长输管道外损伤检验与评价工程实践

长输管道外损伤检验与评价工程实践

卜阳景

浙江赛福特特种设备检测有限公司浙江杭州310000

摘要：制约应力波导波技术应用于长输管道损伤检测的两个主要原因是信号处理技术和导波激励技术，针对应力波频散效应和外界噪声干扰使得管道损伤检测定位精度低的问题，采用了基于子波估计的反褶积技术处理管道导波测量数据。长输管道的外损伤检验一般项目，包括外损伤不开挖检验、外损伤开挖检验、合于使用评价、外损伤综合评价等。在某长输天然气管道上进行了工程实践，确认了这些检验项目能较好地反映管道的实际安全情况，对管道的安全运行起着重要作用。

关键词：长输管道；外损伤检验；工程实践

为了保证长输管道安全、高效地运行，急需开发快速、准确的管道损伤事先检测技术。现有长输管道损伤检测技术众多，按照检测方法的不同分为直接检测和间接检测两种。直接检测方法包括检漏电缆法、传感光缆法、红外线法、探地雷达法和管道爬行机等。间接检测方法包括质量平衡法、负压波检漏法和压力梯度法等。在直接检测方法中广泛采用的是基于漏磁检测和超声波检测技术的管道爬行机，其特点是需要逐点扫描、检测速度慢。在间接检测方法中广泛采用的是负压波技术，只能在管道发生损伤之后进行检测定位。针对常规检测技术存在的检测速度慢、只能事后检测等不足，需要寻找新的检测方法。应力波导波检测技术具有快速、事先检测、施工方便并能实现动态检测等特点，在管道内外壁缺陷、

早期的疲劳断裂检测中有很大的应用价值，具有潜在解决这一问题的可行性，近年来得到了研究人员的关注。目前，制约应力波导波技术应用于管道损伤检测的两个主要因素是信号处理技术和导波激励技术。用于管道损伤的导波检测奠定了基础。在导波激励技术方面，目前以单次导波激励方式为主。同雷达、地震探测等学科类似，单次激励都存在抗干扰能力较弱、检测距离和空间分辨率矛盾等问题，基于通讯领域内编码理论具有抗干扰能力强的特点

1管道损伤检测的理论基础

1.1基于应力波技术的管道损伤检测原理

利用应力波导波技术对管道损伤进行检测的基本原理是：主动激励管道，引起管道振动，产生的应力波在管道中传播。如果管道是连续均匀介质，则没有波的反射，直到传至管道末端才出现反射信号。如果管道出现不连续界面，如遇到孔洞、裂纹或缺陷等情况就会产生反射波，通过加速度传感器接收激励信号与反射信号。分析采集到的管道应力波信号，确定激励波与反射波之间的时间差，根据导波回波理论对管道损伤进行定位。

1.2基于子波估计的反褶积技术

理论上，地震记录是子波与地层反射系数的褶积，导波测量数据是子波与管道接头、焊缝、损伤等处产生的反射系数的褶积，所以笔者采用了基于子波估计的反褶积技术处理导波测量数据。该技术的基本思路是：首先，根据采集的应力波信号进行子波估计；然后，利用估计的子波对应力波信号进行反褶积计算，得到反射系数；最后，根据反射系数对应的时间差确定损伤位置。

1.3编码激励原理

应力波导波技术应用于管道损伤检测时，如果将单次激励改成多次激励，并且多次激励按照一定的编码规律，则形成的激励信号就是一个经过编码的长时间序列。

2外损伤开挖直接检验

根据管道敷设环境及管道结构情况，同时根据外防腐层不开挖检测结果、环境腐蚀性检测结果、阴极保护有效性检测结果和外部开挖协调难度，选择了10处有代表性的管道点开挖进行直接检测。开挖处均有防腐层脱落、划伤或鼓包现象，但未发现管体发生外腐蚀。

本次2个开挖检测点位于农田、荒地、田埂上，土壤以粉性黏土、淤泥质粉质黏土、砂质粉质黏土为主，地下水位较高，开挖处有不同程度的地

下水，各检测点环境腐蚀性为中。

2.2防腐层检查

管道防腐层为3PE，所有开挖探坑检测点的防腐层都存在不同程度的破损失效情况，进行了防腐层检测及涂层电火花检测，检测结果均满足要求。

2.3管体腐蚀外观直接检验

对于防腐层破损处进行开挖直接检验。由于有阴极保护系统的保护，未发现管体外腐蚀，也未发现管体有机械损伤等其它类型的缺陷。

2.4超声波测厚

对开挖探坑检测点的管道进行了壁厚测试，该管道未发现管体减薄，开挖探坑处管道的实测最小壁厚为15.9mm。

3防范措施和建议

3.1从管道设计方面考虑

在易发生堵塞和易被杂质刮伤的泵和阀门前加装过滤器，如在主输油泵、下载减压阀、水击泄压阀、DBB旋塞阀前加装过滤器，并制定定期清洗计划。为了起到更好的过滤效果，应根据设备的结构和性能特点及工艺运行条件选用规格合适的滤网。

3.2在管道施工、检修、吹扫和水联运等方面加强管理

在管道建设施工及检修过程中，应避免把泥沙、石块等杂物带进管道内，杜绝将焊渣、螺丝、螺帽等杂物遗漏在管道里。在线路截断阀以及站内设备的安装过程中要保持设备清洁，防止将杂物带入设备内损坏设备。在安装球阀时，阀球必须保持在全开位，否则可能导致阀门的损坏，如果必须将阀球保持在关位，须将暴露在外的阀球表面涂上油脂，这样可保护阀球表面不被飞溅的焊渣损坏，对没加袖管的对焊连接端球阀，切勿在阀球关位安装阀门。

3.3进行技术改造

进站过滤器为篮式过滤器，封头压盖由36颗螺栓紧固，拆装起来费时费力，有时正在清洗的过滤器还未回装好，另一路过滤器又堵塞了。如果将过滤器压盖的开启方式设计成类似收、发球筒快开盲板式，则会大大改善进站过滤器的清洗工作，及时将杂质从油品中清理出来。经过对进站过滤器的技术改造，将封头压盖改成卡箍式快开盲板，大大缩短了清洗时间，每次可缩短2～3h，从而保证了将进站过滤器内的杂质及时清理出来。

3.4加强设备的日常维护保养和日常巡检工作

没有排污装置的设备应制定一个合适的排污计划，定期对设备进行排污。茂昆管道在出现管道设备被杂质损伤的情况后，已加强了这方面的管理。对装有注脂孔的设备密封装置定期注入润滑脂，一来可以润滑密封装置内的传动件，二来可以防止杂质进入密封装置内。新管道在水联运结束后宜对在水联运期间运行时间最长的主输油泵进行拆泵清污维护。水联运期间管内水中杂质很多，主输油泵容易在泵腔内沉积大量泥沙铁锈，如不及时清理，很可能会对泵造成损伤。

结论：基于风险的埋地钢质管道外损伤检验与评价的要求，成功实施了检验和评价，其规定的检验内容能较好地反映管道实际的安全情况。对检测过程的相关数据需进行规范统计，必要时还应增加未检测管段相关情况的说明。管道全面检验方法给了检验人员很大的灵活性，比如检测工具的选择、检测管段的划分等。但是，要求相关人员具有足够的专业知识，这样才能使检测准确高效。为准确高效地记录、处理检测数据，应设计合适的现场数据记录表格、编制专业的管道腐蚀防护综合评价系统软件及管道本体安全评估软件。

参考文献：

[1]刘恩斌，李长俊，梁党国．输油管道泄漏检测技术研究与应用[J].油气储运，2006．

[2]金念.夯击震源地震勘探关键技术研究[D].长春：吉林大学，2006．

[3]高建.脉冲编码可控震源信号设计与系统研究[D］．长春：吉林大学，２００９．