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 ·72· 第4期 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 测 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 是 是 否 否 是 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。 |