一、管道檢測技術的發展方向

       長輸油氣管道運行過程中通常受到來自內、外兩個環境的腐蝕，內腐蝕主要由輸送介質、管內積液、污物以及管道內應力等聯合作用形成;外腐蝕通常因涂層破壞、失效產生。內腐蝕一般采用情管、加緩蝕劑等手段來處理，近年來隨著管道業主對管道運行管理的加強以及對輸送介質的嚴格要求，內腐蝕在很大程度上得到了控制。目前國內外長輸油氣管道腐蝕控制主要發展方向是在外防腐方面，因而管道檢測也重點針對因外腐蝕造成的涂層缺陷及管道缺陷。

       近年來，隨著計算機技術的廣泛普及和應用，國內外檢測技術都得到了迅猛發展，管道檢測技術逐漸形成管道內、外檢測技術(涂層檢測、智能檢測)兩個分枝。通常情況下涂層破損、失效處下方的管道同樣受到腐蝕，管道外檢測技術的目的是檢測涂層及陰極保護有效性的基礎上，通過挖坑檢測，達到檢測管體腐蝕缺陷的目的，對于目前大多數布局北內檢測條件的管道是十分有效的。管道內檢測技術主要用于發現管道內外腐蝕、局部變形以及焊縫裂紋等缺陷，也可間接判斷涂層的完好性。

       二、管道外檢測技術

       埋地管道通常采用涂層與電法保護(CP)共同組成的防護系統聯合作用進行外腐蝕控制，這2種方法起著一種互補作用：涂層是陰極保護即經濟又有效，而陰極保護又使涂層出現針孔或損傷的地方受到控制。該方法是已被公認的最佳保護辦法并已被廣泛用于對埋地管道腐蝕的控制。

       涂層是保護埋地管道免遭外界腐蝕的第一道防線，其保護效果直接影響著電法保護電流的工作效率，NACE1993年年會第17號論文指出：“正確涂敷的涂層應該為埋地構件提供99%的保護需求，而余下的1%才由陰極保護提供”。因此要求涂層具有良好的電絕緣性、黏附性、連續性及耐腐蝕性等綜合性能，對其完整性的維護是至關重要的。涂層綜合性能受許多因素的影響，諸如涂層材料、補口技術、施工質量、腐蝕環境以及管理水平等，并且管道運行一段時間后，涂層綜合性能會出現不同程度的下降，表現為老化、龜裂、剝離、破損等狀況，管體表面因直接或間接接觸空氣、土壤而發生腐蝕，如果不能對涂層進行有效的檢測、維護，最終將導致管道穿孔、破裂破壞事故。

       涂層檢測技術是在對管道不開挖的前提下，采用專用設備在地面非接觸性地對涂層綜合性能進行檢測，科學、準確、經濟地對涂層老化及破損缺陷定位，對缺陷大小進行分類統計，同時針對缺陷大小、數量進行綜合評價并提出整改計劃，以指導管道業主對管道涂層狀況的掌握，并及實踐性維護，保證涂層的完整性及完好性。

       國內實施管道外檢測技術始于20世紀80年代中期，檢測方法主要包括標準管/地電位檢測、皮爾遜(Pearson)涂層絕緣電阻測試、管內電流測試等。檢測結果對涂層的總體評價到了重要作用，但在缺陷準確定位、合理指導大修方面尚有較大的差距。近年來，通過世界銀行貸款以及與國外管道公司交流，管道外檢測設備因價格相對較為便宜，操作較為方便，國外管道外間的技術已廣泛應用于國內長輸油氣管道涂層檢測，目前國內管道外檢測技術基本上達到先進發達國家水平，在實際工作中應用較為廣泛的外檢測技術主要包括：標準管/地電位檢測、皮爾遜檢測、密間距電位測試、多頻觀眾電流測試、直流電為梯度測試。

       1.標準管/地點位檢測技術(P/S)

       該技術主要用于監測陰極保護效果的有效性，采用萬用表測試接地CU/CuSO4電極與管道金屬表面某一點之間的電位，通過電位距離曲線了解電位分布情況，用以區別當前電位與以往電位的差別，還可通過測得的陰極保護電位是否滿足標準衡量涂層狀況。該法快速、簡單，現仍廣泛用于管道管理部門對管道涂層及陰極保護日常管理及監測中。

       2.皮爾遜監測技術(PS)

       該技術是用來找出涂層缺陷和缺陷區域的方法，由于不需陰極保護電流，只需要將發射機的交流信號(1000Hz)加載在管道上，因操作簡單、快速曾廣泛使用與涂層監測中。但檢測結果準確率低，以受外界電流的干擾，不同的土壤和涂層段組都能引起信號的改變，判斷是缺陷以及缺陷大小依賴于操作員的經驗。

       3.密間距電位測試技術(CIS、CIPS)

       密間距電位測試(CloseIntervalSurvey)和密間距極化電位(CloseIntervalPotentialSurvey)監測類似于標準管/地電位(P/S)測試法，其本質是管地電位加密測試和加密斷電電位測試技術。通過測試陰極保護在管道上的密集電位和密集化電位，確定陰極保護效果的有效性，并可間接找出缺陷位置、大小，反映涂層狀況。該方法也有局限性，其準確率較低，其準確率較低，依賴于操作者經驗，易受外界干擾，有的讀書誤差達200～300mV。

       4.PCM多頻管中電流測試

       多頻管中點留法是監測涂層漏電狀況的新技術，是以管中電流梯度測試法為基礎的改進型涂層檢測方法。它選用了目前較為先進的PCM儀器，按已知檢測間距測出電流量，測定電流梯度的分布，描繪出整個管道的概貌，可快速、經濟地找出電流信號漏失較嚴重的管段，并通過計算機分析評價涂層的狀況，再使用PCM儀器的“A”字架檢測地表電位梯度精確定位涂層破點。該方法是與不同規格、材料的管道，可長距離地檢測整條管道，受涂層材料、地面環境變化影響較小，適合于復雜地形并可對涂層老化狀況評級;可計算出管段涂層面電阻Rg值，對管道涂層劃分技術等級，評價管道涂層的狀況，提出涂層維護方式。采用專用的耦合線圈，還可對水下管道進行涂層檢測。

       5.直流電位梯度(DCVG)方法

       該方法通過檢測流至埋地管道涂層破損部位的陰極保護電流在土壤介質上產生的電位梯度(即土壤的IR降)并依據IR降的百分比來計算涂層缺陷的大小，其優點在于不受交流電干擾，通過確定電流是流入還是流出管道，還可判斷管道是否正遭受到腐蝕。

       6.幾種測試方法的比較

       近幾年，筆者在四川龍——蒼線、工——自線、瀘——威線、申——倒線等多條管道涂層及陰極保護有效性檢測方面，對上述幾種方法進行了比較，發現各種涂層缺陷檢測技術都是通過在管道上加載直流或交流信號來實現的，不同的僅是在結構上、性能上、功用上的差異。每種方法各有側重，在對涂層綜合性能評價方面均具有一定說服力，但各有利弊。

       為克服單一檢測技術的局限性，現場檢測中筆者發現綜合幾種檢測方法對涂層缺陷進行檢測，可以彌補各項技術的不足。對于由陰極保護的管道，可先參考日常管理記錄中(P/S)的測試值，然后利用CIPS技術測量管道的管地電位，所測得的斷電電位可確定陰極保護系統效果，在判斷涂層可能有缺陷后，利用DCVG技術確定每一缺陷的陰極和陽極特性，最后利用DCVG確定缺陷中心位置，用測得的缺陷泄漏電流流經土壤造成的IR降確定缺陷的大小和嚴重性，以此作為選擇修理的依據。對于未事假陰極保護的管道，可先用PCM測試技術確定電流信號漏失較嚴重的管段，然后在PCM使用的“A”字架或皮爾遜檢測技術精確定位涂層破損點，確定涂層破損大小。PCM測試技術也可用于具有陰極保護的管道，其檢測精度略低于DCVG技術。

       由于所有涂層檢測技術均是在管道上施加電信號，因此各種技術均存在一些不足，對某些涂層缺陷無法查找，如部分露管涂層破損處管體未與大地接觸，信號因不能流向大地形成回路，只能通過其他手段查找;因屏蔽作用，不適用于加套管的穿越管線;所有技術均不能判定涂層是否剝離。

       三、管道內檢測技術

       管道內檢測技術是將各種無損檢測(NDT)設備加在島清管器(PIG)上，將原來用作清掃的非智能改為有信息采集、處理、存儲等功能的智能型管道缺陷檢測器(SMARTPIG)，通過清管器在管道內的運動，達到檢測管道缺陷的目的。早在1965年美國Tuboscopc公司就已將漏磁通(MFL)無損檢測(NDT)技術成功地應用于油氣長輸管道的內檢測，緊接著其他的無損內檢測技術也相繼產生，并在嘗試中發現其廣泛的應用前景。

       目前國外較有名的監測公司由美國的TuboscopcGEPII、英國的BritishGas、德國的Pipetronix、加拿大的Corrpro，且其產品已基本上達到了系列化和多樣化。內檢測器按功能可分為用于檢測管道幾何變形的測徑儀、用于管道泄漏檢測儀、用于對因腐蝕產生的體積型缺陷檢測的漏磁通檢測器、用于裂紋類平面型缺陷檢測的渦流檢測儀、超聲波檢測儀以及以彈性剪切波為基礎的裂紋檢測設備等。下面對應用較為廣泛的幾種方法進行簡要介紹。

       1.測徑檢測技術

       改技術主要用于檢測管道因外力引起的幾何變形，確定變形具體位置，有的采用機械裝置，有的采用磁力感應原理，可檢測出凹坑、橢圓度、內徑的幾何變化以及其他影響管道內有效內徑的幾何異常現象。

       2.泄漏檢測技術

       目前較為成熟的技術是壓差法和聲波輻射方法。前者由一個帶測壓裝置儀器組成，被檢測的管道需要注以適當的液體。泄漏處在管道內形成最低壓力區，并在此處設置泄漏檢測儀器;后者以聲波泄漏檢測為基礎，利用管道泄漏時產生的20～40kHz范圍內的特有聲音，通過帶適宜頻率選擇的電子裝置對其進行采集，在通過里程輪和標記系統檢測并確定泄漏處的位置。

       3.漏磁通過檢測技術(MFL)

       在所有管道內檢測技術中，漏磁通檢測歷史最長，因其能檢測出管島內、外腐蝕產生的體積型缺陷，對檢測環境要求低，可兼用于輸油和輸氣管道，可間接判斷涂層狀況，其應用范圍最為廣泛。由于漏磁通量是一種相對地噪音過程，即使沒有對數據采取任何形式的放大，異常信好在數據記錄中也很明顯，其應用相對較為簡單。值得注意的是，使用漏磁通檢測儀對管道檢測時，需控制清管器的運行速度，漏磁通對其運載工具運行速度相當敏感，雖然目前使用的傳感器替代傳感器線圈降低了對速度的敏感性，但不能完全消除速度的影響。該技術在對管道進行檢測時，要求管壁達到完全磁性飽和。因此測試精度與管壁厚度有關，厚度越大，精度越低，其適用范圍通常為管壁厚度不超過12mm。該技術的精度不如超聲波的高，對缺陷準確高度的確定還需依賴操作人員的經驗。

       4.壓電超聲波檢測技術

       壓電超聲波檢測技術原理類似于傳統意義上的超聲波檢測，傳感器通過液體耦合與管壁接觸，從而測出管道缺陷。超聲波檢測對裂紋等平面型缺陷最為敏感，檢測精度很高，是目前發現裂紋最好的檢測方法。但由于傳感器晶體易脆，傳感器元件在運行管道環境中易損壞，且傳感器晶體需通過液體與管壁保持連續的耦合，對耦合劑清潔度要求較高。因此僅限于液體輸送管道。

       5.電磁波傳感檢測技術(EMAT)

       超聲波能在一種彈性導電介質中得到激勵，而不需要機械接觸或液體耦合。這種技術是利用電磁物理學原理以新的傳感器替代了超聲波檢測技術中的傳統壓電傳感器。當電磁波傳感器載管壁上激發出超聲波能時，波的傳播采取已關閉內、外表面作為“波導器”的方式進行，當管壁是均勻的，波延管壁傳播只會受到衰減作用;當管壁上有異常出現時，在異常邊界處的聲阻抗的突變產生波的反射、折射和漫反射，接收到的波形就會發生明顯的改變。由于基于電磁聲波傳感器的超生壁檢測最重要的特征是不需要液體耦合劑來確保其工作性能。因此該技術提供了輸氣管道超聲波檢測的可行性，是替代漏磁通檢測的有效方法。

       四、油氣管道檢測事業的潛力和發展

       油氣管道檢測是國內較新興的事業，通過近年來的工作，筆者發現其具有巨大的經濟效益和社會效益。1998年新疆石油管理局在對克拉瑪依至烏魯木齊的克——烏復線ф529×7(8)mm管道油改氣工作中發生了分歧，一種觀點認為該管道已投運17年之久，管道應該報廢，沒有重新利用的價值;另一種觀點認為，管道通過檢測評價和部分改造后可以輸氣。兩種觀點爭論不休，決策者因沒有任何依據，很難做出選擇，后來經過專家論證決定首先對管道進行檢測，根據檢測結果進行局部整改，通過檢測、評價得出管道腐蝕剩余強度滿足最大輸送壓力3.0MPa要求的結論，故采納拉后一種觀點。目前管道已安全運行了2年左右，為該局節約資金約2.3億元，節約項目投資月90%。

       近幾年，我國政府也制定了一系列有關管道安全的行業或企業標準，如Q/GDSJ0023—90“管道干線腐蝕控制調查技術規范”、SY/T0078—93“鋼質管道內腐蝕控制標準”、SY/T0078—95“鋼質管道及儲罐腐蝕預防護方法標準”、SY/T6151—1995“鋼質管道管體腐蝕損傷評價方法”、SY6186—1996“石油天然氣管道安全規程”等，國家經貿委還下發了[2000]17號令《石油天然氣管道安全監督與管理暫行規定》，中國石油天然氣股份有限公司也編制了相應的《天然氣管道檢驗規程》。上述標準和法令對管道檢測內容、周期都做出了要求，對加快檢測技術的發展無疑產生了巨大推動。

       雖然國內同行在管道外檢測技術方面已取得了飛速發展，但管道內檢測技術研究和應用仍有待加強。由于管道內檢測器使用的清管器比日常生產中普遍使用的清潔清管器要長得多，國內早期的油氣管道，不具備管道內智能檢測的條件，應用前需對站場收、發裝置及部分管道、管件進行改造。因此在標準中也未對此做出強制要求，致使該項技術的應用和研究發展較慢，限制了它的廣泛推廣與應用。盡管目前國內一些管道公司也引進了內檢測設備，但因為形成系列化，應用效果也還不十分理想。可喜的是，國內部分管道公司已認識到此方面的不足，并開始著手研究和發展管道內檢測技術。目前中國石油新疆油田分公司與長輸管道檢測評價中心聯合開發了ф377mm漏磁通智能檢測儀，現已生產出樣機并分別在烏魯木齊王架構——706泵站、中國石油西南油氣田分公司輸氣管理出臥——兩線等管道上進行了應用，雖然在解釋某些測試數據方面還不夠完善，但畢竟填補了管道內檢測技術的空白，為管道內檢測技術國產化奠定了基礎。筆者相信，通過引進、消化、吸收、創新，國內的油氣長輸管道檢測技術將會逐步接近或達到發達國家水平。