目前,一些發達國家的管道檢測水平較高,基本形成了成熟的系列技術。如采用以微機網絡系統為基礎的SCADA技術對管道運行情況進行監控,對管道變形、壁厚,涂層及腐蝕情況進行詳細的監測,其清管和檢測為智能化新技術,可以以數據及圖形方式再現管道的詳盡情況,相對而言,國內管道檢測技術的研究水平及應用水平都較低,處在起沙階段,尚未制定統一的標準。

管道檢測可分為管外檢測和管內檢測兩大類,所謂管外檢測是將檢測設備放在管道外部檢測并了解管道的缺陷情況。管道內檢測則是把檢測儀器置入管道內,使之隨管道中流動介質移動或自行移動,以獲取管道缺陷的信息。檢測儀將管道的有關信息采集并存儲起來,利用計算機將所記錄到的管道信息進行處理分析,從而了解管道的狀況。

對于架空或暴露在外邊的管道,可以采用管道內或者外檢測技術。但對于埋于地下或海底的管道多采用管道內檢測,國際上主要采用管道智能檢測進行埋地輸油管道的在役檢測。

目前,國內外對不銹鋼管道進行無損檢測的方法主要有:超聲波、磁粉、渦流、漏磁以及CT射線等幾種方法。

超聲波探傷方法

超聲波探傷的原理是:將高頻聲波脈沖導入被檢測的材料,當聲波傳輸的過程中遇到缺陷時,一部分聲波會被反射回,產生回波,系統可檢測到這些回波,并進行放大處理,轉換成數字信號,呈現在屏幕上,從而獲得被測材料的缺陷狀況。

不銹鋼管道的檢測中,一般將超聲探頭置于被檢測管道的內部。當超聲探頭對管壁發出一個超聲脈沖后,探頭首先接受到由管壁的內表面反射回的脈沖,該脈沖與基準脈沖之間的間距是很容易測量的,然后,超聲探頭又會接收到由管壁的外表面反射回的脈沖,這個脈沖與內表面的脈沖之間的間距反映了管壁的厚度。超聲探頭沿管壁的圓周方向進行旋轉,不斷的向管壁發射脈沖,管道徑向的缺陷將被檢測到。隨著超聲檢測探頭沿管道軸向前移,就完成了對整段管道的檢測。超聲波技術主要適用于壁厚測量,并且精度比較高,從原理上講,超聲波檢測屬于點接觸式檢測,檢測效率低,同時出于需要耦合劑,實現快速檢測比較困難。近年來,為了適應快速檢測的要求,人們在不斷研究超聲波的耦合技術,如空氣耦合、電磁超聲、激光超聲和直接磁致伸縮耦合等技術。德國采用水淋超聲耦合技術實現不銹鋼管道壁厚和縱向裂紋的綜合檢測,它能滿足從多個探傷面同時進行多種缺陷全面檢測的需要,并能實現自動掃描、數字化控制和數據采集,從而提高了探傷的速度和超聲波探傷的可靠性。

熒光磁粉探傷方法

熒光磁粉探傷是近年來廣泛應用的探傷方法,應用領域比較廣。磁粉受到漏磁場的吸引,沉積在表面缺陷上,當采用普通磁粉探傷時,由于不銹鋼管道表面的氧化色與磁粉顏色反差低,觀察時缺陷處磁痕不夠清晰、磁痕易脫落而造成誤檢或漏檢。采用熒光磁粉探傷則可解決上述問題:在鐵磁性粉末外面包覆一層熒光物質,當熒光磁粉受到漏磁場作用沉積在缺陷上時,在紫外線燈光的照射下,熒光磁粉表層的熒光物質激發出黃綠色的熒光,顯示出缺陷的形狀和位置。熒光磁粉探傷靈敏度高,容易檢測到微小裂紋,但檢測結果受到人為因素的影響較大。磁粉探傷主要用于不銹鋼管道焊縫等短范圍內的探傷。近年來,人們逐漸將計算機成像技術引入磁粉探傷中,通過采用CCD攝像頭將磁粉的圖像拍攝下來,通過圖像采集卡將其輸入到計算機中,利用圖形識別技術,將圖像與缺陷對應起來,從而實現磁粉探傷的自動化。該技術的主要問題是設備結構復雜,對環境要求高,一般要有專用的暗室。

渦流探傷方法

用一個高頻振蕩器供給激磁線圈產生激磁電流,并在被檢測件中感應出渦狀電流渦流又產生自己的磁場,渦流磁場的作用消弱激磁磁場的變化。由于渦流磁場中包含著管材狀況等各種信息(如鋼管材料中存在的各種缺陷),儀器通過檢測線圈把渦流磁場信號檢出,進行濾波、鑒相、放大等處理,并抑制非缺陷的各種噪聲信號(如材料性能的差異、運動不平穩等),以此來判別管材中缺陷的存在。渦流探傷有點探頭式和穿過式兩種基本方法,主要用于不銹鋼管道表面缺陷的檢測,如果要檢測不銹鋼管道內表面的缺陷,需要從不銹鋼管道內部穿過,結構復雜。

常規渦流檢測具有檢測靈敏度高、不需要耦合劑、易實現高速自動化等優點。但是對鐵磁性管的檢測來說,由于滲透深度受到嚴重限制,磁導率變化的嚴重影響難以消除。

然而,遠場渦流檢測受集膚效應及磁導率變化的影響較小,對管道的內外壁缺陷具有相同的檢測靈敏度,受提離效應的影響也小,從而彌補了常規渦流檢測的局限性。

遠場渦流檢測所用探頭一般為內通過式探頭,它由兩個螺線管線圈組成:一個為激勵線圈,另一個為檢測線圈。與常規渦流檢測不同之處在于檢測線圈不是緊靠著激勵線圈,而是在離激勵線圈2-3倍管內徑以外的“遠場區”在遠場區域,盡管激勵線圈與檢測線圈均在管內,但以非直接耦合的能量占主要成分,在遠場能量傳遞路徑上的任何缺陷,無論內缺陷或外缺陷都能在遠場區檢測線圈中引起信號幅值和相位的變化,這就是遠場渦流檢測的依據。目前,國內外對遠場渦流檢測技術的研究日漸深入,但是實用的技術還不夠成熟。

漏磁探傷方法

漏磁探傷的基本原理是:通過外加強大的磁場對鐵磁性材料進行磁化,當被磁化的鐵磁材料存在缺陷時,即在材料表面形成漏磁場,檢測線圈或霍爾元件檢測到漏磁場并將其轉化為電流或電壓的大小,依此反映出缺陷的大小和位置。

由于渦流探傷方法只能檢測構件表面和近表面缺陷,國外70年代中期開始研制漏磁探傷設備,以后推出了多種漏磁探傷儀,比較深入研究了漏磁場的分布及信號處理方法,主要結論是:裂紋深度與信號峰峰值呈線性關系,在恒定磁場檢測情況下,存在遠場磁場。比較有名的廠家是德國的Forster公司和美國的Tuboscope公司漏磁檢測法具有速度快、靈敏度高、穿透能力強、不受油水影響等特點,對管道內部缺陷的檢測具有較好的靈敏度,成本低、操作簡單,很適合用于檢測鐵磁性不銹鋼管道。

ст成像法

CT成像法可以顯示不銹鋼管道內的剖面圖像,對腐蝕和堵塞不但一目了然,而且還可以定量的顯示腐蝕后的壁厚和堵塞后的堵塞率,是一種較為理想的檢測方法,但是普通的CT成像裝置用大電流、高功率的強 射線源,用幾百個檢測器組成陣列,在幾百個方向上取投影數據,設備大而且笨重,無法到現場應用。有的采用小而輕的弱 射線源,用少量檢測器,采用特殊的CT重建算法,并用開剖分結構制作了適用現場的不銹鋼管道CT檢測儀,成功的應用于現場。