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国内外石油天然气行业非金属管道失效检测技术研究

发表时间:2019-03-26 20:31

在非金属管道产品性能检测方面[1-3]

,中国石油只有

管材研究所和大庆油田工程有限公司建有非金属管道性

能检测的实验室,具有非金属管道产品检验资质和能力,

并开展了不同类型的非金属管道的检测测试实验室。但

其检测项目主要是玻璃钢管、钢骨架塑料复合管,只有部

分类型非金属管道部分性能参数的检验能力,且检验项

目不全,缺乏对常用非金属管道产品质量进行全面检验

的质检设备和能力。

1 非金属埋地管道定位探测技术

埋地管道探测方法包括电磁法、探地雷达、示踪法、

声波法、地震波法、高密度磁法和高密度电阻率法等,但

由于受到种种条件的限制,在实际管道探测中,通常采用

的是探地雷达和电磁法。钢骨架塑料复合管由于结构层

为钢丝材料,可通过磁性探测等方法定位。但对于高压

玻璃钢管等非金属管线,不具备导电性和导磁性,特别是

针对塑料材质管材的大量应用,管线定位成为一个难

点。在国外发达国家,示踪线、探地雷达、电子记标在非

金属管道定位上有着实际应用[4]

2 常规无损检测技术

常规无损检测技术[5]

包括磁粉检测、射线检测、渗透检

测、超声检测和涡流检测,其在国家标准《承压设备无损

检测》(JB/T 4730—2005)进行了相关定义。表1示出了5

种常规无损检测技术的特、检测项目,以及是否适用于非

金属管材等。因非金属管道不具备导电性和导磁性(钢

收稿日期:2018-03-16

作者简介:孙万敏(1989—),女,硕士,研究方向:热能与动力工程;秦赟(1988—),女,硕士,研究方向:制冷(等同

于第一作者)。

矿业与水利

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骨架塑料复合管例外)等特点,因此,针对非金属管材常

规无损检测,常采用超声检测、射线检测、渗透检测技术。

3 新型无损检测技术

3.1 光学无损检测技术

对于复合材料缺陷、压力容器缺陷、高压管道容器缺

陷、航空航天关键构件和汽车轮胎等的检测,激光全息已

得到了广泛应用[6]

。由于激光散斑技术抗干扰强且检测

快速,因此为现场检测提供了极大的便利。同时,激光超

声技术因其抗干扰能力强,能够远距离遥控,且不使用耦

合剂,成为了无损检测领域中一项备受关注的新技术。

此外,拉曼光谱和近红外光谱技术是基于光谱的无损检

测技术,也得到了广泛应用。

3.2 声学无损检测技术

近年来,超声相控阵技术成为了超声检测[7]

中的一

个技术热点,相较于传统超声检测,其能够达到全方位、

多角度以及高速的检测目的。这一优势决定了其能够在

船舶、能源、汽车、航空航天、石油石化以及铁轨等工业得

到适用。基于惠更斯原理的超声波衍射时差法(Time of

Flight Diffraction,TOFD),可根据超声波的传播时间与几

何声学的原理,计算得到该裂纹尖端的埋藏深度,其不会

被相关因素影响,诸如工件表面状况、声束角度、缺陷表

面粗糙程度、检测方向以及探头压力等因素。

3.3 电磁无损检测技术

电磁检测[8,9]

是以电磁学为理论基础,并基于材料电

磁性能变化,对构件和材料进行缺陷探测和性能检测的

方法。除了常规的涡流和磁粉检测,还涉及微波法、磁光

涡流成像、远场涡流、巴克好森(Barkhausen)噪声检测、金

属磁记忆检测、深层涡流、磁声发射、多频涡流以及脉冲

涡流等无损检测技术。

4 国内外无损检测研发机构及发展趋势

4.1 无损检测的现状

4.1.1 英国无损检测研究所(The British Institute of

Non-Destructive Testing)。英国无损检测研究所(BINDT)

有各类无损检测设备,在声学方面,有一般声学方法、声

发射(AE)和共振检测。在电磁方面,有一般电磁法、磁

粉探伤(MPI)、漏磁法和涡流检测。在光学方面,有一般

光学法、视觉检测、光学计量与全息、激光为基础的检测

和热成像。在射线检测方面,有常规X线摄影、透视、中

子照相等。在超声波方面,有一般超声波发及先进的超

声波(TOFD、相控阵等),可用于探伤、测厚等。

4.1.2 美国无损检测学会(The American Society For

Nondestructive Testing)。美国无损检测学会(ASNT)提供

声发射检测(AE)、电磁测试(ET)、地面穿透雷达(GPR)、

材料识别(IM)、红外和热试验(IR)、激光方法(LM)、泄漏

测试(LT)、液体渗透测试(PT)、漏磁(MFL)、磁粉(MT)、

中子射线照相(NR)、放射测试(RT)、专业的NDT和PDM

技术(SP)、超声波检测-导波(GW)、超声波探伤(UT)、振

动分析(VA)以及视觉和光学测试(VT)。

4.1.3 中国无损检测学会。中国无损检测学会于

1978年11月在上海成立,包括非常规检测、射线检测、电

磁(涡流)、渗透检测、超声检测以及声发射检测等[10]

4.2 无损检测的发展趋势

在欧美等发达地区,无损检测的技术相对成熟,设备

较为齐全。在国内,常采用常规无损检测方法,或是部分

地区特定情况下针对性地引进先进的无损检测设备[11,12]

关于无损检测的发展趋势,主要呈以下几个方面。

①无损检测的主流方向呈快速、数字化、自动化和非

接触遥控式的特点。自动检测诊断与线上评估分析,是

未来无损检测仪器的必然要求。

②提高检测精度、速度、灵敏度和准确度,是未来无

损检测的基本要求,同时检测结果可视化也是必然的发

展趋势[13,14]

③对检测件直接进行原位和不拆装方式检测,也是

未来无损检测的基本发展方向。

④检测的全方位和全面性也逐渐受到重视,其中集

表面探伤和内部缺陷检测于一体的无损检测技术将更受

表1 常规无损检测技术

检测技术

射线检测

超声检测

涡流检测

磁粉检测

渗透检测

可检测的项目

焊缝和铸件中存在的气孔、夹渣、密集气孔、冷

隔和未焊透、未熔合等缺陷

材料厚度、硬度、淬硬层深度、晶粒度、液位和流

量、残余应力和胶接强度等

导电构建表面和缺陷

用于裂纹、白点、发纹、折叠、疏松、冷隔、气孔和

夹杂等缺陷

焊接、锻造、轧制等加工方式的表面开口缺陷

检测特点

适用性好,可对材料表面及内部缺陷检

灵敏度高、指向性好、穿透能力强、检测

速度快

方法简单,成本低廉,缺陷显示直观,检

测灵敏度高

操作简便、直观、结果可靠、速度快、价

格低廉

方便简单,成本低廉,缺陷显示直观,检

测灵敏度高

是否可用于非金属检测

应用领域

机械、核工

业、造船、电

子、航空航

天、石油石化

国内外石油天然气行业非金属管道失效检测技术研究

第4期 ·73·

关注。例如,结合声、光、电磁等技术的磁声发射、激光超

声等无损检测方法,会是未来研究的主要方向。

5 结论

在不同的服役环境下,工程材料或构件有着不同的失

效形式,其呈现出复杂性和多样性。由于不同的无损检测

技术有着各自的适用范围和检测特点,因此目前并没有一

个固定或通用的检测手段。所以,需要准确把握工程材料

和构建的基本属性、各自特点以及服役环境,并结合相应

的需求,才能准确地确定出行之有效的无损检测手段。



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