非磁化管道內檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種非磁化管道內檢測方法，石油天然氣埋地金屬管道的損傷檢測技術。本發明的非磁化管道內檢測方法，包括以下步驟：步驟1、初步分析，確定工期；步驟2、管道通過性測試；步驟3、管道檢測；步驟4、檢測數據的分析處理；步驟5、數據結果的處理。本發明的非磁化管道內檢測方法，克服了現有磁化探測管內局部缺陷的方法中種種弊端，如需盲目開挖，對管道進行清理消磁，最后還要對管道進行均勻磁化的繁瑣過程；而非磁化管道內檢測方法利用地球磁場對管道進行均勻磁化，僅需用清管器進行通過性測試并且進行管內簡單清理，用磁鐵將管內金屬物質吸出,即可對管道進行管內非磁化、非接觸檢測。
【專利說明】非磁化管道內檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及石油天然氣埋地金屬管道的損傷檢測技術，尤其是一種非接觸檢測式 的磁力層析技術對管內非磁化的損傷檢測方法。
【背景技術】
[0002] 目前，對探測管道局部缺陷普遍采用接觸式探測管道局部缺陷的方法，其主要是 利用專業探測設備（內檢探傷儀)，來記錄預先被磁化的管道的磁場應力缺陷。該方法包括 了清洗設備和內檢探傷儀，沖洗、清潔管道內部并且保障剖面的完全通暢，在磁化管壁的同 時讓探傷儀通過，根據分散和飽和的磁場記錄并存儲磁場異常，判讀所獲得的信息以便判 定被發現的異常的位置和特征，根據該方法確定管道所有局部缺陷的位置和參數并且推測 缺陷產生的原因。該方法主要通過內部檢測，而使用內檢測設備價格昂貴，且對管道進行清 理消磁，還要對管道進行均勻磁化，過程繁瑣，而且要求靠近被檢測物體的表面，會要求預 先開挖管道，由于管道條件不具備大量盲目開挖的可能因而限制了其大規模的推廣。
【發明內容】
[0003] 本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種非磁化管道內檢測方法， 克服了現有磁化、接觸式探測管道局部缺陷的方法中種種弊端，如需盲目開挖，對管道進行 清理消磁，最后還要對管道進行均勻磁化的繁瑣過程；而利用地球磁場對管道進行均勻磁 化，僅需用清管器進行通過性測試并且進行管內簡單清理，用磁鐵將管內金屬物質吸出， 即可對管道進行在線檢測，大大簡化了檢測過程，縮小了檢測難度，避免了人員不能通過的 障礙，使速度快效率高，且探測深度大大加深，同時靈敏度也大大提高，漏檢率大大降低，檢 測費用大大降低，操作風險低，易于現場實施；適用范圍極廣，特別適用于海底管道檢測。
[0004] 本發明采用的技術方案如下： 本發明的非磁化管道內檢測方法，包括以下步驟： 步驟1、初步分析，確定工期 查看分析待測區域內的管道設計、管道運行以及操作文件，根據管道的大小及特點，選 取大小合適的清管器，并判斷可能發生道缺陷的位置，整理出可能需要計劃修復和緊急修 復的管道線路段，并確定檢測修復的完成周期； 步驟2、管道通過性測試 第一次將清管器置于待測管道內，沿管道內物質輸出方向清理待測管道內壁，并利用 磁鐵將管內金屬物質吸出；細化工程中各路徑段的具體工作量和技術情況； 步驟3、管道檢測 將非接觸式掃描磁力計置于清管器上，其中非接觸式掃描磁力計上攜帶有陀螺儀；第 二次將清管器置于待測管道內，使清管器攜帶非接觸式掃描磁力計沿管道內物質輸出方向 移動，并位于管內正中央，要求速度< 4m/s ;非接觸式掃描磁力計自動感應管道上的磁場 應力值，并將該磁場應力值和陀螺儀的里程數據一并輸入磁力計的存儲器中保存； 步驟4、檢測數據的分析處理 將存儲器中的磁場應力值，結合異常區沿管道軸線方向及背景"靜區"中磁場強度分布 的密度的關系，確定各個檢測點的綜合指數，根據該綜合指數確定磁異常的管道部分里程， 并估計該里程處管道的缺陷危險等級，以及管道總體應力情況對管道技術情況分類； 步驟5、數據結果的處理 在管道路徑上標記需挖掘校驗坑的位置并進行挖掘，在校驗坑內運用傳統方法進行附 加的管道接觸式無損檢測，根據校驗坑的實際情況與綜合指數和磁異常等級進行比較，對 危險等級和診斷結果做最后的修改，再提交最后診斷檢測結果。
[0005] 由于采用了本發明的非磁化管道內檢測方法，在對埋地金屬管道的進行損傷檢測 時，不需要專門的磁化設備，而是利用地磁場這一天然磁場源對工件進行磁化；僅需對被檢 工件進行管內簡單清理并用磁鐵(該磁鐵可額外附加于清理器上）將管內金屬物質吸出，即 可在線進行；更重要的是不需要盲目的開挖，避免了人員不能通行的缺點（比如建筑物下方 的管道、海底管道等)，可根據管道特點定做清管器。它的物理基礎是鐵磁性工件在運行時， 受工作載荷和地球磁場的共同作用，在應力和變形集中區域內會發生具有磁致伸縮性質的 磁疇組織定向和不可逆的重新取向，而且這種磁狀態的不可逆變化在工作載荷消除后不僅 會保留，還與最大作用應力有關系，使鐵磁性工件在受到應力作用時，在應力集中處有漏 磁場的切向分量會出現最大值，同時法向分量改變符號且過零值點的現象，正是根據這一 現象可靠地探測出受力金屬部件上應力集中部位，實現對金屬部件的早期診斷。本發明相 對于傳統檢測方法本發明檢測費用大大降低，防護也沒有那么嚴格，探測深度卻大大加深， 同時靈敏度也能大大提高，漏檢率也大大降低。其中為避免對磁力計檢測過程中的影響，使 其檢測精度更高，因此需要先簡單清管并且保證管內無其他金屬物質。同時，為了使管道路 徑上各個檢測點的值更能體現出管道的真實情況，需及時作好里程記錄，避免漏檢。
[0006] 本發明的非磁化管道內檢測方法，其步驟3中，利用陀螺儀進行導航確定里程；非 接觸式掃描磁力計移動過程中，需使用至少兩個三分量傳感器/單分量磁感應矢量傳感器 在定點位置測量直角坐標中的磁場矢量，形成磁場梯度的張量。
[0007] 由于采用了本發明的方法，通過記錄管道磁場"應力"（指磁力線分布狀態)的各種 變化來揭示具有金屬缺陷部位的位置，將管道的異常狀態與在機械載荷或結構變化的影響 下產生的"磁應力"的變化聯系起來(結構變化指內部或外部的腐蝕、機械損傷、管體變形、 松弛、地基崩塌載荷等)。在每個指定點記錄磁場異常值形成的數值，為下一步與非連續段 范圍內的其他數值進行對比，從而選擇出偏離了磁場背景值的應力變形缺陷，與之前的固 定值對比后，選擇出磁場集中值，根據其最大水平(應力變形缺陷)，在分析信息結果的基礎 上確定金屬缺陷的位置，并標注于磁力圖上，便于進行挖掘處理。
[0008] 本發明的非磁化管道內檢測方法，步驟4中，通過模型轉換分析獲得的信息，根據 分析結果確定背景值以及同背景值的偏差值，根據偏差值判定金屬管道缺陷的存在和缺 陷的位置，并且形成磁力圖，在磁力圖中標注缺陷的位置。
[0009] 由于采用了本發明的方法，需要在步驟4中確定磁異常的管道部分里程的同時， 標注處縱向里程路徑的地面建筑，而后續的開挖做好準備工作，可預設開挖位置，避免實 際開挖時遇地面建筑而無法實施工程，需要嚴格控制標注點與實際坐標之間的誤差不大于 ±1. 5m，避免實際挖掘時不能挖掘出管道的磁異常點，保證其挖掘的精確性。
[0010] 本發明的非磁化管道內檢測方法，步驟5中，開挖管道基礎數據提取及校驗坑5 個，利用超聲波探傷儀掃描儀和超聲波厚度計量器對管道進行附加探傷檢驗測試，以修正 暴露的異常危險程度并計算管道的適用性。
[0011] 由于采用了本發明的方法，如果檢測暴露了危險腐蝕缺陷（大于30%壁厚損失）特 殊量化參數的缺失，應選擇存在其它缺陷類型(迭片，裂縫，彎曲，管道出廠缺陷，焊接接頭 缺陷）的其它點定義校驗結果，來確定本發明的檢測技術的效率，附加探傷檢驗測試應在不 少于3個校驗坑中完成，其中兩個校驗坑在暴露異常的區域，一個在無異常(無缺陷）區域， 確認該檢測項目的吻合性，使通過本發明的檢測方法更加精準。其中校驗坑中校驗的異常 危險程度(管道缺陷部分）"金屬損失"的定義："不允許的"（試驗性的-大于50%管道壁厚 的金屬損失）；"可允許的"（20%-50%管道壁厚金屬損失）；"可忽略的"（少于20%管道壁厚 金屬損失)。
[0012] 綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是： 1、 本發明的非磁化管道內檢測方法，克服了現有接觸式探測管道局部缺陷的方法中種 種弊端，如需盲目開挖，人員遇障礙不能通行，造成漏檢，對管道進行清理消磁，最后還要對 管道進行均勻磁化的繁瑣過程； 2、 本發明的非磁化管道內檢測方法，利用地球磁場對管道進行均勻磁化，對待測管道 用清管器進行清理，進行通過性測試，并利用磁鐵將管內金屬物質吸出，即可對工件進行 在線檢測，大大簡化了檢測過程，避免漏檢，使速度快效率高，且探測深度大大加深； 3、 本發明的非磁化管道內檢測方法，靈敏度也大大提高，漏檢率大大降低，檢測費用大 大降低，操作風險低，易于現場實施。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中： 圖1是具體實施案例時危險等級記錄表； 圖2是具體實施案例時異常分布密度示意圖。
【具體實施方式】
[0014] 本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0015] 本說明書(包括任何附加權利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可 被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列 等效或類似特征中的一個例子而已。
[0016] 本發明中的清理器、非接觸式掃描磁力計和陀螺儀等都采用現有設備。
[0017] 步驟1、初步分析，確定工期 查看分析待測區域內的管道設計、管道運行以及操作文件，根據管道的大小以及特點， 確定可用清管器的大小，并選取合適的清理器，判斷可能發生管道缺陷的位置，整理出可能 需要計劃修復和緊急修復的管道線路段，并確定檢測修復的完成周期； 步驟2、管道通過性測試 第一次將清管器置于待測管道內，沿管道內物質輸出方向清理待測管道內壁，并利用 磁鐵將管內金屬物質吸出；細化工程中各路徑段的具體工作量和技術情況； 步驟3、管道檢測 操作員將非接觸式掃描磁力計置于清管器上，其中非接觸式掃描磁力計上攜帶有陀螺 儀；第二次將清管器置于待測管道內，使清管器攜帶非接觸式掃描磁力計沿管道內物質輸 出方向移動，并位于管內正中央，要求速度< 4m/s ;非接觸式掃描磁力計自動感應管道上 的磁場應力值，并將該磁場應力值和陀螺儀的里程數據一并輸入磁力計的存儲器中保存； 其中可利用陀螺儀定位系統導航，確定路徑控制點或者臨時參考標記位置、以及檢測零點。
[0018] 步驟4、檢測數據的分析處理 將管道路徑上的磁場應力值，結合異常區沿管道軸線方向及背景"靜區"中磁場強度分 布的密度的關系，確定各個檢測點的綜合指數，根據該綜合指數確定磁異常的管道部分里 程，沿著管道縱向坐標路徑的地面建筑，需依次加以標注里程點，且每個里程點與實際坐標 之間的誤差< ±1. 5m，并估計該里程處管道的缺陷危險等級，以及管道總體應力情況對管 道技術情況分類；根據步驟3中形成磁場梯度的張量，通過模型轉換分析獲得的信息，根據 分析結果確定背景值以及同背景值的偏差值，根據偏差值判定金屬管道缺陷的存在和缺 陷的位置，并且形成磁力圖，在磁力圖中標注缺陷的位置。
[0019] 使本發明通過記錄管道磁場"應力"（指磁力線分布狀態）的各種變化來揭示具有 金屬缺陷部位的位置，將管道的異常狀態與在機械載荷或結構變化的影響下產生的"磁應 力"的變化聯系起來(結構變化指內部或外部的腐蝕、機械損傷、管體變形、松弛、地基崩塌 載荷等)。在每個指定點記錄磁場異常值形成的數值，為下一步與非連續段范圍內的其他數 值進行對比，從而選擇出偏離了磁場背景值的應力變形缺陷，與之前的固定值對比后，選擇 出磁場集中值，根據其最大水平(應力變形缺陷)，在分析信息結果的基礎上確定金屬缺陷 的位置，并標注于磁力圖上，便于進行挖掘處理。
[0020] 步驟5、數據結果的處理 在管道路徑上標記需挖掘校驗坑的位置并進行挖掘，開挖管道基礎數據提取及校驗坑 5個，利用超聲波探傷儀掃描儀和超聲波厚度計量器對管道進行附加探傷檢驗測試，以修正 暴露的異常危險程度并計算管道的適用性，在校驗坑內運用傳統方法進行附加的管道無損 檢測，最后提交最后診斷檢測結果。
[0021] 具體地，本發明還通過實驗對該發明的效果進行驗證，選取一段長為1.895KM的 輸油管道進行了實地的管道的檢測： 步驟1、首先對該段被檢測管道的設計，運行，操作文件進行了分析。該段管道的總長度 為1.895km，運行的時間為1995-2013年，其中管徑為1016mm，管道壁厚為14. 1mm，焊縫的 類型為螺旋焊縫等參數逐一了解，定下檢測周期為十天。
[0022] 步驟2、在第一到第二天，對所要檢測的管道的管徑進行確定，確定清管器的大小， 并進行通過性測試，記錄了管道的通過情況，標記了管道軸線，并利用陀螺儀定位系統確定 了里程和參考位置，以及檢測零點，細化工程中各路徑段的具體的工作量和技術情況。
[0023] 步驟3、第三天進行檢測，根據管徑大小選擇適合的清管器，攜帶著無接觸式磁力 計沿管內物質流動方向移動，以小于4m/s的速度前進(保證磁場參數自動記錄的可靠性)。
[0024] 步驟4、第四天與第五天，對數據進行處理。將前一天采集的數據進行處理，通過確 定綜合指數(將管道路徑上的磁場應力值，結合異常區沿管道軸線方向及背景"靜區"中磁 場強度分布的密度的關系，確定各個檢測點的綜合指數，其中綜合指數值主要是由檢測到 的磁場超出背景值的程度以及磁異常處的磁場的梯度和磁異常的長度而決定，并綜合此處 管道的設計受壓能力與實際的壓力以及預計使用時間和實際的已使用時間共同決定，該值 可體現管道等級與磁場強度之間的關系，具體數值的獲取，技術人員可根據管徑的大小以 及埋地的深度和開挖校驗的情況，自行設定各等級的綜合指數的邊界值而確定危險等級） 的方法對所得到的數據進行處理，得到"檢測到的異常記錄"表格(件附圖1)，該記錄包含了 磁異常邊界的精確位置，檢測管道部分的長度，以及綜合指數(危險等級)等等。其中危險等 級為一級的異常是非常危險的，需要優先修理，危險等級為二級的異常是比較危險的，可按 計劃進行修理。由表中可知其中44與104號的危險等級為一級，需要緊急的開挖進行進一 步檢測和維護修理。
[0025] 步驟5、對所有的管道做危險管道的異常分布圖（見附圖2)，隨后四天我們對危 險等級為一級的管道進行了開挖和進一步用傳統的接觸式的檢測方法檢測并最終給出了 確切的維修建議，接著對危險等級為二級的也進行了開挖和進一步的檢測和確切的維護建 議。
[0026] 本發明的非磁化管道內檢測方法，克服了現有接觸式探測管道局部缺陷的方法中 種種弊端，如需盲目開挖，對管道進行清理消磁，最后還要對管道進行均勻磁化的繁瑣過 程；而非磁化管道內檢測方法利用地球磁場對管道進行均勻磁化，僅需用清管器進行通過 性測試并且進行管內簡單清理，用磁鐵將管內金屬物質吸出，即可對管內在線檢測，大大 簡化了檢測過程，使速度快效率高，且探測深度大大加深；靈敏度也大大提高，漏檢率大大 降低，檢測費用大大降低，操作風險低，易于現場實施，也避免了人員遇障礙不能通行的弊 端。
[0027] 本發明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發明擴展到任何在本說明書中披露的 新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【權利要求】
1. 非磁化管道內檢測方法，其特征在于：它包括以下步驟： 步驟1、初步分析，確定工期 查看分析待測區域內的管道設計、管道運行以及操作文件，根據管道的大小及特點，選 取大小合適的清管器，并判斷可能發生道缺陷的位置，整理出可能需要計劃修復和緊急修 復的管道線路段，并確定檢測修復的完成周期； 步驟2、管道通過性測試 第一次將清管器置于待測管道內，沿管道內物質輸出方向清理待測管道內壁，并利用 磁鐵將管內金屬物質吸出；細化工程中各路徑段的具體工作量和技術情況； 步驟3、管道檢測 將非接觸式掃描磁力計置于清管器上，其中非接觸式掃描磁力計上攜帶有陀螺儀；第 二次將清管器置于待測管道內，使清管器攜帶非接觸式掃描磁力計沿管道內物質輸出方向 移動，并位于管內正中央，要求速度< 4m/s ;非接觸式掃描磁力計自動感應管道上的磁場 應力值，并將該磁場應力值和陀螺儀的里程數據一并輸入磁力計的存儲器中保存； 步驟4、檢測數據的分析處理 將存儲器中的磁場應力值，結合異常區沿管道軸線方向及背景"靜區"中磁場強度分布 的密度的關系，確定各個檢測點的綜合指數，根據該綜合指數確定磁異常的管道部分里程， 并估計該里程處管道的缺陷危險等級，以及管道總體應力情況對管道技術情況分類； 步驟5、數據結果的處理 在管道路徑上標記需挖掘校驗坑的位置并進行挖掘，在校驗坑內運用傳統方法進行附 加的管道接觸式無損檢測，根據校驗坑的實際情況與綜合指數和磁異常等級進行比較，對 危險等級和診斷結果做最后的修改，再提交最后診斷檢測結果。
2. 如權利要求1所述的非磁化管道內檢測方法，其特征在于：步驟3中，利用陀螺儀進 行導航確定里程；非接觸式掃描磁力計移動過程中，需使用至少兩個三分量傳感器/單分 量磁感應矢量傳感器在定點位置測量直角坐標中的磁場矢量，形成磁場梯度的張量。
3. 如權利要求1所述的非磁化管道內檢測方法，其特征在于：步驟4中，通過模型轉換 分析獲得的信息，根據分析結果確定背景值以及同背景值的偏差值，根據偏差值判定金屬 管道缺陷的存在和缺陷的位置，并且形成磁力圖，在磁力圖中標注缺陷的位置。
4. 如權利要求1所述的非磁化管道內檢測方法，其特征在于：步驟5中，開挖管道基礎 數據提取及校驗坑5個，利用超聲波探傷儀掃描儀和超聲波厚度計量器對管道進行附加探 傷檢驗測試，以修正暴露的異常危險程度并計算管道的適用性。
【文檔編號】G01N27/82GK104122323SQ201410353924
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月23日 優先權日:2014年7月23日
【發明者】余杰 申請人:四川匯正管道技術有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
