清管器研究及应用现状

申伟

摘 要：在石油行业中，清管器的作用十分重要。清管器种类繁多，了解不同清管器的功能和原理有助于在实际工程中合理选择应用。其中应用比较广泛的智能清管器主要基于涡流检测技术、超声波检测技术以及漏磁检测技术。但是由于技術的复杂性，使得智能清管器的应用还具有局限性。

关键词：清管器研究;应用现状

1 清管器技术的发展趋势

①清管器在管道内运行可能因各种不同的原因而失效或堵塞，例如：清管器卡在弯头处，清除的沉积物积聚在清管器前，推动流体绕流清管器，清管器弯曲变形，因磨损而导致密封性下降等。清管器卡堵使管道流量下降，甚至导致整条管道堵塞，产生严重后果。因此彻底解决清管器的卡堵问题非常重要;②清管器运行速度决定了清管器的运行时间和清管效果，而又取决于清管器两端的压降。因此，在清管作业中，减小清管器阻力并取得良好的清扫、密封效果，是提高清管效率的重要内容。

2 清管器种类及应用

根据具体功能，清管器通常分为 2 类：常规清管器，主要进行管道的除垢清洁;智能清管器，通过涡流、超声和漏磁等技术对管道进行内检测，检测管道内部的变形、腐蚀、机械损伤等。

2.1 常规清管器

2.1.1 根据材料划分

常规清管器根据自身材料可以分为橡胶清管器、刚体式皮碗清管器、聚氨酯清管器。橡胶清管器通常由氯丁橡胶制成，根据直径大小又可以分为细实心球清管器和空腔注水的空心球清管器。刚体式皮碗清管器的轴心由刚体制成，根据皮碗的形状又可以分为单向运行和双向运行的皮碗清管器，是 3 种清管器中技术最成熟的。聚氨酯清管器由聚氨酯制成。3 种清管器有各自适用的管道环境，橡胶清管器通过能力强但是清除能力差。皮碗清管器密封性能好，但是通过能力较差，不适用于较易发生卡堵的管道。聚氨酯清管器具有很高的强度、极佳的耐磨性能，通过能力强。根据清管器的特点，针对特定的管道需要选择适合的清管器，以避免发生卡堵导致资源的浪费。

2.1.2 根据结构划分

根据结构划分，清管器可以分为普通心轴式清管器、刚体式皮碗清管器、柔轴式清管器、变直径心轴式清管器。普通心轴式清管器由一根心轴和心轴上分布的若干个皮碗或圆板组成，与管道内壁形成多个密封面，可有效地清除管道内部的各种沉积物。皮碗型清管器密封性强于圆板型清管器，但不能双向运行，一旦卡堵需要反向解堵。刚体式皮碗清管器的心轴由刚体制成，通过能力差。柔轴式清管器的心轴由能够发生弹性变形的材料制成，通过能力强。变直径心轴式清管器由直径不同的心轴制成，适用于 2 种不同管径的管道中，针对变直径管道具有较好的适用性。旁通心轴式清管器具有泄压阀，能够避免管内压差过大。

2.2 智能清管器

2.2.1 涡流智能清管器

涡流检测技术是基于电磁感应原理发展而来的管道无损内检测技术。利用管道磁化后内壁缺陷处非均匀磁场引起的涡流分布变化产生检测信号。通过向检测线圈接通交流电继而产生垂直于被检测物体表面的交变磁场，根据电磁感应原理，如果被检测物体存在缺陷，将导致检测线圈内的电阻产生变化，通过涡流换能器将变化信息传递出来，进行信号处理和分析并与正常情况下的信号进行对比，判断有无缺陷。涡流检测灵敏度较高，检测速度快，能够较好地实现自动化。目前我国已经研制出多种类型的涡流检测器，并且已经投入使用。

2.2.2 超声波智能清管器

超声波检测技术的核心是利用超声波脉冲发射原理，通过超声波传感器向管壁垂直发射超声波脉冲，根据时间先后，探头能够接收到两次回波，最先接受到管道内表面反射的回波，然后再接收到管壁缺陷处或者管壁外表面发射的回波。对先后两次接收到的回波的时间差进行分析，就可以得到管壁的厚度和缺陷的深度，确定缺陷处具体的位置。超声波检测技术原理相对简单并且相对于涡流检测技术而言，对于材料的敏感性小，适应性高，能够对各种管径的管道进行检测而且检测精度高，所以在国内外都得到了迅速发展。

2.2.3 漏磁检测清管器

目前，涡流检测由于自身特点在应用中尚存在一些技术难题，超声波检测技术检测精度高，但是对于环境要求高，需要耦合剂等辅助手段。而漏磁检测技术在检测管道金属缺失的同时还能够记录和识别管道全线特征和管道修复的历史记录，对于管道的异常裂纹还有一定的识别作用。与涡流检测和超声波检测相比，漏磁检测技术精度高、灵敏性强、检测范围广、受外界干扰程度低，是目前应用最广的内检测技术。

2.2.4 其他类型的清管器

除了上述 3 种应用比较广泛的内检测技术及装置，还有阴极保护电流测绘内检测技术、旋转漏磁内检测技术、免清管和变形检测的内检测技术以及高通过性管道内检测技术等新型技术。

3 结束语

综上所述，我国的清管器技术在不断的向前发展，并且清管器的种类也越来越多，但是需要注意的是，无论哪一种清管器都要有可靠的工具预测和判断清管器在管道内的运行状况，不能只根据现场经验来进行判断。所以说，因此，建立科学的理论体系辅助清管器的运行，为清管器的选用提供科学依据，亦是清管器发展的重要方向之一。

参考文献：

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