金属磁记忆技术对绝缘接头定位检测的应用

陈峰华 郑 磊 唐 凯 张媛媛 高志贤 丁继峰 王 亮

（1.北京中航油工程建设有限公司，北京 100012；2.青岛钢研纳克检测防护技术有限公司，青岛266071）

0 引言

为了降低埋地钢制长输管道的外腐蚀隐患，通常采用“防腐层+阴极保护”的联合防腐手段，在采用阴极保护措施时，为了防止长输管道中阴极保护电流不流失至场站及场站接地系统，通常在长输管道的首末端设置绝缘装置，如绝缘法兰、绝缘接头等。在对站外长输管道或场站内管道及接地设施重新构建或追加外加电流阴极保护系统时，必须明确绝缘接头的位置，将阴极电缆和零位电位设置在相应的管段；另外，外加电流阴保系统投用后，也需要对绝缘接头附近管段的电位进行测试，确定管段是否受其它外加电流阴保系统的阳极干扰或阴极干扰[1,2]。但由于部分管道建设时间久远，建设资料部分缺失，且绝缘接头一般埋设在地下，其位置难以确认，除沿管线进行大面积开挖外，目前未有行之有效的检测定位方法。

金属磁记忆检测技术是一项新兴的弱磁无损检测技术，尽管其在机理上尚有未明晰之处，但在国内学者已在金属构件[3,4]、大桥钢索[5]、常压储罐[6]、压力容器[7]、埋地管道[8-10]等检测领域开展了广泛的应用研究，磁记忆检测技术可以表征金属基体缺陷、应力集中和焊缝等结构或力学上特征区域。由于绝缘接头在结构上短距离内存在多个焊缝、且在密封处存在结构上管径变化，因此，绝缘接头会在短距离内产生多个磁记忆异变峰，本文通过对目标管段进行金属磁记忆检测实验，在不开挖情况下确定，利用绝缘接头特征峰金属磁记忆特征峰，确定绝缘接头的埋设位置。

1 概述

某埋地钢制航空煤油管道建设于2006年，全线采用外加电流阴极保护，阴保站设置在末站，在首站和末站油库均设置了绝缘接头。由于市政规划需要，末站进站段的部分管段要进行改线，在改线前需明确绝缘接头位置。但由于建设资料部分缺失，绝缘接头埋设的具体位置难以确定。

2 现场实验

2.1 管线路径确定

由于站外管道埋设在土壤中，管道从站内C点处出土，难以确定管道路由。在站外测试桩处，通过DM发射机，利用测试桩内的测试电缆向管道加载电流信号，可以确定测试桩至A点管线埋设位置。由于目前绝缘接头工作正常，加载的电流在A处基本全部流向阴保间方向，往B方向基本无电流。由于A点和C点距离较近，根据站内设施布设位置和场站院墙位置，可大概推断管道埋设位置，如图1所示。

图1 管道走向示意图

2.2 磁记忆检测实验

管道磁记忆检测采用俄罗斯动力诊断公司的TSC-8M-12金属磁记忆检测仪，检测探头选用11-12W型探头。

根据场站管理人员的建议，绝缘接头较大概率是安装在站外的直管段。因此先对场站外AB段开展了磁记忆检测。检测方向从A至B（自西向东），检测结果如图2所示。AB段长度实际约20米（磁记忆曲线图横坐标为计数模式自动生成，不代表真实距离，下同）。从图2数据可以看出，在横坐标500～1200mm，7800～8600mm，以及12000～15000mm 3个区域内存在明显的异变特征峰，分别命名为|：I区、Ⅱ区、Ⅲ区。I区、Ⅱ区和Ⅲ区均呈现单一峰值特征。从I区和Ⅱ区的磁记忆曲线可以看出，Y方向呈现峰值特征，而X方向呈现“过零点”特征，且经换算，I区和Ⅱ区的距离约为12m，I区和Ⅱ区的磁记忆特征变化可能是由直管段焊缝引起；Ⅲ区的磁记忆曲线在Z方向呈现峰值特征，X、Y方向均呈现“过零点”特征，由于Ⅲ区处于示意图B点附近，管道可能在该区域拐弯进入场站，Ⅲ区磁记忆特征变化可能是由弯头焊缝或弯头处存在的应力所引起。但I区、Ⅱ区、Ⅲ区的磁记忆曲线特征不符合绝缘接头的磁记忆特征，推断绝缘接头不处于该管段内。

图2 AB管段磁记忆曲线

随后在场站内对CD段开展了磁记忆检测，检测方向从D至C（自南向北），CD段长度实际约8m，检测结果如图3所示。从图3可以看出，在横坐标0～1800mm范围内，Y方向磁场强度逐渐减小，X、Z方向磁场强度基本无太大变化，而在1800～4000mm区域内X、Y方向存在多个明显的异变特征，符合绝缘接头的特征，因此，推断IV区的异变峰为绝缘接头产生，绝缘接头的安装位置处于CD段中部。

图3 CD管段磁记忆曲线

3 结果验证

经场站组织开挖验证，在CD段中部发现绝缘接头。另外，对I区、Ⅱ区、Ⅲ区也进行了开挖验证，结果表明，I区、Ⅱ区为直管段焊缝，Ⅲ区为管道进入场站的拐点，与检测分析结果一致。

4 结语

经分析和实际验证，埋地管道绝缘接头在短距离内会产生多个磁记忆异变峰，通过该特征，利用金属磁记忆检测技术实现绝缘接头进行不开挖定位。