浅谈埋地金属管道磁记忆检测技术

王刚(大庆油田有限责任公司第五采油厂物资供应站，黑龙江 大庆 163513)

浅谈埋地金属管道磁记忆检测技术

王刚(大庆油田有限责任公司第五采油厂物资供应站，黑龙江 大庆 163513)

本文通过对我厂埋地管道现状及近三年腐蚀状况的调查分析，提出现有埋地金属管道检测技术的不足。通过研究国内、外新型检测技术，拟定研发方向，介绍研发非接触金属磁记忆检测技术基本情况，简述各研发阶段及解决遇到技术难题，规划新型检测技术下一步研发方向，综合应用新型检测技术，利用评估系统对全厂埋地管道腐蚀状况进行全面真实反映，为规划立项提供可靠依据。

腐蚀状况;新型检测技术;非接触金属磁记忆检测

目前我厂管道腐蚀检测是通过对各生产矿队上报的各项数据编制腐蚀管道动态月报，并进行汇总分析，筛选出管道使用年限较长，穿孔次数较多管道，应用PCM防腐层检测仪对管道的外防腐层进行检测，同时开挖腐蚀较重区域，利用超声波测厚仪测量管道壁厚。这种检测方法存在以下几方面不足：（1）只对管道防腐层进行评价，对管道本体腐蚀程度没有连续描述；（2）对防腐层的腐蚀状况不能连续检测，对腐蚀穿孔位置也无法进行准确定位；（3）对管道分段进行评估，得出整条管道综合评估意见，对管道分段维修改造指导意义不大。

1 埋地管道腐蚀检测新技术简述

1.1 管道内检测机器人金属磁记忆检测

磁记忆技术实现自动化检测的最佳方式是搭载设计合理的行走机构,组成能够适应各种工程环境的磁记忆检测机器人。

1.2 超声导波检测

超声导波检测技术是一种无损检测技术，其利用发射脉冲回波系统，在一个测试点对管道进行100%的检测。

1.3 非接触金属磁记忆法检测

金属磁记忆技术是建立在金属磁记忆效应基础上的一种快速无损检测方法,其基本原理见下图。处于地磁场环境下工作的铁磁性管道,畸变处或应力集区会形成不可逆的磁场变化，利用磁感应装置对该金属管道进行检测，研究磁场的变化情况，全面掌握管道腐蚀情况，实现对埋地金属管道的“早期诊断”。

2 非接触金属管道磁记忆检测技术研究情况

2.1 研发金属磁记忆检测样机

（1）研发样机探头

金属管道磁场信号非常微弱，所以能否捕捉微弱磁场信号，是整部仪器研发的关键，因此首先开展探头部分的研发。

实验中发现，传感器越灵敏就越易受外界干扰影响。因此为解决自然磁场干扰，在不影响其检测准确性的前提下，进行两个方面的抗干扰设计：

一是防止外界电磁干扰，如输电线，现场工作设备产生的电磁波等。

二是防止周围无关磁场对检测设备的影响。（2）研发样机主机

主机是样机的主体部分，它探头相连接，对探头传回来的数据进行初步处理。具有分析、显示、存储和外输等功能。

2.2 开展地面管道及埋地管道检测试验

检测试验共分三个部分：

第一部分，以地面管道检测为主，通过对废弃管道进行检测，开展研究样机各项使用性能及现场适应性等方面的检测试验。

通过分析检测数据得出以下结论：

(1）样机可以检测到微弱的磁场信号，且磁场变化显示明显；不同腐蚀程度管道磁场强度变化可以明显区分；管道穿孔、焊接处磁场曲线变化大。

(2）样机检测的重复性好，同根管道多次检测，数据无明显变化。

(3）检测高度、检测速度及检测精度满足设计要求，Φ60管道距管顶1.4m处仍可检测到磁场强度，检测距离大于15倍管径，满足技术指标要求。

(4）黄夹克防腐层对样机检测无明显干扰。

(5）同沟管道磁场相互干扰，测试结果趋向于较近管道的磁场强度变化。

第二部分，以地面管道检测为主，通过对资产库回收管道进行检测，开展研究不同情况下腐蚀管道磁场变化规律等方面的检测试验，共检测管道15根。

通过分析检测数据，得出以下结论：

(1）检测高度越高，缺陷处的梯度幅值越小。

(2）管道在偏转90°后可检测到穿孔位置，但无法对判定管道的穿孔角度；偏转后磁场曲线较正上方时幅值减弱，因此管道偏转会影响检测结果。

(3）检测时间为12秒和10秒时均可见缺陷位置，不影响检测结果，但8秒时幅值小、难判断。

第三部分，以现场埋地管道检测为主，通过对腐蚀月报上穿孔次数较多，将立项更换管道进行集中检测，开展研究样机现场适用性，检测准确率等方面的检测试验，共检测管道13.6公里，待施工开挖后进行现场验证。

3 非接触金属管道磁记忆检测技术后续研究方向

在现场检测中发现，金属磁记忆样机仍存在不足。一是，同沟管道磁场相互干扰，影响检测结果；二是，样机没有寻线、GPS定位功能，增加了现场检测难度。

（1）深入研究金属磁记忆检测机理

目前微观机理中诸多理论是为了解释一系列磁记忆现象而提出的设想。只有建立起管道损伤类型与缺陷处磁场之间的关系模型,为磁记忆检测的定量提供理论支持。

（2）在金属磁记忆样机中加入GPS模块

研究在金属磁记忆样机中加入GPS模块，使其具有GPS定位功能，在检测时可对管道的起点、拐点、终点和管道磁场畸变处进行标记。

（3）研究金属磁记忆检测组合模式

通过现场检测发现，同沟管道或距离较近管道磁场相互干扰对检测结果影响较大，目前在样机本身设计上并无好的解决方法。

4 结语

一是加强对磁记忆法的基础理论研究,它涉及到磁性物理学、磁学、金属材料学、弹性力学、断裂力学、信号与系统等多学科知识，尚需形成完整、严密的理论体系。

二是在不同的现场检测条件下,确立构件的磁记忆信号与应力-变形集中区的对应关系,以及缺陷大小、形状和磁记忆参数之间的关系。

三是进一步完善检测样机,提高现场检测适用性。

四是与其他检测方法有机结合,向多参量检测方向发展,完善材料状态评估体系。

[1]黄桂柏，大庆油田埋地管道外防腐层检测技术.管道技术与设备，2001.