海底管线腐蚀缺陷检测与评价技术
摘 要
作为海上油气运输的大动脉，海底管线发挥着越来越重要的作用。腐蚀严重影响海底管线的使用寿命，使其损坏率逐年增大，泄漏和断裂破坏事故逐渐增多。及时对管道的腐蚀缺陷进行检测并发现管道存在的潜在隐患，对于海上油气的安全生产是极为重要的。本文主要简述了海底管道的腐蚀因素及主要形式，并重点介绍了用于管道腐蚀缺陷检测及评价的多种技术。
Submarine pipeline corrosion defect inspection and
evaluation of technology
Abstract
As the main artery of the offshore oil and gas transportation,The subsea pipeline
to play an increasingly important role.Corrosion seriously affect the the service life of
the subsea pipeline, so the failure rate is increasing year by year,Leakage and fracture
damage accidents increased gradually.Timely inspection of pipeline corrosion defects
and found that the pipeline exists a potential hidden dangers，It is extremely important
for the safety of offshore oil and gas production.This article briefly described factors
海底管道内外腐蚀的在线检测技术
摘要：自从我国在1985年修建成首条海底输油管道以来，海底输油管道建设数量呈现逐年递增的形式，到目前为止约建设8000km的海底石油管道。但由于海底生态环境非常复杂，人类在上海生存活动逐渐频繁，导致海底石油管道经常出现溢油事故；再加上我国海底管道通常建设在20世纪90年代末期，设计使用年限为20年左右，随着时间不断推移，很多管道进入到使用后期，部分石油管道已超过使用年限，无形中提高日常运行风险，一旦海底管道受到损害出现溢油问题，会给相关企业带来巨大经济损失，甚至会影响到海洋的生态环境，产生严重的负面影响。针对该种情况，工作人员在铺设海底管道后，要全面检测管道性能，掌握管道实际情况，将安全隐患扼杀在摇篮中，保证海底管道能安全运行。
关键词：海底管道；内外腐蚀；在线检测技术
引言
管道腐蚀指的是管道在运输液体的过程中因为运输物质和管道发生化学反应或别的原因导致的管道老化现象。管道腐蚀会导致管道材料的破坏、进而造成设备损坏甚至整个管道系统的失效。管道腐蚀主要是由于管道内运输介质具有一定的腐蚀特性，例如酸性、碱性以及某些盐。加上外界的温度变化、阳光照射、雨淋等因素，共同造成了管道的腐蚀。在管道遭受腐蚀之后，造成的损坏极易形成安全隐患并引发事故，据不完全统计，全世界每年因各类腐蚀所造成的的损失占GDP的3%至4%。如何延缓腐蚀，抵御腐蚀已经成为一个工业生产和运输业的重要课题之一。
1.海底管道内检测技术
1.1涡流检测技术
这种技术在海底管道检测中，可以对输气或输液管道进行准确检测。第一，向用于检测的涡流式检测器结构的初级线圈内输入微弱电流，会引发海底管道受到电磁感应后产生涡流，检测人员通过检测次级线圈完成检测任务。如果管道管壁出现质量问题，初级线圈就会表现出异常磁通量，引发磁力线出现相应变化，次级线圈原有的磁通量平衡状态就会被打破，就会有对应电压产生。如果管壁存在任何问题，两侧就会维持磁通量平衡，也不会有电压产生。所以，要检测管道是否存在问题，只要对电压变化动态进行监测即可判定。这种检测技术虽然有效性较好，但是技术本身有许多限制性因素，不宜大范围推广。一般陆地管道检测中经常采用这种技术，检测海底管道期间应用较少，原因在于它应用期间的数据采集无法确保足够的信号分辨率，传输速率无法适应检测工作需要。而且它的应用流程还存在较大缺陷，至今行业没有这方面的统一性标准，因此它适用的检测范围只有极少数几种产品规格，无法对所有类型的管道开展检测。再加上海底管道检测非常困难，应用这项技术开展检测，有些设备不能用于海底检测。
海底管线是海洋油气田内部设施连接和油气资源外输的重要设施。海底管线处于风浪、海流、腐蚀等恶劣服役环境中，易产生各类缺陷。近年来，自动超声波检测技术在海底管线检测中得到了广泛的应用，其高检测能力、高效、环保等优势在海底管线铺设过程中得到了充分的体现。
检测人员依据标准要求，基于扇形检测技术开发了相控阵超声扇形扫描工艺，验证了工艺的重复性和可靠性，通过评定不同阈值的POD(检出率)值，确定了最佳缺陷评定基准，实现了相控阵超声扇形扫描技术在海底管线项目中的成功应用。
01
相控阵超声扫描技术特点
常规全自动超声(AUT)检测技术采用分区法，将焊缝沿壁厚方向分成若干区域，如根部区、钝边区、热焊区以及填充区等，分区高度为1~3mm，每个分区设置独立的反射体，使用独立的检测波束对每分区分别进行扫描，以A扫描-双门带状图的形式显示（焊缝分区，波束配置及图像显示见图1）。
图1 带状图及AUT检测波束配置示意
相控阵超声扇形扫描技术是将一对相控阵探头对称布置于焊缝两侧，每个探头可同时激发一组或多组不同角度范围的超声波束实现对焊缝检测区域的扫描，以A扫描、B扫描、C扫描及扇形扫描的方式显示；相控阵超声扇形扫描技术波束配置及图像显示如图2所示。
图2 相控阵超声扇形扫描技术波束配置及图像显示示意
相比于传统分区法AUT检测技术，相控阵超声扇形扫描技术具有以下优势：
① 使用一个角度范围覆盖检测区域，提供更多的检测角度；
② 焊缝每侧探头发射的超声波波束覆盖整个焊缝区域，可得到更多的检测数据；
③ 分区法轨道安装精度要求±1mm，扇形扫查安装精度可允许±3mm内，扫查器安装效率更高；
④ 调试方法简便，调试效率高；
⑤ 可使用便携检测系统，满足不同施工环境的检测需求，检测成本更低。
02
相控阵超声扇形扫描工艺设计
检测工艺
相控阵超声扇形扫描工艺是基于相控阵检测系统，两个相控阵探头对称布置于焊缝两侧，设置一组波束覆盖焊缝内外表面及填充区域，设置第二组波束覆盖根部区域，焊缝两侧采用相同的波束设置，采用机械扫查方式，实现焊缝检测的过程。
AUT技术在工业管道焊缝检测中的应用研究
陈剑
【摘 要】全自动超声波检测技术(AUT)是一项在超声波检测技术(UT)的基础上研发的焊缝质量无损检测技术,在工业管道的焊缝检测中具有检测灵敏度高、速度快、缺欠定位和定量准确等优点,本文介绍了AUT检测工艺技术在工程中的应用,提高了焊缝检测质量和工效,降低检测作业强度,推广应用前景广阔.
【期刊名称】《全面腐蚀控制》
【年(卷),期】2017(031)004
【总页数】5页(P38-41,77)
【关键词】AUT;焊缝;检测;校准;灵敏度;耦合
【作 者】陈剑
【作者单位】大庆油田三维工程检测有限责任公司,黑龙江 大庆 163000
【正文语种】中 文
【中图分类】TG441.7
全自动超声波检测技术（AUT）是一项在超声波检测技术（UT）的基础上研发的焊缝质量无损检测技术，具有检测灵敏度高、速度快、对焊缝缺欠定位和定量准确等优点，在工业管道的焊缝质量检测中得到了应用和推广，提高了检测质量和工效，降低检测作业强度。
根据超声波相控阵声聚焦和焊缝分区扫查原理进行管道焊缝的检测设置，检测前测量管道的超声波声速、对管道表面进行处理、画检测参考线和标识，通过校准试块校验系统稳定性和校准检测灵敏度，在管道焊缝的2-3点位安装扫查器轨道接头，在管道焊缝的正上方安装扫查器，进行管道表面耦合，通过焊缝分区扫查形成AUT扫查图，再根据A扫描、B扫描和TOFD扫描图谱综合评价焊缝质量。
工艺流程图如图1所示。
3.1 检测系统设置
（1）通过AUT检测系统的脉冲发射/接收通道和5MHz横波直探头测量钢管中不同角度的超声波横波声速值如图2、3所示，通过拟合角度-声速曲线精确设置各检测通道的声速值，保证检测工艺参数的准确性；
（2）根据焊缝的坡口形式定义焊缝检测分区如图4、5所示，检测分区高度一般在1～3mm，以Ф1219×22mm复合U型坡口为例，分为根部、钝边、热焊、填充、盖面等分区，其中填根部分区高度1.3mm，钝边分区高度1.3mm、热焊分区高度2.6mm，填充区为7个，每个填充分区高度为2.19mm，盖面分区高度1.5mm。
