on the pipeline. In order to ensure the normal operation of high pressure piping, Trenchless pipeline internal inspection can only be implemented. So Intelligent detection devices have become essential tools in the pipeline. After years of research and development, a variety of detection techniques applied to the pipeline internal inspection. Lots of models of Intelligent detection device in the pipeline come, containing Magnetic Flux Leakage, Eddy current, Ultrasonic Testing, Electromagnetic Acoustic Transducer, Video and so on. This paper sums up the latest development on the in-line inspection devices all round the world.
Key words: In-line inspection device Sensor Corrosion Crack Pipeline inspection Magnetic flux leakage Ultrasonic testing Electromagnetic acoustic transducer
0 前言
随着世界范围内石油、天然气行业的迅速发展，每年都会铺设大量新的管道，旧的运输管道服役时间不断增长，同时日益严格的环境要求以及政府对管道安全的监管要求，为了保证管道的正常运行，对管道的维护保养工作变得尤其重要。这其中包括管道的异常监测工作与定期检测工作。因而管道内智能检测装置成为了必不可少的工具。管道内智能检测装置的主要工作内容包括：探测，测量和定位管道内外壁和其中的各类型缺陷，其中缺陷类别包括：管道几何尺寸检测（如管道的椭圆率变化）、管道内外壁腐蚀缺陷检测、管道内外壁材料缺失检测和管道壁裂纹缺陷检测等。另外，管道内智能检测器一般都是集成化、模块化多功能的检测器，可以同时检测多组管道缺陷参数，其中检测装置上传感器的种类与数量的多少决定了检测的灵敏度和精度的高低。
1 管道内检测技术[1] [2][3][4]
1.1 漏磁检测技术(MFL)
该技术在管道内检测中应用最广泛，包括轴向漏磁检测和周向漏磁检测。智能检测器上安装有强磁铁磁化管壁，从而产生在管壁中产生磁场，安装在智能检测器上的传感器检测管壁中的磁场分布。该系统中安装了数量巨大的传感器。可以用于检测钢铁管道中材料的特性，材料缺陷如内壁凹坑凸点、管壁氧化腐蚀。还可以检测到管道几何尺寸的异常变化，如管道破裂、管壁的塑性变形。在管道漏磁
检测器中，使用得最多的传感器是霍尔效应传感器，它具有高分辨率和直接检测的特点。漏磁检测器的检测精度与传感器的数量有关，传感器数量越多其分辨率就越高。
1.2 涡电流检测技术(ET)
该技术只能够用于导电材料。涡电流管道内检测器可以用于检测管壁裂纹、小零部件的缺陷排查以及尺寸变化和材料形变。通电的线圈靠近导体的时候会引起导体表面产生感应电流，进而产生感应磁场。当导体内部材料存在缺陷的时候，从而引起通电线圈的阻抗发生变化。涡电流检测技术具有非接触、无残余效应的优点。可以用于检测裂纹、层状缺陷和估测壁厚。由于涡电流检测相应较慢，并且要保持通电线圈与导体之间的合理间隙，使得涡电流检测器一般用于管道外壁检测，在管道内检测中其应用并不广泛。
1.3 超声波探伤检测技术(UT)
就是采用高频率短波长的声波来探测材料内部缺陷和估测材料厚度。超声波探伤检测器可以准确判断材料内部缺陷的大小与位置并且与漏磁检测技术相比较应用范围更加广泛。但是在使用超声波探伤检测器时，检测探头与被检测件之间需要涂抹液态耦合剂，探头直接接触被测件，这就限制了超声波探伤仪在管道内检测中的应用。目前直接应用于气体管道上还存在不小困难。
1.4 电磁声换能器检测技术(EMAT)
这是一种新型的利用电动力学法在导电金属中产生超声波的装置，由处于磁场中靠近管道内表面的线圈构成。当线圈通交流电是时，管壁中会产生感应电流，从而引起洛伦茨力的产生，进而产生超声波。电磁声能转换器在干耦合条件下使用，因而可以用于检测输送气体的管道。可以用于检测管道内外壁材料缺陷应力形变，如焊缝缺陷、裂纹、壁厚变形等。但是电磁换能器还存在一些缺点，如探测头与被检测件间隙很小，超声波传递效能低等，这些问题制约着该项检测技术在管道内检测中的应用。
1.5 声发射检测技术(AE)
这项技术不需要使用管道清管器作为载体，而是要在管道外壁固定一个或多个超声波发生器，通过接受并分析管壁和管道内介质反射声波来分析管道运行状况。这项技术在管道内检测中使用较少，该项技术原理比较简单，主要发展在于信号识别处理技术。
1.6 图像成形检测技术
这一项技术主要应用于天然气管道的内部检测。通过图像成型，可以很直观地判断管道内部的总体运行状况。通过在内管道检测器上安装高分辨率的摄像装置，可以直观地摄取管道的整个内壁形状，如凹坑凸点以及比较明显的裂纹。 1.7 阴极保护电流检测技术
其原理是向管壁施加一个外加电流，使得管道成为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到
图
4
图
2
图
3
图1
抑制，避免或减弱腐蚀的发生。采用该项技术的检测器可以快速准确地记录在管道中流动的阴极保护电流的大小和方向。通过测量阴极保护电流在回路中的压降以获取相应的数据，从而判断管道出现问题的位置。
综上所述，其中漏磁检测技术、涡电流检测技术、超声波探伤检测技术和电磁声换能器检测技术在管道内检测器中使用最广泛。并且相应的管道内检测器在石油天然气管道内得到了广泛应用。
2 国外油气管内检测装置研究进展
通过对近年有关油气管道内检测器有关文献查阅发现有关于漏磁检测技术、电磁声转换器检测技术和超声波检测技术的研究比较多。
首先研究的最多的还是漏磁检测技术在管道内检测装置上的应用。Sutherland J, Bluck M [5]在其综述类论文中也提到了当时最新的漏磁检测技术在管道内检测中的应用。漏磁检测技术的主要研究方向在提高管壁小孔、腐蚀坑和纵向细槽和裂纹缺陷的探测精度。Mao B, Lu Y [6],设计了一套漏磁管道内检测系统，外形结构如图5所示。通过测试检测装置在不同管径和不同管内环境的条件下的检测效果来评价该装置。具体的外形结构创新不多，最大的创新重点是设计一套特殊的算法将神经网络、数据采集和专家系统结合而成为一有机整体。使得检测系统对管道内缺陷的识别能力显著提高。另外，漏磁检测传感器磁场检测的有限元机理模型的建模和分析亦是研究的一个方向，Kim H M, Yoo H R [7]使用
有限元软件模拟分析了漏磁内管道检测器和环形漏磁内管道检测器在检测管道轴向裂纹和周向裂纹缺
陷时的磁场信号特征。Gloria N B S, Areiza M C L [8]回顾了磁场探测传感器在管道内腐蚀缺陷检测中的应用。从最初应用于探测薄壁大管到检测厚壁小管，该类检测器已经有了很大的发展，其中与之相关的理论型有限元模型建立分析和样机的试验验证是磁场探测器取得重要进步的关键所在。
电磁声换能器检测技术是近年来研究较多的第二大类。Salzburger H J, Niese F [9],基于电磁声换能器的优点研发了一套电磁声换能器测试系统，结构如图6所示。管道内检测中将电磁声换能传感器安装在管道内检测装置上对其进行功能测试。发现检测器对纵向裂纹比较敏感并且可以将电磁声换能器安装在不同的管道内检测器主体结构上以实现不同内径的管道内部缺陷检测。
Willems H, Jaskolla B [10]则设计了另外一种复合技术天然气管道内检测器，结构如图7所示。该装置以电磁声转换器检测技术为基础，并结合了涡电流检测技术和漏磁检测技术，从而结合了各项检测技术的优势。检测缺陷种类更多，更好地确定缺陷，更好地确定腐蚀缺陷的深度（特别是管道外表面缺陷）。
图6
图5
Juan Manuel López [11]
,等设计了一种适用于2，，
至6，，
管道的小型惯性制导的智能管道内检测器。在该装置中装有包含了加速度传感器和陀螺仪的微电机系统。其上面的电磁声转换器可以准确探测管道的缺陷，并且其独特的里程轮设计可以较好地检测运行的里程。
第三类研究较多的检测技术是超声波检测技术。Luciano N B, Alberto S C J [12]回顾了超声波脉冲收发传感器在内管道探测器中的应用历程。一开始受到了诸如空间、采样速率、数据存储能力和油气管道内特殊要求等各类限制到通过一系列的模块化发展完全满足实际工业检测应用的过程。Canales R V , Massatoshi Furukawa C [13]所做的的工作基于超声波检测技术采用了新的匹配滤波算法评估管道内壁腐蚀程度。在实验条件下，通过超声波检测器检测金属表面腐蚀缺陷，采集数据并对数据用新算法分析，最后再对金属表面腐蚀情况进行评估。而Bo D, Huiping Z [14]等则设计了一种超声波管内智能检测装置，结构如图8所示。该装置一大特点就是安装了多达20路的超声波检测通道，并通过导程轮来确定管道内壁腐蚀发生位置。通过在水下管道中的试验，该检测器及其管理系统可以较好地获取与展示管道内壁腐蚀情况的形状、大小和位置等有关数据和参数。
另外，Lei H, Huang Z [15],等人设计了一种新型的海底油气管道腐蚀缺陷超声波探测器，其中包括探测器装置的结构、超声波探测传感器获取数据系统和数据处理的过程方法。检测器的结构体包括皮碗、蓄电池、超声波发生器和探测数据获取单元。检测管道内每个探测点的管壁厚度绘制出一份超声波探测图，缺陷部分使用不同颜色表示。识别精度可以
达到3x3像素，通过样机试验，可以检测到尺寸不
小于10x10mm 的缺陷。
以上三类检测技术在商业化检测中应用及其广
泛，对上述三类检测技术的未来研究重点主要是提高检测的准确率和精确率。
这三种方式各有优缺点，
加深对其机理的有限元模拟和计算机算法的研究是另外一个研究的方向。
不同行业间的检测装置，其检测原理是可以相互借鉴的。Safizadeh M S, Azizzadeh T [16],设计了一套可以探测管道内壁腐蚀缺陷的可视化检测系统，其结构如图9所示。这套系统的可视化检测装置由激光二极管，环形图像生成器和一个CCD 高分辨率摄像机构成。通过激光发生器扫描管道内壁内壁来采集管内图像数据，在使用计算机分析所采集的数据并生成瀑布图，确定管道内壁存在的缺陷。并且通过实验，在6英寸管道内可以很好地检测到直径从5mm 到2mm 的管内壁缺陷。
Mohanty L, Kuang K S C [17]设计了一种采用光纤传感器，结构如图10所示。用来检测管道截面变形和管道内壁的腐蚀缺陷。其主要原理就是检测管道内壁的反射光线。并通过对不同的金属管内壁和管道内壁不同的腐蚀阶段的缺陷试验来进行理论验证。最终发现灵敏度为100mV/mm 时，可以很好地检测分辨率为1mm 的缺陷。
图7
图8
图9
Stawicki O, Ahlbrink R [18]开发一款基于涡电流检测技术的多功能管内检测器。它可以提供包括腐蚀缺陷状态、缺陷变化率以及管道内部几何参数如椭圆率，凹痕的详细情况，并对管道的运行情况作出评估。同样，不同的检测原理对应着相应的计算机算法程序。Duran O, Althoefer K [19]设计了一套用于管道内壁裂纹类缺陷自动检测的新型检测系统。该套系统的最大优点就是设计了一套缺陷分类的算法程序。该算法基于检测图像中变化剧烈的部位并且由
此定位缺陷，并通过形状特征来确定缺陷的大小。
在最近的一篇Canavese G , Scaltrito L [20][21]等设计了一种新型的机械应变片式的泡沫塑料管内智能检测装置，该装置具有低成本、低阻塞管道风险的特点，具体结构如图1所示。该装置具有6路径向检测爪，可以检测、定位内径的变化管道段和内径变化量，还可以检测管道内表面的腐蚀缺陷情况以及管液体中的pH 值与若干种盐分的浓度用于评估管道内壁的腐蚀情况。该装置采用泡沫塑料使得检测器具有良好的通过性。通过实际管道检测的对比试验，与现有已经广泛应用的管内智能检测器相比较，该装置具有较明显的优势。该装置最大的特点就是电子信息技术集成化很高。
3 发展趋势与展望
随着油气管道服役年限的不端增加，在复杂多变的环境和操作条件下，管道积累的问题只会越来越多。管道设备的高效管理包括管网运行状况的监测，管道缺陷信息的收集与分析，管道健康状况的评估。而管道内智能检测装置，属于非破坏检测方式，是未来管道检测的主要发展方向。可以预计以下四个方面是未来管道内智能检测装置的发展方向。
（1）检测装置的集成化和模块化。由管道特有的空间结构特点决定管道内智能检测装置在结构方面难有突破性的发展，但是可以根据特定管道选择合理的检测组合方式，充分利用各种管道检测技术的优点。
（2）传感器的高精度和高可靠性。油气管道内部检测检测条件极为恶劣，这要求管道内智能检测装置上安装的传感器要具有很高的检测精度和检测可靠性。因此，针对管内部恶劣环境研究可靠的新型传感器也是未来管道内智能检测装置的研究方向之一。
（3）数据的采集、处理和分析技术。评估管道运行的健康状况依据是管道内智能检测装置所采集到的数据，包括各种缺陷定位、测量和检测的数据。这需要开发新的分析算法用以提高定位精度，在计算机上可以如实反映缺陷信息。
（4）技术间的跨行业借鉴和创新。检测技术油气工业中的一项基本技术，同时也是其他工业生产中的基本技术，需要积极主动地去借鉴吸收其他行业的新型检测技术，并创新地应用于本行业中。
图5
图10
图12
参考文献
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作者简介：张宏，男，1986年出生，硕士研究生。主要研究方向为石油机械。
E-mail：csucup@https://www.doczj.com/doc/cf960289.html,
张仕民(通信作者)，男，1955年出生，博士，教授，博士研究生导师。主要从事管道维抢修技术装备、连续油管技术及配套工具、管道机器人技术、海洋石油装备、微型内燃发电系统等方面的研究。
E-mail：Zsm7481976@https://www.doczj.com/doc/cf960289.html,
管道泄漏检测方法简单比较 管道泄漏检测技术的研究从上世纪九十年代开始，历经二十年，已经有放射物检测法、质量平衡法、电缆检测法、微波探测、磁场感应传感器探测法、红外探测法等多种直观、简单的方法被淘汰，现在行业中有三种方法被广为介绍：光纤检漏法、负压波法、次声波法。 1、光纤检漏法： 根据Joule-Thomson效应原理，当管道发生泄漏时，泄漏源附近的温度会相应降低，监视该局部温度变化，可以对泄漏进行监测和定位。根据这个原理，光纤法应该是非常有效并且定位准确的，但存在以下几个问题： ①当泄漏量较小时，泄漏源附近温度变化较小，对光纤传感器的检测灵敏度要求相当高，因此成本也相应偏高。 ②当使用与管道平行埋设的光纤时，由于当初埋设光纤的目的不是做管道泄漏检测，因此，光纤的埋设离管道有一定的距离，并不是贴着管道埋设（实际工程中，我们多次遇到光纤离管道有十几米距离的情况），如此一来，因管道发生泄漏而引起的温度降低，光纤就检测不到。 ③即使原有光纤与管道离得很近，当发生图一情况时，由于光纤和泄漏点处于管道的两端，仍然无法报警，按照国外的报道，光纤检测系统里面的光纤需要三根均匀分布在管道周围（如图二所示），才能确保管道的泄漏报警。 图一：检测光纤与泄漏点处于管道两端
图二：光纤应埋设三根，均匀分布在管道周围 2、负压波法 当管道发生泄漏时，泄漏处由于管道内介质外泄造成管道压力突然下降，在流体中产生一个瞬态负压波，负压波沿管道向上、下游传播。由于管道的波导作用，负压波可传播数十公里，根据负压波到达上、下游测量点的时间差以及负压波在管道中的传播速度，可以计算泄漏位置。由于负压波法有效距离长、安装简捷、成本较低，目前在国内得到广泛的的应用。 负压波法有其自身的缺陷，表现在以下几个方面： ①对泄漏量要求很大：负压波法能迅速检测出泄漏量很大的泄漏，对泄漏量较小的泄漏没有效果。目前，业界对能够报警的泄漏量值说法不一，根据胜利油田一个招标项目里给出的指标：灵敏度：系统应在20秒之内探测出大于流量10%的泄漏，2分钟内探测出大于管道设计流量2%的泄漏；我们依稀可以推测出2％是一个很高的指标（详见胜利油田2013年3月招标文件《07管线漏失监控系统》）； ②在天然气管道上不起作用：在天然气管道上，如果发生泄漏，泄漏处的压缩气体迅速扩张，不产生可以检测得到的负压波，因此，负压波法对天然气管道无能为力； ③在海底管道上不起作用：海底的管道受海浪冲刷，在海底如同面条般不停的摆动，管道内的介质压力相应的不停变化，负压波系统会不停的发出报警信号；福建泉港联合石化的一条总长15公里的海底管道，原本设计安装一套负压波系统，后因不停报警而撤换成次声波系统。 ④定位不准确：负压波信号是直流信号（波形如图3所示），信号从开始到结束的时
油气管道检测技术的现状和发展趋势 摘要：管道作为大量输送石油、气体等能源的安全经济的运输手段在世界各地得到了广泛应用。同时，管道的维护管理，防止泄漏，保证管道安全运行已成为重要课题。本文主要介绍了油气管道检测技术的现状和发展趋势，对我国油气管道检测技术的发展提供了建议。 关键词油气管道检测技术现状发展趋势 引言 管道作为气体、石油等介质的长距离输送设施，被敷设于世界各地陆地、海洋等各种环境之中。安全是管道运行最基本的条件，因而，在进行管道规划、设计、施工、操作及维护的各个阶段，都要根据相应的法规采取安全措施，尤为重视对泄漏事故的早期发现及防止漏泄扩散。然而，即使管道在敷设、运行时达到设计质量标准，管道的老化仍是不可避免的。在管道工业发达的美国，目前运行的管道有50%以上是建于50年代、60年代，作为预防管道事故的措施，法律规定要定期检查管道全线的腐蚀状况。据美国对管道泄漏事故源的统计，第三者施工占第一位，腐蚀泄漏居第二位。 在我国要求大范围地定期检查管道腐蚀及其它状况，并用智能清管器对老管道进行检查，采取措施防止事故于未然。除定期修理外，检查时间最好是在运行中。必要时为了便于检查和维修，需对设备进行改造。 1 管道检测概况 管道敷设网络涉及陆地、海洋，有的横穿大河、铁路和高速公路等。管道敷设环境及构造是影响检查诊断的重要因素。 一般对管道进行外部和内部检测，当从外部检测困难时，应采用内部检测法检测。管道的全线管理并不容易，现实中不得不根据观测范围的有关数据推测管道全线的状况。由于管内检查仪器，特别是检测清管器的实用化和检测结果可靠性的提高，使管道全域的在线检查成为可能。 2 主要的检测技术 2.1埋地管道位置检测技术 利用从地表面检测埋地管道位置的技术，把握地下油气管道的位置，防止建设施工时造成事故。 ①电磁感应法该法分为直接法和间接法。直接法是向埋地管道直接通交流
油气管道腐蚀的检测 摘要:油气管道运输中的泄漏事故，不仅损失油气和污染环境，还有可能带来重大的人身伤亡。近些年来，管道泄漏事故频繁发生，为保障管道安全运行和将泄漏事故造成的危害减少到最小，需要研究泄漏检测技术以获得更高的泄漏检测灵敏度和更准确的泄漏点定位精度。本文介绍几种检测方法并针对具体情况进行具体分析。 关键字：腐蚀检测涡流漏磁超声波 引言： 在油气管道运输中管道损坏导致的泄漏事故不仅浪费了石油和天然气，而且泄露的有毒气体不仅污染环境，而且对人和动物造成重大的伤害，因此直接有效的检测技术是十分必要的，油气管道检测是直接利用仪器对管壁进行测试，国内外主要以超声波、漏磁和祸流等领域的发展为代表。[1] 1、涡流检测 电涡流效应的产生机理是电磁感应. 电涡流是垂直于磁力线平面的封闭的旋涡!状感应电流, 与激励线圈平面平行, 且范围局限于感应磁场所能涉及的区域. 电涡流的透射深度见图1, 电涡流集中在靠近激励线圈的金属表面, 其强度随透射深度的增加而呈指数衰减, 此即所谓的趋肤效应. [1] 电涡流检测金属表面裂纹的原理是: 检测线圈所产生的磁场在金属中产生电涡流, 电涡流的强度与相位将影响线圈的负载情况, 进而影响线圈的阻抗. 如果表面存在裂纹, 则会切断或降低电涡流, 即增大电涡流的阻抗, 降低线圈负载. 通过检测线圈两端的电压, 即可检测到材料中的损伤. 电涡流检测裂纹原理见图2.[2]
涡流检测是一种无损检测方法，它适用于导电材料。涡流检测系统适应于核电厂、炼油厂、石化厂、化学工厂、海洋石油行业、油气管道、食品饮料加工厂、酒厂、通风系统检查、市政工程、钢铁治炼厂、航空航天工业、造船厂、警察/军队、发电厂等各方面的需求.[2] 涡流检测的优点为:1.对导电材料和表面缺陷的检测灵敏度较高;2.检测结果以电信号输出，可以进行白动化检测;3.涡流检测仪器重量轻，操作轻便、简单;4.采用双频技术可区分上下表面的缺陷:5.不需要祸合介质，非接触检测;6.可以白动对准_!:件探伤;7.应用范围广，可检测非铁磁性材料。 涡流检测的缺点为:1.只适用于检测导电材料;2.受集肤效应影响，探伤深度与检测灵敏度相矛盾，不易两全:3.穿过式线圈不能判断缺陷在管道圆周上所处的具体位置;4.要有参考标准才能进行检测:5.难以判断缺陷的种类。[1] 2、超声波检测 超声波检测的基本原理基本原理见图3所示。 垂直于管道壁的超声波探头对管道壁发出一组超声波脉冲后，探头首先接收到由管道壁内表面反射的回波(前波)，随后接收到由管道壁缺陷或管道壁外表面反射的回波(缺陷波或底波)。于是，探头至管道壁内表面的距离A与管道壁厚度T可以通过前波时间以及前波和缺陷波(或底波)的时间差来确定：
输油管道泄漏监测技术及应用 摘要：文章对国内外输油管道泄漏检测方法进行了分析，对油田输油管道防盗监测的方法进行了探讨。针对油田输油管道防盗监测问题，指出了油田输油管道防盗监测系统的关键技术是管道泄漏检测报警及泄漏点的精确定位，并介绍了胜利油田输油管道泄漏监测系统的应用情况。 主题词：输油管道泄漏监测防盗
泄漏是输油管道运行的主要故障。特别是近年来，输油管道被打孔盗油以及腐蚀穿孔造成泄漏事故屡有发生，严重干扰了正常生产，造成巨大的经济损失，仅胜利油田每年经济损失就高达上千万元。因此，输油管道泄漏监测系统的研究与应用成为油田亟待解决的问题。先进的管道泄漏自动监测技术，可以及时发现泄漏，迅速采取措施，从而大大减少盗油案件发生，减少漏油损失，具有明显的经济效益和社会效益。 1 国内外输油管道泄漏监测技术的现状 输油管道泄漏自动监测技术在国外得到了广泛的应用，美国等发达国家立法要求管道必须采取有效的泄漏监测系统。 输油管道检漏方法主要有三类：生物方法、硬件方法和软件方法。 1.1 生物方法 这是一种传统的泄漏检测方法，主要是用人或经过训练的动物（狗）沿管线行走查看管道附件的异常情况、闻管道中释放出的气味、听声音等，这种方法直接准确，但实时性差，耗费大量的人力。 1.2 硬件方法 主要有直观检测器、声学检测器、气体检测器、压力检测器等，直观检测器是利用温度传感器测定泄漏处的温度变化，如用沿管道铺设的多传感器电缆。声学检测器是当泄漏发生时流体流出管道会发出声音，声波按照管道内流体的物理性质决定的速度传播，声音检测器检测出这种波而发现泄漏。如美国休斯顿声学系统公司（ASI）根据此原理研制的声学检漏系统（wavealert），
油气管道技术现状与发展趋势 王功礼王莉 中国石油天然气股份有限公司规划总院 摘要 近几十年来，中国长输管道技术不断发展，水平逐渐提高。特别是高凝含腊原油的加热输送、原油热处理及加剂综合处理工艺、天然气管道的设计和施工技术已达到或接近国际先进水平。文章简要论述了国内外在原油、成品油、天然气输送管道方面的技术现状及发展趋势，结合国内外管道技术发展的实际情况和未来趋势，提出了我国油气管道行业应加强对油气输送工艺、油气储存技术、油气管道完整性评价及配套技术、油气管道运行管理、管道信息管理系统、管道施工技术6 个方面的研究。 关键词 世界范围原油天然气成品油管道设计技术发展趋势分析评价 世界能源需求的扩大和发展加速了世界长距离油气管道的建设步伐。据统计，2003 年全球正在建设和规划建设的油气管道总长约7.6万km；今后15 年内世界管道的长度将以每年7%的增长率增长，其中天然气管道的建设将占据主导地位。未来世界将新增东北亚、东南亚、南美洲3 大输气管网。 原油管道技术现状及发展趋势 1世界原油管道技术现状 目前原油管道普遍采用密闭输送工艺，出现了冷热原油顺序输送、原油/成品油顺序输送工艺；对高凝、高黏原油采用热处理和加剂处理工艺。降凝剂和减阻剂种类多、效果好、应用普遍；采用环保、高效、节能型管道设备，泵效达85%以上；多采用直接式加热炉，炉效超过90%；运用高度自动化的计算机仿真系统模拟管道运行和事故工况，进行泄漏检测，优化管道的调度管理；对现役管道进行完整性评价及管理。 例如：美国的全美管道是目前世界上最先进的一条热输原油管道，全长2 715 km，管径760 mm，全线采用计算机监控和管理系统（SCSS）。在控制中心的调度人员通过计算机可实现管道流量、压力及泵、炉、阀等设备的自动控制，仿真系统软件可完成泄漏检测、定位、设备优化配置、运行模拟等功能。 2世界原油管道技术发展趋势 目前，世界各国尤其是盛产含蜡黏性原油的大国，都在大力进行长距离管道常温输送工艺的试验研究。随着含蜡高黏原油开采量的增加以及原油开采向深海发展，各国都特别重视含蜡高黏原油输送及流动保障技术研究。挪威、法国、英国、美国等石油工业发达国家在含蜡高黏原油流变性及其机理、管道蜡沉积预测等方面达到很高水平，并将带来应用技术的新突破。
油气管道无损检测技术 管道作为大量输送石油、气体等能源的安全经济的运输手段,在世界各地得到了广泛应用,为了保障油气管道安全运行,延长使用寿命,应对其定期进行检测,以便发现问题,采取措施。 一、管道元件的无损检测 （一）管道用钢管的检测 埋地管道用管材包括无缝钢管和焊接钢管。对于无缝钢管采用液浸法或接触法超声波检测主要来发现纵向缺陷。液浸法使用线聚焦或点聚焦探头,接触法使用与钢管表面吻合良好的斜探头或聚焦斜探头。所有类型的金属管材都可采用涡流方法来检测它们的表面和近表面缺陷。对于焊接钢管，焊缝采用射线抽查或检测，对于检测，通常采用射线实时成像检测技术。（二）管道用螺栓件 对于直径> 的钢螺栓件需采用超声来检测螺栓杆内存在的冶金缺陷。超声检测采用单晶直探头或双晶直探头的纵波检测方法。 二、管道项目建设周期中的无损检测 （一）各种无损检测方法在焊管生产中的配置 国外在生产中常规的主要无损检测配置如下图一中的、、、、、、工序。我国目前生产中的检测配置主要岗位如下图中的、、、、、、工序。 图一大口径埋弧焊街钢管生产无损检测岗位配置
（二）超声检测 全自动超声检测技术目前在国外已被大量应用于长输管线的环焊缝检测，与传统手动超声检测和射线检测相比，其在检测速度、缺陷定量准确性、减少环境污染和降低作业强度等方面有着明显的优越性。 全自动相控阵超声检测系统采用区域划分方法，将焊缝分成垂直方向上的若干个区，再由电子系统控制相控阵探头对其进行分区扫查，检测结果以双门带状图的形式显示，再辅以 (衍射时差法)和扫描功能，对焊缝内部存在的缺陷进行分析和判断。 全自动超声波现场检测时情况复杂，尤其是轨道位置安放的精确度、试块的校准效果、现场扫查温度等因素会对检测结果产生强烈的影响，因此对检测结果的评判需要对多方面情况进行综合考虑，收集各种信息，才能减少失误。 （三）射线检测 射线检测一般使用射线周向曝光机或γ射线源，用管道内爬行器将射线源送入管道内部环焊缝的位置，从外部采用胶片一次曝光，但胶片处理和评价需要较长的进度，往往影响管道施工的进度，因此，近年来国内外均开发出专门用于管道环焊缝检测的射线实时成像检测设备。 图二管道环焊缝自动扫描射线实时成像系统
油气管道泄漏检测技术综述 摘要： 石油是维持我国经济高速发展的战略性资源，石油管道则是是保障能源供给、关系国计民生的基础性设施。管道运输具有平稳连续，安全性好，运输量大，质量易保证，物料损失小以及占地少，运赞低等特点，已经成为石油运输的首选方式,但是随着管道的广泛应用、运行时间的延长,由于各种原因导致的管道泄漏也逐渐增多，不仅造成资源的浪费和环境污染,而且有火灾爆炸的危险，对周围居民的生产生活带来较大的威胁。因此，建立管道泄漏检测系统,及时准确地报告事故的范围和程度,可以最大限度地减少经济损失和环境污染，防止事故的发生。本文主要总结国内外近几十年来发展起来的管道泄漏检测和定位的主要方法,原理及优缺点。 关键词： 管道泄漏事故检测定位原理 正文： 1、事故案例 （1）、事故经过 2008年3月14日凌晨3时30分左右， 4名协勤人员在回兴镇兴科一路巡逻时，发现郑伟集资楼17# “小精点发廊”门市附近有较浓的天然气异味，在隔壁经营夜宵店的王祥金，就去敲门告知该户可能有天然气泄漏，当该门市人员开灯时随即发生爆炸。 （2）、事故原因 直接原因 临街PE（d110）燃气管线被拉裂，导致天然气泄漏，泄漏天然气通过地下疏松回填土层窜入室内，形成爆炸性混合气体，遇开关电器产生的火花引起爆炸。 间接原因 A、管线回填未对地基进行处理或采取防沉降措施，回填土层在雨水的浸润作用下产生沉降。 B、管线在外部载荷应力叠加作用下，对管线热熔焊缝产生一定影响，导致管线拉裂。 C、对管线走向不明，巡管不到位。 泄漏是输油管道运行的主要故障。目前，国内外出现多种输油管线泄漏检测及定位方法，其中包括：生物方法、硬件方法和软件方法。本文主要介绍硬件方法和软件方法，生物方法
项目名称：油气管道变形内检测设备开发及应用 推荐奖种：科学技术进步奖 候选单位：1、中机生产力促进中心；2、中油管道检测技术有限责任公司；3、清华大学 候选人：1、刘红旗；2、胡铁华；3、曹崇珍；4、赵晓光；5、郭静波；6、汪华军；7、张永江；8、吴哲；9、白港生；10、张俊杰；11、李育忠；12、黄平江；13、 黄凯；14、王淳；15、金虹 项目简介： 油气管道运输是国际能源大动脉，70%的石油、100%的天然气都是采用管道输送的。长输油气管道沿途多为埋地、穿水域、过海底、翻山等多变地质、气候环境，地震、海水冲涮、河床变迁、山体滑坡、农业水利、建筑施工等均可造成管道变形。管道变形不仅影响管道运输能力，而且会造成局部压力剧增，重则引起爆管、火灾，伤及生命财产、破坏生态环境。我国现有长输油气管道近6万公里，其监检工作一直由国外公司所把控，并形成了市场垄断、技术封锁状况。在此大背景下，提出了自主研发管道变形内检测设备。 油气管道变形内检测设备，能检测管道变形（管道凹陷、椭圆、错位）及管道特征（环焊缝、直焊缝、螺旋焊缝、阀门、法兰、三通等）；能用在新建管道试压前、试压后等基线管道验收检测中；也能用在在役管道在线管道变形检测，为后续投放管道腐蚀检测设备、裂纹检测设备、管道维护及管道完整性管理提供科学依据；本项目研究成果形成专有成套技术，可以推广应用到现有各种管道所需设备中；所形成的技术开发理念，能对具有机械、电磁、电子、软件等机电一体化装备研发有指导及提升作用；直观可视化的数据分析系统，能自动给出管道径向变形量、周向变形方位及轴向变形位置，能自动分析、量化及生成用户报告，指导现场开挖、维护、维修；设备在管道内运行情况，在管外地面能跟踪定标，且可实现远程监视设备所运行的位置。 管道变形检测系统可实现对管道凹陷变形：±0.5%OD；椭圆度变形：±0.5%OD ；灵敏度：0.5mm，周向±15°等有效识别；主探头数量及精度都超过了国外同类型设备。 本项目的创新点：1、多通道三维传感探测系统及设备的研制和应用，解决了管道内一次投放检测设备，同时获得管道变形缺陷及特征等管道信息，改变了原有引进检测设备的单通道检测理念（只能测径），实现了多参数一次性高精度检测。2、极低频发射定标跟踪系统的研制，解决了大管径厚壁管道的内检测设备、清管设备等管外跟踪定标问题。3、三维管道缺陷重构系统的研制，直观再现管道形态与缺陷，自动识别管道特征及缺陷量化，为管道安全运营管理提供科学依据。 管道变形内检测设备研发已经形成专有技术，其技术成果获得了国家重点新产品项目，项目证书编号：2010GRA00089；获得机械科学研究总院科技成果1等奖，证书编号：2009027；获得北京市科技进步1等奖，获奖编号：2011电-1-001；获得发明专利“极
一、概述 1 SY/T4109-2005 编制背景和简要经过随着我国石油天然气管道工程建设的发展，管道无损检测技术也得到了很大的发展。同时管道工程施工技术，特别是管道焊接技术的发展，对无损检测技术提出了新的要求。为确保工程质量，进一步完善无损检测标准，根据原国家石油和化学工业局《关于下达2001 年石油天然气、石油化工行业标准、修订项目计划的通知》（国石化政发（2000）410 号）文件要求，由石油天然气管道局盘锦北方无损检测公司负责对SY4056-93《石油天然气管道对接焊缝射线照相及质量分级》、SY4065-93《石油天然气管道对接焊缝超 声波探伤及质量分级》、SY/T 0444-98 《常压钢制焊接储罐及管道磁粉检测技术标准》及SY/T 0443-98 《常压钢制焊接储罐及管道渗透检测技术标准》进行了整合修订，修订后标准名称为《石油天然气钢质管道无损检测》。 本标准在修订过程中，编制人员遵照国家有关方针政策，进行了比较广泛的调查研究，在全面总结和吸纳多年石油天然气钢质管道无损检测经验和技术，充分考虑石油天然气钢质管道工程施工实际特点的基础上，积极参照采用国外有关先进标准，并多次以发函或会议形式征求相关方意见，经反复修改形成送审稿，于2004 年12 月在海南三亚通过了由石油工程建设专业标准化委员会施工分标委组织的标准审查会的审查。 2 SY/T4109-2005 修订的指导思想 （1）目前石油天然气管道（含集输管道及其站场），特别是油气长输管道正向着大口径、大壁厚、高 钢级及高压力方向发展，而与之相配套的先进的焊接和无损检测技术及设备也在广泛采用。作为无损检测标准，必须适应和满足这种变化。另外，管道施工建设不仅要占领国内市场，而且还要走向世界。因此，与国外标准接轨也是本次标准修订应考虑的的一个重要因素。 （2）在检测工艺方面，应总结我国石油天然气企业在国内外长输管道施工检测的成功经验，积极吸纳国内外相关标准的长处来修订。修改后标准，应具有科学性、先进性、简单实用、可操作性强的特点。 （3）验收标准部分应在原标准的基础上，充分考虑我国油气管道，特别是长输管道的实际情况，在满足和确保工程质量实际需要的前提下，参照国外先进标准来修订。 3 与原标准相比，SY/T4109-2005 检测技术部分的特点（1）射线检测部分 ①本标准增加了下列内容： a明确了本标准不仅适用于长输、集输管道的X、丫射线检测，也适用于其站场的检测，特别引进了 Se75 丫射线的检测技术。明确本标准不适用于工业和公用压力管道环焊缝的检测，也不适用于油气管道制管焊缝的检测。 b明确了本标准照相技术等级相当于GB3323-1987的AB级。 c针对长输管道采用低合金高强钢的特点，纳入了K值的概念，重视对横向缺欠的检出。对于公称直 径小于250 mm管道环缝双壁单影透照时，K值和一次透照长度给予适当放宽。 d 引入了新的辐射防护标准，划定控制区和管理区，并设置防护标志，严格规定检测人员及公众的安全防护。 e 明确了射线源和能量控制。 f明确了曝光量推荐值与焦距的关系及丫射线最短曝光时间的控制。 g 明确了像质计放于胶片侧应提高一个像质指数。 ②简化完善了原标准的相关条款： a适用管壁厚度由2 m?30 m修改为2 m?50 m。 b更新了胶片的分类方法，对于丫射线检测，由于能量偏高，工件对比度低，选用T2或T3胶片。用提 高胶片对比度的方法弥补工件对比度的不足。 c将原标准双壁双影透照的界限由原来的①114 m改为①89 m,这与GB3323-1987和API std 1104 相一致，并明确了小径管检测的要点。 d 根据长输管道检测的类型,完善了底片上的标记。
油气管道泄漏检测技术综述 (新版) Safety work has only a starting point and no end. Only the leadership can really pay attention to it, measures are implemented, and assessments are in place. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0015
油气管道泄漏检测技术综述(新版) 摘要：简单说明了油气长输管道泄漏的原因和泄漏的危害，简单回顾了国内外油气长输管道泄漏检测技术发展的历史，详细介绍了热红外线成像、探地雷达、气体成像、传感器法、探测球法、半渗透检测管检漏法、GPS时间标签法、放射性示踪剂法、体积或质量平衡法、压力波法、小波变换法、相关分析法、状态估计法、系统辨识法、神经网络法、统计检漏法和水力坡降法等20多种管道泄漏检测技术方法，同时介绍了泄漏检测方法的诊断性能指标和综合性能指标，最后指出了现在存在的问题和发展的趋势。 关键词：油气；长输管道；泄漏；原因；检测方法；性能指标；问题；发展；趋势 油气长输管道发生泄漏的原因多种多样，但大致可以分为：(1)管道腐蚀：防护层老化、阴极保护失效,以及腐蚀性介质对管道外壁
造成的腐蚀和传输介质的腐蚀成分对管道内壁造成的腐蚀；(2)自然破坏：由于地震、滑坡等自然灾害以及气候变化使管道发生翘曲变形导致应力破坏；(3)第三方破坏：不法分子的盗窃破坏,施工人员违章操作,野蛮施工造成的破坏；(4)管道自身缺陷：包括管道焊接质量缺陷,管道连接部位密封不良,未设计管道伸缩节,材料等原因。油气管道泄漏不仅给生产、运营单位造成巨大的经济损失，而且会对环境造成破坏、严重影响沿线居民的身体健康和生命安全。 1检漏技术发展历史 国外从上个世纪70年代就开始对管道泄漏检测技术进行了研究。早在1976年德国学者R.Isermann和H.Siebert就提出以输入输出的流量和压力信号经过处理后进行互相关分析的泄漏检测方法；1979年ToslhioFukuda提出了一种基于压力梯度时间序列的管道泄漏检测方法；L.Billman和R.Isermann在1987年提出采用非线性模型的非线性状态观测器的检漏方法；A.Benkherouf在1988年提出了卡尔曼滤波器方法；1991年Kurmer等人开发了基于Sagnac光纤干涉仪原理的管道流体泄漏检测定位系统；1993年荷兰壳牌
管道泄漏检测技术应用分析 摘要:近年来,油气输送管道泄漏事故时有发生,造成了巨大经济损失和环境污染。因此,对液体输送管道进行检测和定位的研究与实践非常必要。介绍了国内外液体输送管道泄漏检测与定位的主要方法,分析了各种方法的原理及优缺点,提出了实际实施过程中应注意的问题及相应对策。 关键词:泄漏;检测技术;分析 1 基于硬件的管道泄漏检测方法 基于硬件的检测方法主要有:直接观察法,泄漏电缆法,示踪剂检测法[1]和光纤泄漏检测法[2],其中基于光纤传感器的管道泄漏检测方法越来越受到人们的重视。 1.1 直接观察法 该方法是指有经验的工作人员用肉眼观测、闻气味、听声音查出泄漏的位置, 或专门训练过的狗通过辨气味确认泄漏位置。 早期的管道泄漏检测方法是有经验的技术人员沿管线行走查看管道附近异常情况,闻管道释放出来的介质的气味,或听介质从管道泄漏时发出的声音。这种检测方法的结果主要依赖于个人经验和查看前后泄漏的发展。另外一种方法是用经过训练的、能够对管道泄漏物质的气味很敏感的狗进行检测。该方法无法对管道泄漏进行连续检测,灵敏性较差。 宁波广强机器人CCTV管道检测机器人利用先进的CCTV内窥检测技术进行管道检测。广强管道检测机器人是按照国家卫生部颁发的《公共场所集中空调通风系统卫生规范》的相关技术要求，设计的进行检测的专业设备，可完成各种检测作业，还可搭载各种声纳、切割设备，可按需定制。广强机器人是完成公共场所集中空调检测项目的得力工具。 管道机器人具有超强驱动力，通过镜头可以观测管道内景了解管道内部情况并完成采样维护作业。广强管道机器人小巧灵活，便于携带，造型美观，可搭载在车上，一次即可完成多种检测和维护作业。广强机器人管道机器人用途：用于公共场所集中空调采样和检测、用于环境卫生、职业安全、检验检疫等场所的检测，是检测人员的最佳安全伴侣、最得力的工具.宁波广强机器人科技有限公司管道检测机器人是由控制器、爬行器高清摄像头、电缆等组成。在作业的时候主要是由控制器控制爬行器搭载检测设备进入管道进行检测。检测过程中，管道机器人可以实时传输管道内部情况视频图片以供专业维修人员分析管道内部故障问题。 去年7月，由广强公司自主研发的高端化管道探测机器人在杭州市萧山机场开始应用；该公司普及型管道探测机器人研发成功并投入使用，目前为止已经在浙江、江苏、安徽、山东等多省的管网检测中获得应用，在功能上设计上更加符合城乡管网的检验要求。与此同时，为满足高端市场实际需求，该公司还自主研发了多种cctv管道检测车，通俗来说就是将cctv管道检测系统集成到汽车内部。今年以来，广强公司已在浙江、江苏等省的相关政府招投标项目中中标。据了解，
石油工业技术监督·2013年7月 无损检测工作的可靠与否直接关系到管道的安全运行。现行施工及验收规范对无损检测方法的选择有相应的规定，但有些规定比较笼统。为了提高焊接缺陷的检出率，检测单位应当根据被检管道的材质、焊接方法以及可能产生的缺陷等，选择几种无损检测方法，相互补充和验证。因为任何一种无损检测方法都不是万能的，每种无损检测方法都有自身的优点与不足，不同的检测部位需要选择不同的无损检测方法。综合利用各种无损检测方法才能够保证不同的检测方法相互取长补短，更准确的反映焊接缺陷。 1无损检测概述 所谓无损检测，是在不损坏试件的条件下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和器材，对试件的内部及表面的结构、性质状态进行检测和测试的方法。油气管道常用的无损检测方法有射线检测、超声波检测、磁粉检测和渗透检测。 1.1射线检测 利用射线（X射线、γ射线、中子射线等）穿过材料或工件时的强度衰减，检测其内部结构不连续性的检测技术[1]。1.2超声检测 超声波在被检测材料中传播时，材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受影响的程度和状况，探测了解材料性能和结构变化的检测技术[2]。 1.3磁粉检测 利用漏磁（场）和合适的检验介质发现试件表面和近表面的不连续性特征的无损检测方法。 1.4渗透检测 利用液体的毛细管作用，将渗透液渗入固体材料表面开口缺陷处。再通过显象剂将渗入的渗透液吸出到表面，显示缺陷的影像的无损检测方法。 磁粉检测和渗透检测统称为表面检测。 2油气管道常用无损检测方法的特点 2.1射线检测 2.1.1优点 检测结果可用底片直接记录；可以获得缺陷的投影图像，缺陷定性定量准确。 2.1.2局限性 体积型缺陷检出率高，而面积型缺陷的检出率受多种因素影响；适宜检验厚度较薄的工件而不适 油气管道无损检测方法选择 雷晓青 中国石油长庆油田分公司技术监测中心（陕西西安710018） 摘要分析了油气管道常用无损检测方法的特点，结合多年以来工作经验，提出了油气管道无损检测的选择方法。指出，应根据施工及质量验收及规范、无损检测标准适用范围、被检焊缝型式和检测部位、可能产生的缺陷种类等方面，选择无损检测方法。 关键词射线检测超声波检测磁粉检测渗透检测油气管道 Abstract The features of the commonly used NDT methods for oil/gas-pipeline testing are analyzed,Combined with working experi-ence over the years,how to select the NDT method for oil/gas-pipeline are introduced.The NDT method shall be selected in accor-dance with the construction acceptance criteria and specification,the applicable scope of NDT standard,the to-be-tested welding seam type and testing area,and the possible defect types etc.. Key words radiograph inspection;ultrasonic inspection;magnetic particle inspection;fluorescent penetrant inspection;oil/gas pipeline 工程质量监督 28 TECHNOLOGY SUPERVISION IN PETROLEUM INDUSTRY
输油管道泄漏检测方法综述 2 检漏系统的性能指标 对一种泄漏检测方法优劣或一个检漏系统性能的评价 ,应从以下几个方面加以考虑 1 泄漏位置定位精度当发生不同等级的泄漏时 ,对泄漏点位置确定的误差范围。 2 检测时间管道从泄漏开始到系统检测到泄漏的时间长度。 3 泄漏检测的范围系统所能检测管道泄漏的大小范围 ,特别是系统所能检测的最小泄漏量。 4 误报警率误报警指管道未发生泄漏而给出报警信号。它们发生的次数在总的报警次数中所占比例。 5 适应性适应性是指检漏方法能否对不同的管道环境 ,不同的输送介质及管道发生变化时 ,是否具有通用性。 6 可维护性可维护性是指系统运行时对操作者有多大要求 , 及当系统发生故障时 ,能否简单快速地进行维修。 7 性价比，性价比是指系统建设、运行及维护的花费与系统所能提供性能的比值。 3 检漏方法 管道的泄漏检测技术基本上可分为两类 ,一类是基于硬件的方法 ,另一类方法是基于软件的方法。基于硬件的方法是指对泄漏物进行直接检测。如直接观察法、检漏电缆法、油溶性压力管法、放射性示踪法、光纤检漏法等。基于软件的方法是指检测因泄漏而造成的影响 ,如流体压力、流量的变化来判断泄漏是否发生及泄漏位置。这类方法有压力/ 流量突变法、质量/ 体积平衡法、实时模型法、统计检漏法、 PPA (压力点分析)法等。除上述两类主要方法外 ,还有其他的一些检漏法 ,如清管器检漏法。各类方法都有一定的适用范围。 3. 1 基于硬件的检漏法 3. 1. 1 直接观察法有经验的管道工人或经过训练的动物巡查管道。通过看、闻、听或其他方式来判断是否有泄漏发生。近年美国 OIL TON 公司开发出一种机载红外检测技术。由直升飞机带一高精度红外摄象机沿管道飞行 ,通过分析输送物
国内外管道泄漏检测技术 [转帖]国内外管道泄漏检测技术管道泄漏是长输管道平稳运营的重要安全隐患。根据泄漏量的不同，管道泄漏一般分为小漏、中漏、大漏。小漏亦称砂眼，泄漏量低于正常输量的3%，主要是由于管道防腐层被破坏，管壁在土壤电化学腐蚀作用下出现锈点，腐蚀逐渐贯穿整个管壁的现象。中漏的泄漏量在正常输量的3%－10%之间。大漏的泄漏量则大于正常输量的10%。在管道运营中，由于倒错流程、干线阀门误动作等原因可能使干线超压造成管道泄漏。近年来犯罪分子打孔盗油也成为管道泄漏的主要原因之一。据统计，自1998年以来在中石油管道公司管辖的范围内，累计发生打孔盗油盗气案件将近300起。及时、迅速发现管道泄漏并准确判定泄漏点成为管线平稳安全运行的当务之急。以下对国内外有代表性的管道泄漏检测方法进行简要介绍。 人工巡线 人工巡线在国外石油公司也广为应用。美国Spectratek公司开发出一种航空测量与分析装置。该装置可装在直升机上，对管道泄漏进行准确判断。 我国通常是雇佣农民巡线员沿管道来回巡查，虽与发达国家有较大差距，但针对我国国情来说，也是切合实际的。 管道内部检测技术 通过对清管器应用磁通、超声、录像、涡流等技术提高了泄漏检测的可靠性和灵敏度。国际管道和近海承包商协会IPLOCA宣布，迄今为止已开发出30多种智能清管器。智能清管器应用了大量新近研发出来的电子技术和计算机技术，可依靠计算机对检测结果进行制图。新型清管器在硬件方面装备了传感器、数据贮存和处理设备、电视和照相设备；在软件上配备了专门用于分析用的软件包。此类清管器不仅可用于管道检漏，而且可勘查管壁结蜡状况，记录管内压力和温度，检测管壁金属损失。如磁漏式清管器，通过永久磁铁来磁化管壁达到磁通量饱和密度。清管器在管道中流动时，管壁内外腐蚀、损伤和泄漏等部位会引起异常漏磁场，并且感应到清管器中的传感器。管壁中的任何变化都会引起磁力线产生相应的变化。现在，微处理机和有限元数值计算技术的发展使清管器对信号识别和处理的功能大大增强。但磁漏式清管器的输出信号受管道压力、使用环境的影响较大，传感器的感应线圈仅对某种类型和尺寸的缺陷灵敏。一般来说这种清管器适合于金属孔隙探测。其他智能清管器中，还有超声波检测清管器、内径规清管器和核子源清管器等。 管道外部动态检测技术 随着自动化仪表、计算机技术的深入发展，各种动态检测技术也相继出现，如：压力点分析法、特性阻抗检测法、互相关分析法、压力波法、流量差监测法、管道瞬变模型法等等。压力点分析法。压力点分析法可用于气体、液体的多相流管道的检测。当管线处于稳定工况时，流体的压力、速度和密度的分布是不随时间变化的。当泵或压缩机供给的能量发生变化时，上述参数是连续变化的。当管道发生泄漏后，液体将过渡至新的稳态。过渡时间从几分钟到十几分钟不等，由动量和冲量定理确定。压力点分析法检测流体从某一稳态过渡到另一稳态时管道内流体压力、速度和密度的变化情况，从中判断是否包含有泄漏信号。 特性阻抗检测法。由传感器构成的检漏系统可随时检测到管道微量原油的泄漏情况。传感器采用多孔聚四氟乙烯树脂作为绝缘材料。这种材料导电率、绝缘阻抗热稳定性好、不易燃烧、化学稳定性好。当漏油渗入以后，其阻抗降低，从而达到检漏的目的。 互相关分析法。设上、下两站的传感器接收到的信号分别为x(t)、y(t)。两个随机信号x(t)和y(t)有互相关函数Rxy(t)。如果x(t)和y(t)两信号是同频率的周期信号或包含有同频率的周
第二章长距离输油管道输送工艺技术 1. 概述 长距离输油管道通常是指距离长、管径大、输量高的原油管道，输送压力高而且平稳。由输油站和管路两部分组成，输油站分为首站、若干中间加压站、若干中间加热站及末站，其任务是供给油流一定的压力能和热能，将原油安全、经济地输送给用户；管路上每隔一定距离设有为减少事故危害、便于抢修，可紧急关闭的若干截断阀室以及阴极保护站。 输送原油的粘度和凝固点比较低，可以采用不加热直接输送的方式，但是具有较高凝固点和粘度的原油，就需要经过加热后输送，或者经过改性，采用不加热的常温输送方式。北美国家的输油管道多是输送低凝点、低粘度原油，所以多为不加热输送。对于凝点和粘度较高的原油均采用加热输送（如美国全美管道和科林加管道）。随着原油流变性的研究，原油添加化学降凝剂后常温输送技术也应用于一些原油管道运行管理中。由于实际生产需要和常温输送的工艺优越性，促使此项技术日趋成熟。近20年来，我国有10多条原油管道试验研究了添加化学降凝剂输送技术，取得的技术成果和经济效益是十分明显的。 1.1 高凝点、高粘原油的输送 我国生产的原油多属高含蜡、高凝固点、高粘度原油，对于凝固点、粘度较高的原油来说，输送工艺可分为两种类型，一是加热输送，另一是常温输送。我们在加热输送高凝、高粘原油方面积累了丰富非经验，但加热输送有其弱点，一
是低输量受到热力条件的制约，二是一旦发生事故停输，必须立即抢修，及时恢复运行，否则，较长时间的停输会酿成凝管事故。 1.1.1 加热输送工艺 加热输送是指将原油加热后进入管道加压输送，通过提高原油输送温度降低其粘度，来减少管路摩阻损失。原油管道加热输送存在两方面的能量损失，散热损失和摩阻损失。热油向下站输送过程中，由于其温度高于管路周围的环境温度，存在径向温差，热油携带的热能将不断地往管外散失，因而使油流温度在向前输送过程中逐渐降低，引起轴向散热损失，油流温度下降，粘度上升，单位长度管路的压降逐渐增大。需要重视的是油流温度接近凝固点时，单位长度管路的压降会急剧上升，容易出现管道事故。我国原油大多具有粘度大、凝固点高的性质，加热输送工艺是国内原油管道常用的一种输送工艺。 还有两种不常用的加热方式，一是以阿拉斯加管道为代表，该各管线原油流速达3.13m/s,原油在高速下摩擦所产生的热能足以弥补沿程热损失，这种方式一般来说不经济，只能在特定场合下使用。另一种是利用电集肤效应加热，以印尼贝鲁克到米那斯管线为代表，长114km。 1.1.2 常温输送工艺 对于高含蜡原油管道输送，通常采用化学添加剂（降凝剂或流动改进剂、蜡晶抑制剂）、进行热处理、用轻烃馏份稀释原油、用水作成乳化液或形成水环等方式。
油气管道内检测新技术举例 摘要管道检测技术是完整性的一部分，也是获取管道有关信息的最佳手段。管道检测可以监测管道受到的危害或潜在危害，在管道未发生事故前进行有计划的修理，可以避免大量的不必要维修，节约资金，在管道的日常维护中占有非常重要的地位。本文主要针对管道检测技术中的常用的几种内检测技术作了简要的介绍，并指出了各种技术的要点。 关键词：管道内检测新技术 1.内检测器的分类 管道是输送危险液体和气体最为安全有效的方式。但随着时间的推移和周围环境的变化，会出现缺陷，也会导致事故的发生。 管道中可以被检测到的缺陷可以分为三个主要类型： ①几何形状异常（凹陷、椭圆变形、位移等）； ②金属损失（疲劳、划伤等）； ③裂纹（疲劳裂纹、应力腐蚀开裂等）。 管道内检测技术通过装有无损检测设备及数据采集、处理和存储系统的智能清管器在管道中运行，完成对管体的逐级扫描，达到对缺陷大小、位臵的检测目的。 针对上述三种缺陷类型，各大检测专业公司都根据市场和用户的需要研发了多种检测器，并不断更新换代。内检测器按其功能可分为用于检测管道几何形状异常的变形检测器，用于检测管道金属损失的金属损失检测器，用于裂纹、应力腐蚀开裂检测的裂纹检测器。 2.几何形状异常的检测技术 管道几何形状的异常多因受到外部机械力或焊接残余应力等原因造成，通过使用适当的检测装臵可以检测各种原因造成的、影响管道有效内径的几何异常现象并确定其程度和位臵。 测径器是用于检测、定位和测量管壁几何形状异常的大小。正常的管线，应当有一个圆环形横断面。在管道铺设过程或长期运行中，第三方的干扰可以造成
凹陷。合格的测经器应可对任何管段横断面的临界变化进行检测并确定大小，是进行管道金属损失或裂纹内检测之前非常重要的一步。 常用的测径器使用一定排列的机械抓手或有机械抓手的辐射架。机械抓手压着管道内壁并会因横断面的任何变化引起偏移。这些偏移可能是由于一个凹陷、偏圆、褶皱或附着在管壁上的碎屑引起的。捕捉到的偏移信号被转换为电子信号存储到机载的存储器上。讲一次运行后的数据取出并使用合适的软件加以分析和显示，从而确定那些可影响到管道完整性的异常点。目前，市场上的测径器，提供的被测管径范围从100-1500mm不等，其灵敏度通常为管段直径的0.2%~1%，精度大约为0. 1%-2%。 3.金属损失检测技术 漏磁（MFL）技术因其可检测出腐蚀或擦伤造成的管道金属损失缺陷，甚至能够检测到那些不足以威胁管道结构完整性的小缺陷（硬斑点、毛刺、结疤、夹杂物和各种其他异常和缺陷），偶尔也可检测到裂纹缺陷、凹痕和起皱。漏磁技术应用相对较为简单，对检测环境的要求不高，具有很高的可信度，而且可兼用于输油和输气管道，所以，这种技术被广泛应用并在不断的发展。 对于很浅、长且窄的金属损失缺陷，MFL信号就难以检测出来。检测精度也受多种因素的影响。在对管道进行检测时，要求管壁达到完全磁性饱和，因此测试精度与管壁厚度有关，厚度越大，精度越低，其使用的壁厚范围通常在12mm 以下。另外，检测器在管道中的运行速度也可影响检测结果的准确性。有关研究机构正在研究其速度控制技术，指在不影响正常输量的前提下提高检测的准确性。 近来，美国哥伦比亚输气公司结合现场经验及有关研究发现并已证实了MFL 数据的采集受管内废杂物的影响，影响有三个：损坏设备、速度偏差、检测器脱离管壁。设备损坏、脱离管壁和速度过高的现象可同时发生，也可互不相干，可对磁通泄露数据和结果分析产生很多影响。这些影响可能导致缺陷几何形状的确定及位臵估算错误，也可能失去探测腐蚀和管道特征的能力。为了确保能获得良好的检测结果，在管道内检测之前，进行清管作业是极为重要的，尤其对于含蜡高的原油管线、所有含铁锈的流体管线、含极细粉尘的干燥气管线等更为关键。