长输管道漏磁内检测数据的对比及综合应用

2020-04-01 08:36陈翠翠

石油和化工设备 2020年3期

陈翠翠

（中石油管道有限责任公司西部分公司，新疆乌鲁木齐 830013）

漏磁内检测是目前检测管道腐蚀缺陷的最有效手段，也是维检修计划决策、确保管道完整性的重要方法。随着国内油气管道运行年限的增加和内检测工作的推进，部分管道已经完成两次甚至多次漏磁内检测。但是，我国内检测数据的挖掘和利用尚处于初级阶段，内检测数据的对比、分析和应用相对滞后[1]。

1 内检测数据分析现状

目前国内外知名的管道检测公司，如PII、ROSEN、中油检测、沈阳工业大学等，检测数据的特征字段和参数的名称存在差异，含义基本一致。对于同一段管道，由于前后两次检测使用不同公司或不同精度的内检测器，造成缺陷检测精度、检出率、轴向和周向定位精度不同；若使用相同的检测器，由于内检测里程轮采集的数据不同，导致里程数据不同；即使是相同的信号数据，不同检测公司采取的数据分析流程、缺陷量化模型不同，仍会造成缺陷识别数量和量化尺寸不同。另外，两次内检测之间缺陷可能进一步发展，会造成内检测数据差异[2]。因此，两次漏磁内检测数据必然存在着差异。

2 内检测数据对比及分析方法

2.1 数据对齐

数据列表对齐是数据对比的前提，基本方法如下：

（1）管道基础特征对齐。通过出站阀、进站阀、收发球筒，对齐内检测起始和终止位置；以阀门、短管节、弯头、管体焊缝与环焊缝交点为参考将焊缝对齐。当管道不存在换管、改线等情况时，两次内检测管道环焊缝应一一对应。

（2）管道缺陷对齐。管节长度一般为12m，相对里程位置产生的误差较小，缺陷与上下游环焊缝的距离可以作为匹配的依据；钟点方向和表面位置也可以作为缺陷匹配的依据。由于两次内检测数据的差异，缺陷的绝对里程、长度、宽度、深度等数据不能作为匹配的依据。

2.2 腐蚀发展情况分析

根据内检测器的精度和置信度设定合适的阈值，当腐蚀缺陷的增长量超过阈值，为疑似腐蚀增长点；受数据分析质量和缺陷量化精度的影响，应通过检测信号进一步判定腐蚀增长点[3]。根据缺陷增长速率，能够预测缺陷剩余寿命、制定修复计划和再检周期。缺陷增长速率主要根据内检测数据估算得到，计算方法主要包括全寿命增长速率和半寿命增长速率。分别如式（1）和式（2）所示。

式中：vc为腐蚀增长速率，mm/年；d2为最近一次检测的腐蚀深度，mm；d1为上一次检测的腐蚀深度，mm；T2为最近一次检测的年份，年；T1为上一次检测的年份，若无，则为管道的投产时间，年。

2.3 数据质量分析

漏磁内检测数据质量主要受3个方面影响：（1）检测器对应的物理数据采集系统。对于不同的检测器，传感器精度、探头数量、通道数量、采样频率、磁化量等指标影响检测器的探测精度。对于相同探测精度的检测器，检测器的运行速度、通道完好率、定标盒信号触发率等因素影响检测质量。通过对比缺陷检出率、施工资料和内检测数据管节长度差、特征点时钟偏差等数据，能够评价检测单位的数据采集质量。（2）分析软件对应的数据处理方法及缺陷量化算法。不同检测公司使用的软件和缺陷量化算法存在差异，影响信号处理结果、缺陷报告率、缺陷长宽尺寸及深度量化精度等。（3）数据分析人员对应的数据分析流程及检测报告质量。目前数据分析软件不能实现缺陷的全自动化分析，必须结合人工分析进行校核，数据分析人员的技术水平、工作态度及分析经验直接影响内检测数据的质量[5]。

3 数据对齐及应用案例

3.1 数据对齐

国内某天然气管道为φ1016mm×18.4mm，管材API 5L X70，管线总长182km。该管道分别于2010年和2017年进行了漏磁内检测，由不同的检测公司检测，检测器对金属损失的探测精度如表1。

表1 两次漏磁内检测探测精度及管道基础特征数据

将两家检测公司的管道基础特征数据对齐后发现，环焊缝数量相差4道。对比漏磁内检测信号，2017年管体误标3条环焊缝；复查修复记录，发现该管道对一处环焊缝进行切割换管，因此2017年管道多出一道环焊缝；其余位置管道环焊缝一一对应。焊缝对齐后进行缺陷的匹配，参考缺陷距前环焊缝距离和时钟位置将其余缺陷对齐。

3.2 腐蚀发展情况分析

（1）腐蚀发展情况

从两次漏磁内检测金属损失深度增长百分比（见图1）可以看出，2017年检测金属损失深度较2010年整体有明显增长。同时，部分金属损失存在负增长，说明深度量化存在误差。

图1 两次漏磁内检测金属损失深度增长百分比

对比数据列表（表2）和漏磁信号（图2左），可知“ML1”、“ML2”为新增腐蚀，“ML3”、“ML4”信号高度幅值和长宽范围明显增长，表明缺陷“ML3”、“ML4”有增长。缺陷“ML5”、“ML6”深度有变化，对比漏磁信号（图2右），缺陷高度和长宽范围没有增长，缺陷深度变化主要由长宽标记差异及深度量化方法的差异造成。

表2 金属损失数据列表对比

图2 2010年与2017年内检测信号对比

按照自腐蚀计算腐蚀速率：已有腐蚀按照全寿命法计算，新增腐蚀按照半寿命法计算，负增长按零计算。采用ASME B31G标准进行剩余强度和剩余寿命评价，采用Kastner方法对腐蚀缺陷环向尺寸进行评价，计算该管道在8年的再检周期内有10处需要计划维修。

（2）缺陷修复效果分析

①已补强缺陷。该段管道2010年漏磁内检测后，对补口带腐蚀较严重的28处管道进行补强。结合修复记录，发现补强过的缺陷深度增长量全部在-15%～15%之间，在检测器探测精度误差范围内；分析缺陷信号幅值、长度和宽度，没有增长的迹象，表明腐蚀缺陷修复效果良好。

②未补强缺陷。该管道2010年漏磁内检测后，对5403处补口带下管道进行除锈打磨。对比补口防腐层修复记录和漏磁内检测数据，发现修复过的补口腐蚀有增长。2010年检测信号灰度图可见补口缠带阴影（图3左），未见明显腐蚀缺陷，开挖后发现浮锈，对管体打磨并重新防腐；2017年内检测发现腐蚀缺陷，信号曲线图有明显腐蚀（图3中），开挖后发现部分热缩压敏带/粘弹体胶带脱落、剥离，管体有较大面积腐蚀，最大腐蚀坑0.9mm。

对比两次漏磁内检测数据列表和信号，发现该管道腐蚀增长点主要在补口带下，共202处，与修复记录对比，发现其中97处为防腐层修复过的补口。判断该管道补口防腐层存在再次失效的问题。

图3 2010年与2017年内检测信号及开挖结果对比

3.3 数据质量对比

2010年和2017年的检测数据表明，管道的金属损失密度与壁厚变化之间存在较高的关联性（见图4）：主要壁厚的管道金属损失密度较高，较厚壁厚的管道金属损失密度较小。考虑到管壁磁化量达到一定量级之后，漏磁内检测器才能检出尺寸较小的金属损失[6-7]，因此，形成此类金属损失分布，与漏磁内检测器对较厚管道的磁化不足有关。