閥門知識(shí)

德國 ROSEN 公司研發(fā)出一種新型高分辨率超聲波檢測器。該探測器運(yùn)用電磁聲波傳感檢測技術(shù)（EMAT）,提供了能有效工業(yè)管道及閥門維修和準(zhǔn)確地檢測裂紋的新辦法。研討人員破費(fèi) 2 年的時(shí)間，考證 EMAT 傳感器的技術(shù)和設(shè)計(jì)，從實(shí)驗(yàn)室取得的大量數(shù)據(jù)，證明了 EMAT 作為探測管道應(yīng)力腐蝕開裂和其他構(gòu)造缺陷的可行性。這一新型檢測器曾經(jīng)經(jīng)過了工業(yè)實(shí)驗(yàn)，能夠判別 SCC、涂層剝落、其他裂紋缺陷、異常溝槽、人為缺陷等。該技術(shù)最大優(yōu)點(diǎn)是借助電子聲波傳感器，替代了傳統(tǒng)的壓電傳感器，使超聲波能在一種彈性導(dǎo)電介質(zhì)中得到鼓勵(lì)，不需求機(jī)械接觸或液體耦合，是適用于自然氣管道的超聲裂紋檢測器，其檢測指標(biāo)見表 1-1。

注：D 為管徑

傳統(tǒng)的裂紋探測器可檢測的裂紋長度最小臨界值為 30mm。由表 1-1 可見，新型檢測器的裂紋長度最小臨界值到達(dá) 20mm。

2）同時(shí)停止金屬損失和裂紋的內(nèi)檢測技術(shù)；金屬損失及裂紋是管道的兩大主要缺陷，存在于管道的整個(gè)生命周期內(nèi)。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，管道運(yùn)營商必需分別運(yùn)用裂紋探測儀和金屬損失檢測儀，對(duì)管道的金屬損失和裂紋停止檢測，這會(huì)破費(fèi)宏大的精神和財(cái)力。

2006 年的國際管道會(huì)議上，美國 GE-P Ⅱ 和德國 NDP 公司分別推出了一種先進(jìn)的內(nèi)檢測器。應(yīng)用新一代超聲、電子技術(shù)與相控陣技術(shù)相分離，對(duì)超聲波傳感器停止了全新的設(shè)計(jì)，把金屬損失、壁厚及裂紋檢測功用融為一體，完成了一次經(jīng)過能夠同時(shí)檢測出管道的腐蝕和裂紋。

該技術(shù)的特性是：電子設(shè)備控制的超聲波束允許一次經(jīng)過檢測金屬損失和裂紋；優(yōu)化的傳感器、超聲波束及大量的丈量通道，完成了掩蓋整個(gè)管壁圓周的高分辨率；可敏感地探測小的凹陷和腐蝕形成的裂紋。

相控陣技術(shù)與傳統(tǒng)超聲技術(shù)相比，報(bào)本改良在于：傳統(tǒng)無損檢測技術(shù)運(yùn)用的超聲波束的外形及傳播方向．被每個(gè)傳感器所固定，每個(gè)獨(dú)立的傳感器被固定排列，假如丈量條件改動(dòng)，則必需改動(dòng)傳感器的排列類型；相控陣技術(shù)所運(yùn)用的傳感器的排列和發(fā)射形式是程序化的，每個(gè)獨(dú)立的傳感用具有能夠發(fā)射不同方向及不同聲束特性的功用，當(dāng)丈量條件發(fā)作變化時(shí)，超聲波束的設(shè)置全部由計(jì)算機(jī)界面執(zhí)行操作，不需求再對(duì)傳感器停止人工校準(zhǔn)。

GE-P Ⅱ 公司的一次經(jīng)過可同時(shí)檢測金屬損失及裂紋的新一代超聲波檢測器，曾經(jīng)在 2005 年 3 月應(yīng)用于歐洲一條管徑為 609.6mm（24in）的廢品油管道，并于 2005 年 9月，對(duì)北美一條管徑為 863.6mm（34in）的原油管道停止了檢測。這兩條管道以前均運(yùn)用過金屬損失檢測器和裂紋檢測器，與以往的檢測數(shù)據(jù)停止比照標(biāo)明，能夠是圓周分辨率從 8mm 進(jìn)步到 3.3mm。相控超聲技術(shù)內(nèi)檢測器不只分辨率高，節(jié)約時(shí)間和費(fèi)用，同時(shí)檢測數(shù)據(jù)具有高效的準(zhǔn)確度和牢靠度。

3）機(jī)械損傷檢測技術(shù)：機(jī)械損傷來自對(duì)管道外表的直接沖擊，包括巖石與管道的直接接觸、工業(yè)管道及閥門維修不恰當(dāng)?shù)慕⑿袨橐约暗谌桨l(fā)掘等。有些損傷在未被發(fā)現(xiàn)狀況下會(huì)維持相當(dāng)長的時(shí)間，從而進(jìn)一步構(gòu)成腐蝕或裂紋，有可能招致管道以后的失效。目前，機(jī)械損傷曾經(jīng)成為招致管道失效的主要緣由之一。管道運(yùn)營商希望經(jīng)過運(yùn)用恰當(dāng)?shù)膬?nèi)檢測工具，能夠檢測各種緣由形成的、影響管道有效內(nèi)徑的幾何異?，F(xiàn)象，并肯定其水平和位置。

最近兩年，幾何檢測請(qǐng)求進(jìn)步了，其中對(duì)凹陷尺寸的最小請(qǐng)求是：高分辨率的幾何工具應(yīng)該可以探測和定位深度大于等于 6.35mm（0.25in）的凹陷，而再用的幾何檢測器現(xiàn)狀是：對(duì)橢圓變形和大的變形難以提供凹陷評(píng)價(jià)的有效信息，基于 78 例現(xiàn)場發(fā)掘證明，其探測率僅為 32%，無法滿足請(qǐng)求；對(duì)凹陷和橢圓變形的特征依然沒有一個(gè)恰當(dāng)?shù)娜毕菰u(píng)價(jià)技術(shù)。對(duì)凹陷和機(jī)械損傷的高質(zhì)量內(nèi)檢測過程，應(yīng)能提供請(qǐng)求的信息，如凹陷的幾何外形和數(shù)據(jù)，這些都對(duì)探測器機(jī)械損傷的內(nèi)檢測提出了更高的請(qǐng)求。

漏磁（MFL）技術(shù)應(yīng)用于管道內(nèi)檢測，已有超越 40 年的時(shí)間，普通用來探測腐蝕形成的金屬損失，是目前最適合的腐蝕檢測技術(shù)；但由于機(jī)械損傷產(chǎn)生的漏磁信號(hào)，不能很好地判別的 MFL 技術(shù)很少用于檢測機(jī)械損傷帶來的缺陷，在辨認(rèn)第三方毀壞方面效果不佳。來自凹陷的漏磁信號(hào)的解釋艱難由以下緣由形成：機(jī)械損傷的漏磁信號(hào)在幾何和應(yīng)力的作用下是堆疊的；機(jī)械損傷區(qū)域的應(yīng)力散布非常復(fù)雜，包括塑性變形和剩余應(yīng)力。

由于樓此技術(shù)被以為是最具有本錢效率的內(nèi)檢測辦法。管道運(yùn)營商、管理者和研發(fā)人員都希望進(jìn)步漏磁技術(shù)檢測機(jī)械損傷的靈活度，從而使漏磁探測技術(shù)有效應(yīng)用于機(jī)械損傷缺陷的辨認(rèn)。目前該項(xiàng)工作有了以下新的開展：①德國 ROSEN 公司開發(fā)出用于內(nèi)檢測器的新一代幾何傳感器，能夠提供高精度的管道內(nèi)部輪廓的幾何數(shù)據(jù)，如能探測到的最小凹陷是 4.47mm（0.176in）。這種傳感器分離了非接觸遠(yuǎn)間隔丈量法與測徑器手臂的優(yōu)勢，允許傳感器在高動(dòng)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)載荷作用下工作；該傳感器與導(dǎo)航器、高分辨率漏磁檢測技術(shù)相分離，推進(jìn)了機(jī)械損傷檢測工具的開展。②加拿大 BJ 公司展開了基于三軸漏磁信號(hào)是辨認(rèn)凹陷特性的研討。應(yīng)用三軸樓此工具檢測小凹陷（深度少于直徑 1%）的技術(shù)曾經(jīng)有了嚴(yán)重停頓，其檢測才能已在現(xiàn)場發(fā)掘中得到了考證。該項(xiàng)技術(shù)目前具有國際搶先程度。

4）金屬損失檢測技術(shù)：過去幾年里，人們重點(diǎn)關(guān)注了金屬腐蝕的最小檢測深度；而如今關(guān)于金屬損失普遍關(guān)注的，是對(duì)腐蝕惹起的金屬損失的探測、定位和尺寸測定。早期的漏磁檢測工具僅能探測大面積的腐蝕或腐蝕群。由于檢測其設(shè)計(jì)、傳感器、電子學(xué)和其他要素的改良，新型檢測工具曾經(jīng)具有探測小缺陷才能，預(yù)測的缺陷尺寸也愈加準(zhǔn)確，并經(jīng)過多種途徑停止了很大的改良，如大多數(shù)低分辨率檢測器，丈量漏磁場僅在一個(gè)單一方向，如今高分辨率檢測器的檢測范圍是兩個(gè)或是三個(gè)互相垂直的方向，取樣率、特定間隔搜集的數(shù)據(jù)樣本和時(shí)間距離也大大增大。

加拿大 BJ 公司應(yīng)用三軸漏磁技術(shù)的軸向磁場 MFL 檢測器研討，有了一定的停頓。在三軸傳感器中，有三個(gè)單獨(dú)的、相互垂直的傳感方向；軸向傳感器記載沿管道的平行方向；徑向傳感器記載管道垂直方向；環(huán)向傳感器記載圓周方向。第四個(gè)傳感器稱為旋轉(zhuǎn)傳感器，被用來辨認(rèn)內(nèi)外部的區(qū)別，也協(xié)助辨認(rèn)和停止特征分類。這類高分辨率漏磁檢測器，可辨認(rèn)的金屬損失特征有金屬增長和金屬損失、復(fù)雜腐蝕狀況、延長的軸向缺陷、制造缺陷、建立缺陷、焊縫裂紋、凹陷、折皺、圓鑿、圓周裂紋等。普通以為凹陷、折皺等管道凹陷無法被 MFL 辨認(rèn)，因而漏磁技術(shù)中關(guān)于非腐蝕特征的進(jìn)一步研討變得愈加重要，這仍是目前漏磁技術(shù)研討的方向

5）內(nèi)檢測技術(shù)存在的問題及開展方向：經(jīng)過多年應(yīng)用，內(nèi)檢測技術(shù)曾經(jīng)成為評(píng)價(jià)管道缺陷和確保管道完好性的首選技術(shù)。高分辨率的內(nèi)檢測器（幾何、腐蝕、裂紋）可探測、定位、丈量并顯現(xiàn)管壁上的異常。這些異常能夠表示為幾何變形（凹陷、圓鑿、橢圓變形、折皺、彎曲）、腐蝕、裂紋和其他缺陷。但是、研討世界上最近發(fā)作的風(fēng)險(xiǎn)液體和自然氣管道事故，卻發(fā)現(xiàn)一些內(nèi)檢測結(jié)論為可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的管道，在內(nèi)檢測后的 6~12 個(gè)月內(nèi)就發(fā)作了失效事故。

2005 年，美國管道平安辦公室發(fā)布的數(shù)據(jù)標(biāo)明，這些經(jīng)過檢測卻很快呈現(xiàn)毛病的管道，失效緣由中，缺陷未被探測到的占 51%；對(duì)缺陷特征低估的占 32.3%；錯(cuò)誤辨識(shí)的占 16.7%。這種現(xiàn)象對(duì)內(nèi)檢測器及相應(yīng)的內(nèi)檢測器技術(shù)提出了質(zhì)疑，文獻(xiàn)指出了內(nèi)檢測器面臨的問題和開展的問題。

內(nèi)檢測其曾經(jīng)從地道的檢測工具，轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)準(zhǔn)確地丈量手腕，目前面臨的問題如下：①管道丈量的目的處在一個(gè)復(fù)雜、連續(xù)、變化的內(nèi)部環(huán)境（壓力、溫度、腐蝕等）和外部環(huán)境（四周土壤、腐蝕、第三方干擾等）。②內(nèi)檢測器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，其關(guān)鍵部件可能會(huì)失效，但無法及時(shí)改換。③智能檢測器的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)不穩(wěn)定，如速率、磁場、檢測期間傳感器毛病。④實(shí)踐存在的缺陷數(shù)量大于被內(nèi)檢測器檢測到的數(shù)量，缺陷的實(shí)踐大小普通大于內(nèi)檢測器給出的數(shù)據(jù)。⑤創(chuàng)立一個(gè)內(nèi)檢測辦法與比照規(guī)范十分艱難。

剖析以上狀況，內(nèi)檢測技術(shù)應(yīng)該在以下方面停止改良：①需求進(jìn)一步改良內(nèi)檢測器的根本原理和技術(shù)，以改良現(xiàn)有內(nèi)檢測技術(shù)存在的未探測到、低估風(fēng)險(xiǎn)及錯(cuò)誤辨識(shí)等方面的性能。②對(duì)內(nèi)檢測數(shù)據(jù)停止整體的統(tǒng)計(jì)剖析，肯定內(nèi)檢測遺漏和錯(cuò)誤辨識(shí)的缺陷的數(shù)量、尺寸和位置，評(píng)價(jià)內(nèi)檢測器檢測到的缺陷的實(shí)踐數(shù)量和尺寸。③對(duì)各種內(nèi)檢測數(shù)據(jù)的差別停止比照剖析，以對(duì)丈量錯(cuò)誤停止歸結(jié)、考證檢測器、現(xiàn)場和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)。

（5）工作倡議

完好性管理是保證管道平安運(yùn)轉(zhuǎn)的有效手腕。中國管道行業(yè)曾經(jīng)初步樹立起完好性管理的理念，開端制定完好性施行方案及相關(guān)技術(shù)規(guī)范，并曾經(jīng)對(duì)陜京管道、廣東 LNG 管道等停止了內(nèi)檢測理論，獲得了良好的效果。為了更好地展開完好性管理，現(xiàn)分離國際上完好性管理的最新停頓，提出以下倡議。

1）進(jìn)步對(duì)直接評(píng)價(jià)的注重水平。由于內(nèi)檢測技術(shù)適用范圍的局限性，工業(yè)管道及閥門維修相當(dāng)數(shù)量的管道需求經(jīng)過直接評(píng)價(jià)技術(shù)停止完好性評(píng)價(jià)。應(yīng)該增強(qiáng)對(duì)直接評(píng)價(jià)技術(shù)的研討，恰當(dāng)引進(jìn)直接評(píng)價(jià)技術(shù)，對(duì)不合適內(nèi)檢測評(píng)價(jià)的管道停止完好性評(píng)價(jià)，進(jìn)步完好性管理技術(shù)程度。

2）制定并監(jiān)視施行強(qiáng)迫性的完好性評(píng)價(jià)方案。在國內(nèi)缺乏強(qiáng)迫性法律的狀況下，各大石油公司應(yīng)該制定包括直接評(píng)價(jià)和內(nèi)檢測等評(píng)價(jià)辦法在內(nèi)的完好性評(píng)價(jià)方案，提出強(qiáng)迫性請(qǐng)求，使管道完好性管理從試點(diǎn)逐漸歸入標(biāo)準(zhǔn)化管理的軌道。

3）增強(qiáng)行業(yè)數(shù)據(jù)庫建立。注重整個(gè)管道行業(yè)的管道失效等數(shù)據(jù)搜集和剖析，為完好性管理提供參考；在展開內(nèi)檢測理論的根底上、增強(qiáng)對(duì)內(nèi)檢測數(shù)據(jù)和結(jié)果的比照研討，進(jìn)步對(duì)內(nèi)檢測技術(shù)的認(rèn)識(shí)。

4）加大對(duì)完好性管理技術(shù)的研討力度。親密跟蹤國外最新技術(shù)開展?fàn)顟B(tài)，有方案地展開直接評(píng)價(jià)技術(shù)和內(nèi)檢測技術(shù)的研討，加大研討投入，培育具有自主學(xué)問產(chǎn)權(quán)的評(píng)價(jià)技術(shù)。