閥門(mén)知識

德國 ROSEN 公司研發(fā)出一種新型高分辨率超聲波檢測器。該探測器運用電磁聲波傳感檢測技術(shù)（EMAT）,提供了能有效工業(yè)管道及閥門(mén)維修和準確地檢測裂紋的新辦法。研討人員破費 2 年的時(shí)間，考證 EMAT 傳感器的技術(shù)和設計，從實(shí)驗室取得的大量數據，證明了 EMAT 作為探測管道應力腐蝕開(kāi)裂和其他構造缺陷的可行性。這一新型檢測器曾經(jīng)經(jīng)過(guò)了工業(yè)實(shí)驗，能夠判別 SCC、涂層剝落、其他裂紋缺陷、異常溝槽、人為缺陷等。該技術(shù)最大優(yōu)點(diǎn)是借助電子聲波傳感器，替代了傳統的壓電傳感器，使超聲波能在一種彈性導電介質(zhì)中得到鼓勵，不需求機械接觸或液體耦合，是適用于自然氣管道的超聲裂紋檢測器，其檢測指標見(jiàn)表 1-1。

注：D 為管徑

傳統的裂紋探測器可檢測的裂紋長(cháng)度最小臨界值為 30mm。由表 1-1 可見(jiàn)，新型檢測器的裂紋長(cháng)度最小臨界值到達 20mm。

2）同時(shí)停止金屬損失和裂紋的內檢測技術(shù)；金屬損失及裂紋是管道的兩大主要缺陷，存在于管道的整個(gè)生命周期內。在現有技術(shù)條件下，管道運營(yíng)商必需分別運用裂紋探測儀和金屬損失檢測儀，對管道的金屬損失和裂紋停止檢測，這會(huì )破費宏大的精神和財力。

2006 年的國際管道會(huì )議上，美國 GE-P Ⅱ 和德國 NDP 公司分別推出了一種先進(jìn)的內檢測器。應用新一代超聲、電子技術(shù)與相控陣技術(shù)相分離，對超聲波傳感器停止了全新的設計，把金屬損失、壁厚及裂紋檢測功用融為一體，完成了一次經(jīng)過(guò)能夠同時(shí)檢測出管道的腐蝕和裂紋。

該技術(shù)的特性是：電子設備控制的超聲波束允許一次經(jīng)過(guò)檢測金屬損失和裂紋；優(yōu)化的傳感器、超聲波束及大量的丈量通道，完成了掩蓋整個(gè)管壁圓周的高分辨率；可敏感地探測小的凹陷和腐蝕形成的裂紋。

相控陣技術(shù)與傳統超聲技術(shù)相比，報本改良在于：傳統無(wú)損檢測技術(shù)運用的超聲波束的外形及傳播方向．被每個(gè)傳感器所固定，每個(gè)獨立的傳感器被固定排列，假如丈量條件改動(dòng)，則必需改動(dòng)傳感器的排列類(lèi)型；相控陣技術(shù)所運用的傳感器的排列和發(fā)射形式是程序化的，每個(gè)獨立的傳感用具有能夠發(fā)射不同方向及不同聲束特性的功用，當丈量條件發(fā)作變化時(shí)，超聲波束的設置全部由計算機界面執行操作，不需求再對傳感器停止人工校準。

GE-P Ⅱ 公司的一次經(jīng)過(guò)可同時(shí)檢測金屬損失及裂紋的新一代超聲波檢測器，曾經(jīng)在 2005 年 3 月應用于歐洲一條管徑為 609.6mm（24in）的廢品油管道，并于 2005 年 9月，對北美一條管徑為 863.6mm（34in）的原油管道停止了檢測。這兩條管道以前均運用過(guò)金屬損失檢測器和裂紋檢測器，與以往的檢測數據停止比照標明，能夠是圓周分辨率從 8mm 進(jìn)步到 3.3mm。相控超聲技術(shù)內檢測器不只分辨率高，節約時(shí)間和費用，同時(shí)檢測數據具有高效的準確度和牢靠度。

3）機械損傷檢測技術(shù)：機械損傷來(lái)自對管道外表的直接沖擊，包括巖石與管道的直接接觸、工業(yè)管道及閥門(mén)維修不恰當的建立行為以及第三方發(fā)掘等。有些損傷在未被發(fā)現狀況下會(huì )維持相當長(cháng)的時(shí)間，從而進(jìn)一步構成腐蝕或裂紋，有可能招致管道以后的失效。目前，機械損傷曾經(jīng)成為招致管道失效的主要緣由之一。管道運營(yíng)商希望經(jīng)過(guò)運用恰當的內檢測工具，能夠檢測各種緣由形成的、影響管道有效內徑的幾何異?，F象，并肯定其水平和位置。

最近兩年，幾何檢測請求進(jìn)步了，其中對凹陷尺寸的最小請求是：高分辨率的幾何工具應該可以探測和定位深度大于等于 6.35mm（0.25in）的凹陷，而再用的幾何檢測器現狀是：對橢圓變形和大的變形難以提供凹陷評價(jià)的有效信息，基于 78 例現場(chǎng)發(fā)掘證明，其探測率僅為 32%，無(wú)法滿(mǎn)足請求；對凹陷和橢圓變形的特征依然沒(méi)有一個(gè)恰當的缺陷評價(jià)技術(shù)。對凹陷和機械損傷的高質(zhì)量?jì)葯z測過(guò)程，應能提供請求的信息，如凹陷的幾何外形和數據，這些都對探測器機械損傷的內檢測提出了更高的請求。

漏磁（MFL）技術(shù)應用于管道內檢測，已有超越 40 年的時(shí)間，普通用來(lái)探測腐蝕形成的金屬損失，是目前最適合的腐蝕檢測技術(shù)；但由于機械損傷產(chǎn)生的漏磁信號，不能很好地判別的 MFL 技術(shù)很少用于檢測機械損傷帶來(lái)的缺陷，在辨認第三方毀壞方面效果不佳。來(lái)自凹陷的漏磁信號的解釋艱難由以下緣由形成：機械損傷的漏磁信號在幾何和應力的作用下是堆疊的；機械損傷區域的應力散布非常復雜，包括塑性變形和剩余應力。

由于樓此技術(shù)被以為是最具有本錢(qián)效率的內檢測辦法。管道運營(yíng)商、管理者和研發(fā)人員都希望進(jìn)步漏磁技術(shù)檢測機械損傷的靈活度，從而使漏磁探測技術(shù)有效應用于機械損傷缺陷的辨認。目前該項工作有了以下新的開(kāi)展：①德國 ROSEN 公司開(kāi)發(fā)出用于內檢測器的新一代幾何傳感器，能夠提供高精度的管道內部輪廓的幾何數據，如能探測到的最小凹陷是 4.47mm（0.176in）。這種傳感器分離了非接觸遠間隔丈量法與測徑器手臂的優(yōu)勢，允許傳感器在高動(dòng)態(tài)運轉載荷作用下工作；該傳感器與導航器、高分辨率漏磁檢測技術(shù)相分離，推進(jìn)了機械損傷檢測工具的開(kāi)展。②加拿大 BJ 公司展開(kāi)了基于三軸漏磁信號是辨認凹陷特性的研討。應用三軸樓此工具檢測小凹陷（深度少于直徑 1%）的技術(shù)曾經(jīng)有了嚴重停頓，其檢測才能已在現場(chǎng)發(fā)掘中得到了考證。該項技術(shù)目前具有國際搶先程度。

4）金屬損失檢測技術(shù)：過(guò)去幾年里，人們重點(diǎn)關(guān)注了金屬腐蝕的最小檢測深度；而如今關(guān)于金屬損失普遍關(guān)注的，是對腐蝕惹起的金屬損失的探測、定位和尺寸測定。早期的漏磁檢測工具僅能探測大面積的腐蝕或腐蝕群。由于檢測其設計、傳感器、電子學(xué)和其他要素的改良，新型檢測工具曾經(jīng)具有探測小缺陷才能，預測的缺陷尺寸也愈加準確，并經(jīng)過(guò)多種途徑停止了很大的改良，如大多數低分辨率檢測器，丈量漏磁場(chǎng)僅在一個(gè)單一方向，如今高分辨率檢測器的檢測范圍是兩個(gè)或是三個(gè)互相垂直的方向，取樣率、特定間隔搜集的數據樣本和時(shí)間距離也大大增大。

加拿大 BJ 公司應用三軸漏磁技術(shù)的軸向磁場(chǎng) MFL 檢測器研討，有了一定的停頓。在三軸傳感器中，有三個(gè)單獨的、相互垂直的傳感方向；軸向傳感器記載沿管道的平行方向；徑向傳感器記載管道垂直方向；環(huán)向傳感器記載圓周方向。第四個(gè)傳感器稱(chēng)為旋轉傳感器，被用來(lái)辨認內外部的區別，也協(xié)助辨認和停止特征分類(lèi)。這類(lèi)高分辨率漏磁檢測器，可辨認的金屬損失特征有金屬增長(cháng)和金屬損失、復雜腐蝕狀況、延長(cháng)的軸向缺陷、制造缺陷、建立缺陷、焊縫裂紋、凹陷、折皺、圓鑿、圓周裂紋等。普通以為凹陷、折皺等管道凹陷無(wú)法被 MFL 辨認，因而漏磁技術(shù)中關(guān)于非腐蝕特征的進(jìn)一步研討變得愈加重要，這仍是目前漏磁技術(shù)研討的方向

5）內檢測技術(shù)存在的問(wèn)題及開(kāi)展方向：經(jīng)過(guò)多年應用，內檢測技術(shù)曾經(jīng)成為評價(jià)管道缺陷和確保管道完好性的首選技術(shù)。高分辨率的內檢測器（幾何、腐蝕、裂紋）可探測、定位、丈量并顯現管壁上的異常。這些異常能夠表示為幾何變形（凹陷、圓鑿、橢圓變形、折皺、彎曲）、腐蝕、裂紋和其他缺陷。但是、研討世界上最近發(fā)作的風(fēng)險液體和自然氣管道事故，卻發(fā)現一些內檢測結論為可繼續運轉的管道，在內檢測后的 6~12 個(gè)月內就發(fā)作了失效事故。

2005 年，美國管道平安辦公室發(fā)布的數據標明，這些經(jīng)過(guò)檢測卻很快呈現毛病的管道，失效緣由中，缺陷未被探測到的占 51%；對缺陷特征低估的占 32.3%；錯誤辨識的占 16.7%。這種現象對內檢測器及相應的內檢測器技術(shù)提出了質(zhì)疑，文獻指出了內檢測器面臨的問(wèn)題和開(kāi)展的問(wèn)題。

內檢測其曾經(jīng)從地道的檢測工具，轉變?yōu)橐粋€(gè)準確地丈量手腕，目前面臨的問(wèn)題如下：①管道丈量的目的處在一個(gè)復雜、連續、變化的內部環(huán)境（壓力、溫度、腐蝕等）和外部環(huán)境（四周土壤、腐蝕、第三方干擾等）。②內檢測器運轉過(guò)程中，其關(guān)鍵部件可能會(huì )失效，但無(wú)法及時(shí)改換。③智能檢測器的運轉參數不穩定，如速率、磁場(chǎng)、檢測期間傳感器毛病。④實(shí)踐存在的缺陷數量大于被內檢測器檢測到的數量，缺陷的實(shí)踐大小普通大于內檢測器給出的數據。⑤創(chuàng )立一個(gè)內檢測辦法與比照規范十分艱難。

剖析以上狀況，內檢測技術(shù)應該在以下方面停止改良：①需求進(jìn)一步改良內檢測器的根本原理和技術(shù)，以改良現有內檢測技術(shù)存在的未探測到、低估風(fēng)險及錯誤辨識等方面的性能。②對內檢測數據停止整體的統計剖析，肯定內檢測遺漏和錯誤辨識的缺陷的數量、尺寸和位置，評價(jià)內檢測器檢測到的缺陷的實(shí)踐數量和尺寸。③對各種內檢測數據的差別停止比照剖析，以對丈量錯誤停止歸結、考證檢測器、現場(chǎng)和計算機數據。

（5）工作倡議

完好性管理是保證管道平安運轉的有效手腕。中國管道行業(yè)曾經(jīng)初步樹(shù)立起完好性管理的理念，開(kāi)端制定完好性施行方案及相關(guān)技術(shù)規范，并曾經(jīng)對陜京管道、廣東 LNG 管道等停止了內檢測理論，獲得了良好的效果。為了更好地展開(kāi)完好性管理，現分離國際上完好性管理的最新停頓，提出以下倡議。

1）進(jìn)步對直接評價(jià)的注重水平。由于內檢測技術(shù)適用范圍的局限性，工業(yè)管道及閥門(mén)維修相當數量的管道需求經(jīng)過(guò)直接評價(jià)技術(shù)停止完好性評價(jià)。應該增強對直接評價(jià)技術(shù)的研討，恰當引進(jìn)直接評價(jià)技術(shù)，對不合適內檢測評價(jià)的管道停止完好性評價(jià)，進(jìn)步完好性管理技術(shù)程度。

2）制定并監視施行強迫性的完好性評價(jià)方案。在國內缺乏強迫性法律的狀況下，各大石油公司應該制定包括直接評價(jià)和內檢測等評價(jià)辦法在內的完好性評價(jià)方案，提出強迫性請求，使管道完好性管理從試點(diǎn)逐漸歸入標準化管理的軌道。

3）增強行業(yè)數據庫建立。注重整個(gè)管道行業(yè)的管道失效等數據搜集和剖析，為完好性管理提供參考；在展開(kāi)內檢測理論的根底上、增強對內檢測數據和結果的比照研討，進(jìn)步對內檢測技術(shù)的認識。

4）加大對完好性管理技術(shù)的研討力度。親密跟蹤國外最新技術(shù)開(kāi)展狀態(tài)，有方案地展開(kāi)直接評價(jià)技術(shù)和內檢測技術(shù)的研討，加大研討投入，培育具有自主學(xué)問(wèn)產(chǎn)權的評價(jià)技術(shù)。