成品油管道漏磁检测数据的应用分析

魏庆明

〔中国石化销售有限公司华南分公司 广东广州 518000〕

成品油管道漏磁检测数据的应用分析

魏庆明

〔中国石化销售有限公司华南分公司 广东广州 518000〕

介绍了漏磁检测技术的概念、工作原理、简要发展历程并利用漏磁检测技术对珠三角成品油管道惠州—妈湾段进行了检测，对所得数据进行了统计分析，又选择部分数据进行了开挖论证，表明该技术检测的可靠性较高，对缺陷的危害程度可进行量化，效率高，无污染，可实现自动化。对检测出的较大腐蚀问题做了外界因素分析和杂散电流检测，表明与管道交叉在管道下方通过的4条地铁散发的杂散电流引起了电化学腐蚀，为此提出了针对性的保护修补措施，为成品油管道安全运行提供了保证。

成品油输油管道漏磁检测数据分析应用

根据国家行业规范要求，成品油管道运行一段时间后，必须进行全面的检查。漏磁检测(MFL)是非常重要和常用的检测方法。本文利用漏磁检测技术对珠三角成品油管道惠州—妈湾段进行了检测，应用检测数据发现运行管道存在的缺陷，经分析研究，提出了处理措施，对确保管道的安全运行有着非常重要的意义。

1 漏磁检测技术

管道内检测技术是将相关无损检测(NDT)设备加在清管器(PIG)上，将原来用作清扫的非智能设备改为具有信息采集、处理、存储等功能的智能型管道缺陷检测器(SMARTPIG)，通过清管器在管道内的运动，达到检测管道缺陷的目的。早在1965年美国Tuboscopc公司就已将漏磁通的无损检测技术成功应用于油气长输管道的内检测。漏磁通：凡不按铁芯所规定的磁路流动的一切其他磁通，称为漏磁通。漏磁检测技术：利用漏磁通原理，将永磁铁产生强磁场通过导磁介质使铁磁性管道的管壁磁化到饱和程度，在管壁圆周产生一个磁回路场，当管壁上存在异常时，部分磁力线将穿过管壁产生漏磁，通过磁敏探头检测漏磁场就可以发现管道缺陷。在所有管道内检测技术中，漏磁通检测历史最长，因其能检测出管道内、外腐蚀产生的体积型缺陷，对检测环境要求低，可兼用于输油和输气管道，间接判断涂层状况，应用范围广泛。由于漏磁通量是一种相对的噪音过程，即使没有对数据采取任何形式的放大，异常信号在数据记录中也很明显，其应用相对较为简单。值得注意的是，使用漏磁通检测仪对管道检测时，需控制清管器的运行速度，漏磁通对其运载工具的运行速度相当敏感，虽然目前使用的传感器替代传感器线圈降低了对速度的敏感性，但不能完全消除速度的影响。该技术在对管道进行检测时，要求管壁达到完全磁性饱和。通过测量被磁化的铁磁性材料表面泄漏的磁场来判定管壁缺陷的大小。因此，测试精度与管壁厚度有关，厚度越大，精度越低，其适用范围通常为管壁厚度不超过12 mm。漏磁原理示意见图1。

图1 漏磁原理示意图

管道漏磁检测技术的发展经历了标准清晰度、传统清晰度、检测器、高清晰度检测器、三轴高清检测器、周向磁场检测器等阶段，近期又出现了旋转磁场检测器。我国管道漏磁检测技术经历三个阶段：自主研制开发的标准清晰度检测器，并将其系列化；合作开发的高清晰度检测器；自主研发的三轴高清检测器。高清晰度漏磁检测器系统组成见图2。

图2高清晰度漏磁检测器系统组成

2 被检测成品油管道的基本情况

被检测的珠三角成品油管道建于2004年，2006年建成投产，管道经过建成区和人口密集区。惠州-妈湾段管线总长度为102.163 km，管道规格为Φ323.9 mm×6.4 mm，管道材质X52；阴极保护类型为外加电流。管线输送介质为汽油和柴油两种油品，采用常温密闭输送工艺，管道最大操作压力为9.5 MPa。2016年4月由某特种设备检测研究院对惠州—妈湾段成品油管线进行了漏磁检测。该次检测使用Φ323.9 mm漏磁检测器，是高清晰度漏磁检测器，漏磁通道数量为120 通道,探头周向通道间隔为8.52 mm,检测器轴向采样速率为3.33 mm/次，满足GB/T 27699—2011《钢制管道内检测技术规范》中的高清晰度漏磁检测器技术指标要求。

检测过程记录的详细信息见表1。

表1 检测数据信息

3 检测数据和开挖验证情况

通常将管道最大允许操作压力与计算得到的异常处的最大安全压力的比值称为预估维修比(ERF)，预估维修比是判定异常严重程度的重要依据。

该次管道漏磁检测共检测出存在金属损失2 149 处，其中管体内部金属损失776 处，管体外部金属损失1 373 处，最严重的金属损失深度达到管道公称壁厚的52.6 %。在采用ASME B31G—2012 标准对报告中金属损失缺陷进行完整性评价后，发现ERF值大于1 的缺陷有4 处，即需要立即维修的金属损失点有4 处。详细数据见表2。根据全线金属损失点分布情况，并结合现场实际工况，合理优化选择了3 处金属损失点进行了开挖验证。以惠州站为里程起点，妈湾站为里程终点，金属损失点的开挖里程分别为74 427.8 m、80 834.1 m、85 600.6 m，依次称作1号、2号和3号开挖点。开挖全过程由业主单位工作人员进行现场监督确认。开挖验证结果显示，特征名称、检测里程、钟点方向、定位里程距离、所在管段前后环焊缝距离等重要信息全部吻合。与漏磁检测相比较，在开挖里程74 427.8 m 处金属损失深度误差为+0.1%，在里程80 834.1 m 处金属损失深度误差为 0，里程85 600.6 m 处金属损失深度误差为-0.6 %。需立即维修的金属损失点检测数据损失点深度的统计详见表2。

表2 需立即维修的金属损失点检测数据

4 金属损失统计分析

从表3金属损失点在内/外壁分布的统计数据中可知，外壁金属损失共1 373 处，内壁金属损失 776 处，总计2 149 处，外壁金属损失点的数量大于内壁金属损失数量。具体情况见表3和图3、图4。图3 金属损失分布柱状图表现了金属损失沿管道检测里程的分布情况，横坐标表示检测里程，纵坐标表示金属损失点的数量，柱状表示金属损失不同深度的比例。

表3 不同金属损失点深度的统计

注：损失点深度用损失金属的质量分数计。

图3金属损失分布柱状图

图4 需维修的金属损失点的平面分布图

根据ASME B31G—2012 金属损失剩余强度计算和ERF评估可知，此次检测所得金属损失点中有4 处需要立即进行维修，五年内管线需要维修的金属损失点有55处，其中外壁腐蚀52处，内壁3处。检测中发现在70～90 km处腐蚀点最多，金属损失深度超过30 %的腐蚀点均位于此处，而且在2号开挖点处发现，存在杂散电流引起的电化学腐蚀，而该段管线存在明显而且较大腐蚀问题。

5 外界因素分析

2012年6月24日，由某管道工程公司在惠州—妈湾段管线70km处的测试桩旁进行了杂散电流24 h测试，利用杂散电流检测(SCM)系统和PCM 管道电流测绘系统得到的结果见图5。

图5 管道的测试结果

检测结果表明：该处管道杂散电流大小在24 h内存在明显的时段区别，在00:41至05:24 时段，管中电流稳定，几乎不存在杂散电流。在05:24至次日00:41 时段，管中电流波动很大，存在明显的杂散电流干扰情况。从地铁运行时间表得知其运行时间为6:30至23:00，和管道存在杂散电流干扰的时段完全一致，表明管道受杂散电流干扰的源头为地铁线路。

在管道的70～90 km范围内，有4条地下铁路与管道交叉，从管道下方通过。地下铁路运行时有部分杂散电流选择电阻率较低的管线从管道外防腐层薄弱处流入管道。尽管是一部分杂散电流，但对管道的阴极保护的影响足以对管道造成严重腐蚀。通过SCM 软件对里程074+846、 075+161、076+651、078+703测试桩的杂散电流进行计算分析，结果表明，4个桩位中075+161处杂散电流最大，在两侧方向逐渐减小，说明在这区间有杂散电流流出点，位置应在075+161号桩附近。管道单位曾采取一些排流的措施，但从漏磁检测结果来看，效果不理想，管道腐蚀较严重。

6 处理措施

一是开挖维修。对ERF 值大于1 的4处金属损失点立即进行了开挖维修，先进行除锈打磨处理，将B型套筒永久性焊接在缺陷点管道上，焊接后借助磁粉探伤、液体渗透检测对焊接进行无损检测，以确保焊缝的完整性。确认合格后进行粘弹体防腐，并使用电火花检漏仪进行检漏，确认无漏点后回填恢复。

二是采取阴极保护措施。①在地铁1号线、3号线、4号线、5号线4处与管道交叉处增设排流措施，采用排流器加锌带的方式进行排流；②在靠近杂散电流最大的062+953白泥坑阀室增设阴极保护站，采用针对地铁杂散电流干扰研发的智能抗干扰恒电位仪，配合029+361处坪山阀室阴极保护站和妈湾末站场阴极保护站对全线管道进行保护；③在杂散电流干扰严重段埋设了18个智能远传测试桩，测试桩每3 h采集5组通电电位、断电电位、交流干扰电压等数据进行监测。

采取以上措施后，管道通电电位正向偏移得到了很好抑制，全线得到了较为有效的阴极保护；增设排流措施处干扰电压从原来的-15V降到-4V，效果明显；通过远传测试桩实时采集杂散电流干扰数据，方便分析决策，为彻底解决该段阴极保护问题提供数据基础。

7 结论

(1)漏磁检测对在役成品油管道的检测可实现自动化，可靠性较高，对缺陷的危害程度能进行量化评估，获得很高的检测效率且无污染。在实际应用中要注意的是，由于管道被磁化后完全消除磁性需要一段时间，在此期间如管道改线等需注意对焊接的影响。

(2)70～90 km处管道受杂散电流影响严重，金属损失深度超过30 %的腐蚀点均位于此处，存在地铁杂散电流引起的电化学腐蚀。管道采取了一些针对性阴极保护措施保护电位得到改善，但管道必须继续开展腐蚀防护系统的检测与评价，强化必要措施加以保护。

[1] 国家质量监督检验检疫总局,国家标准化管理委员会.GB/T 27699—2011 钢质管道内检测技术规范[S].北京：中国标准出版社，2012.

[2] 中国石油天然气集团公司.Q/SY 1267—2010 钢制管道内检测开挖验证规范 [S].北京：石油工业出版社,2010.

[3] 国家质量监督检验检疫总局,国家标准化管理委员会.GB/T 21246—2007 埋地钢质管道阴极保护参数测量方法[S].北京：中国标准出版社，2008.

2017-06-02。

魏庆明(1970—)，男 ，1994年毕业于华东理工大学无损检测专业，助工，现从事输油管道管理工作(2009年第2期《石油库与加油站》发表《成品油管道路由选择》)。