第一篇：中外油氣管道技術差距對1

中外油氣管道技術差距對比

本文由【能源雜志】推薦

文/續理等

中石油管道局專家委員會秘書長

中國的長輸管道建設是從1970 年東北“八三”會戰開始的，目前已有40多年的歷史。近15年來，隨著管道建設高潮的持續，中國管道建設的水平在技術工作者孜孜不倦地努力奮斗下，在不斷引進消化吸收國外的先進經驗和設備并總結自身經驗和科研成果的基礎上，得到了較好較快的提高，特別是從西氣東輸一線建設開始逐漸從世界長輸管道建設技術的追隨者，成長為領跑者，在向世界先進技術水平的學習過程中得到了長足的進步。在長輸管道建設的引領下，中國從鋼材冶煉、管材及管道元件、施工裝備的制造到集成化撬裝式泵站設備研制、壓縮機國產化以及現場施工安裝技術、焊接技術等都得到了前所未有的發展。現已擁有了先進的管道設計、施工、運行和維修的成熟經驗，躋身于世界管道大國。油氣管道運輸業已經成為中國七大交通運輸業之中的一個重要行業。

欲使中國的長輸管道建設再上一個新臺階，真正成為全球管道建設水平的領跑者，仍然任重道遠，為確定我們技術進步和攻關的方向，現將國外的施工專業水平和中國的施工水平進行一些比對，以供參考。

一、國外管道技術的發展特點

據當前數據所示，截至2003 年底，全世界油氣管道干線長度已超過230 萬km，其中美國的輸油管道已超過29萬km，輸氣管道已超過30萬km。其主要特點如下。

1.管徑大

國外干線天然氣管道直徑一般在1000mm 以上，例如前蘇聯通往歐洲的干線天然氣管道直徑為1420mm，著名的阿意輸氣管道直徑為1220mm。

2.輸氣壓力高

目前，西歐和北美地區的天然氣管道壓力普遍都在10MPa 以上，阿意輸氣管道最高出站壓力達21MPa（穿越點處），挪威Statepipe管線輸氣壓力為13.5MPa，新近建成的Alliance管道最大許用運行壓力為12MPa。

3.廣泛采用內涂層減阻技術 為提高輸送能力，國外的輸氣管道一般都采用內涂層技術，采用內涂層后一般能提高輸氣量 6 % ～10%，同時還可有效地減少設備的磨損和清管次數，延長管線的使用壽命。

4.管材性能好

國外的制管技術發展較快，都在提高管道韌性、增大壁厚等方面有所改進，X100級、X120級管材都有，而且已投入試驗和運行。

5.調峰技術完善

為保證可靠、安全、連續地向用戶供氣，發達國家都采用金屬儲氣罐和地下儲氣庫進行調峰供氣。目前，西方國家季節性調峰主要采用孔隙型和鹽穴型地下儲氣庫，而日調峰和周調峰等短期調峰則多利用管道末端儲氣、地下管束儲氣來實現。天然氣儲罐以高壓球罐為主，國外球罐最大幾何容積已達5.55萬km。

6.壓縮機組功率普遍提高

國外長輸管道的壓氣站廣泛采用回熱循環燃氣輪機，用燃氣輪機提供動力或發電。國外干線輸氣管道壓縮機組普遍采用大功率，例如俄羅斯Gazprom 天然氣公司壓縮機站單套壓縮機平均功率都在10MW 以上，歐美國家也是如此，像美國通用電器公司（GE）生產的MS300 型回熱循環式燃氣輪機額定功率為10.5MW，LM2500 型功率為22MW，MS5000 型為24MW。

采用燃氣輪機回熱循環及聯合循環系統收到很好的節能效果，如著名的阿意輸氣管道對Messina 壓氣站的燃氣輪機組進行改造，采用回熱聯合循環系統后，每臺燃氣輪機的綜合熱效率由原來的36.5％上升到 47.5％。國外還廣泛采用壓縮機的機械干密封、磁性軸承和故障診斷等新技術，不僅可以延長軸承的使用壽命，取消潤滑油系統，降低壓縮機的運行成本，而且還可以從根本上提高機組的可靠性和完整性。7.管道施工技術不斷進步

國外管道施工技術的進步主要表現在新的、適宜于管道建設的設備和機具及施工技術不斷有新的突破，而且在功能細分上不斷有發展，幾乎每一種施工設備和機具都有改進。例如，國外將巖石開溝機小型化，機體寬度只有1.8m，可以在溝下開溝作業，并且能將巖石粉碎以便回填時使用；定向鉆的綜合配套鉆具多樣化，令人目不暇接，并且有盾構機頭或正擴鉆頭直接與穿越管道相連，進行穿越施工。對于每種不同的地質條件，都有相應的鉆具配套和工藝。凍土地帶、山區、熱帶雨林等也都有相應先進的施工裝備與技術。

8.地質勘探技術不斷深化

國外在長輸管道建設中，其地質勘探技術也在不斷深化，采用了多樣地球物理勘探技術，使地質勘探更為精準，施工有切實保障。

上述 8 個方面，有的，中國長輸管道建設中已有實現和應用；有的，已列入待建管道的建設計劃之中。

二、中國管道建設上的差距和需要努力的目標

從國外管道建設的特點來看，中國的管道建設已基本達到了國際先進水平的要求，差距幾近于無，在某些方面我們還走在了前邊，如X100 級鋼管也有了產品；西氣東輸二線管道直徑達到了1219mm，輸送壓力已達12MPa；準備建設的西三線準備對X90～X100 鋼級的管材進行試驗和短距離的敷設；準備建設的西四線、西五線將采用直徑1422mm、鋼級X80 鋼管，輸送壓力為 12MPa。在這些工程建設中引進和自主研發大量的新技術，必將成為世界管道建設新技術的展示舞臺。但在細微之處，仍然存在相當的差距，具體如下。

1.施工與設計規范 中國的管道建設是以歐美管道建設水平為樣板，建設標準是從美國的ASME、ASTM、API 等標準轉化而來，局部參照了俄羅斯、日本、德國等標準。美國的長輸管道是以ASME B 31.4（液態烴和其他液體管線輸送系統）、ASME B 31.8（輸氣和配氣管道系統）、ASMEB 31.3（工藝管道）為原則性標準，內容涵蓋設計、施工和搶維修；以API 為支持性標準，以ASTM 系列標準為方法標準，形成的長輸管道標準框架。

中國的長輸管道標準在編制過程中經歷了歐美標準等同采用、等效采用和修改采用的過程，建立了中國長輸管道從設計到施工到搶維修的整體過程的國家標準框架，以《中華人民共和國石油天然氣管道保護法》為基礎，配套壓力管道各項政府法規和設計、施工、檢驗、運營及搶維修系列標準，形成了具有操作要求、工序控制、質量控制、現場監理和竣工驗收等極具有中國特色的長輸管道標準體系。

通過從事管道建設標準編制的技術工作者的努力，以及編制標準中汲取現場的經驗、驗證和科研的進步成果，使中國的長輸管道標準有了自己的特色，特別是在操作環節上的控制、設備機具的使用要求、安全措施上的強制規定等對長輸管道的技術進步、質量控制起到了好的作用；也為出國從事管道施工的隊伍能夠很好執行國外標準奠定了基礎。

目前已編制完成的雙語版中緬管道（境外段）施工標準，由參加施工的印度管道公司實施。第一次外國公司在國外施工執行的是中國的標準，并且反饋意見良好。在這些標準的編寫過程中，取得的經驗一是要與國際先進標準技術參數對標看齊；二是要汲取我們在管道建設中有益的經驗和失誤的教訓，借此形成具有自己特色的標準。

但目前標準中仍然存在不盡人意之處，存在的主要問題是：

（1）設計與施工標準之間的相互關系中仍存在有不聯系、不相關、總體水平與國際先進水平不一致的地方，如：設計要求的焊接合格標準是采用JB/T4730—2005《承壓設備無損檢測》，而施工規范采用的合格標準為SY/T4109—2005《石油天然氣鋼質管道無損檢測》，在管道安裝中產生較大矛盾。（2）管道穿越的地質勘探的設計勘察要求與施工過程需求的勘察要求不一致，穿越出現問題時，責任不清，應當增加物探的相關內容。

（3）無損檢測中如何進一步加強現場金口焊接的質量控制也是亟待解決的問題。

（4）試壓過程中是否進行站間的嚴密性試驗，以避免諸如西氣東輸一線、二線出現的投產后可能出現的泄漏事故。

（5）液體管道試壓壓力結合操作壓力進行管道試壓分段要求等。

（6）在試壓用水條件不具備或在寒冷的冬季如何突破氣壓試壓的禁區。

（7）目前最新的技術和科研成果還沒有納入管道標準。有些標準的指標明顯低于國際標準，如管道測徑的指標，國際標準為管道直徑的 94%，而國內標準僅為 90%。

（8）管道跨越施工規范內容偏于簡單，不能有效地指導施工。

（9）陰極保護的設計標準沒有進行修訂。

現有的標準仍有許多值得推敲、商榷和需要改進的地方，如防腐補口的剝離強度指標爭議較大，一些標準不能涵蓋現場需要。如此種種，需要我們下氣力改進。但目前標準的編寫一般都是技術人員利用業余時間完成，沒有經費，也沒有編寫的工作時間，在此種條件下，出一個高質量的標準，困難很大。

建議管道建設要進一步重視標準的編寫工作，下大氣力展開標準工作的研究與國外先進水平的比對，給予標準以科研項目的待遇，以期編寫出更為適用的管道建設的設計、施工、防腐及自動化控制的規范和標準。

2.施工裝備

目前，中國管道建設中一般裝備都實現了國產化，并且已銷往國外，專用的管道裝備如吊管機、焊接工程車、坡口機、對口器、內焊機、雙頭外焊機都可與國外同類設備相媲美。

但目前為止，很多方面仍然存在問題，如管道頂管設備較為落后、盾構設備、定向鉆設備等與國外先進設備相比仍存在相當的差距。中國石油天然氣集團公司正重點突破海洋業務，準備敷設深港管道，其中有一段海底管道建設，但技術、裝備準備滯后，需加快準備與實施。

建議針對世界管道裝備進行系統研究，特別對影響工程急需的管道施工裝備進行研究，對相應配套的每一施工的細節和環節進行過細研究，從細節上下功夫。如具有曲線頂管功能的頂管機、定向穿越中的不良地層的隔離處理、定向穿越中機具和施工技術的細化、管道環焊縫用的多頭焊機、海底管道混凝土加重層配重管涂敷作業線等，這些都應盡早開展研究，以解決中國在管道施工上的短板和瓶頸。

在現有條件下，建議是否可以開展研制陸上敷設管道的綜合大型設備，類似鋪管船的結構，可以把雙管焊接預制、現場焊接、無損檢測、補口、下溝成為車間作業，對于現場的施工方式進一步簡化（如布管、施工作業帶修筑、對口、下溝等方式簡化），大量的施工裝備可以節省，施工人員縮減，效率大大提高，克服氣象帶來的施工影響。

此項科研工作的實施，將會從根本上改變管道敷設的傳統觀念，也使管道建設實現高質量的車間化作業。這個項目可以集中中國石油管道施工研究力量和已有成果，如果該項目能夠上去，中國在世界的管道業上可以成為真正意義上的巨擘。

3.施工技術 中國的長輸管道目前正在進行大口徑、高壓力、高鋼級的施工建設研究，正在組織試驗X100 鋼級的管道試驗。針對長輸管道建設的技術進步，作為施工技術方面要解決以下問題：

（1）解決高鋼級管道元件的制造問題；

（2）解決高鋼級條件下管道防腐中的中頻加熱對管道強度性能的影響；

（3）解決現場冷彎管的彎制對形狀和強度的影響；

（4）解決焊材和異種鋼的焊接方法；

（5）解決試壓中的安全問題。

還有諸如凍土地帶的施工技術、山區、水網和沼澤地區施工技術、專用施工機具設備的研制。

特別是將在西氣東輸四線、五線使用直徑為1422mm 的管道，其施工裝備、管道元件制作、定向穿越、線路安裝上仍有許多技術問題需要研究解決。如冷彎管機的設備及模具，大口徑的管道元件的制造模具、設備、工藝，管道的雙管或三管連焊預制，線路施工的工藝及設備，長臂吊管機研制，大口徑管段的定向穿越技術等。建議相關單位盡早組織開展此方面的攻關，列出細項、系統研究，定出專人負責，限期完成，為西氣東輸四線、五線建設做好技術準備和儲備工作。

管道施工建設到今天已不是簡單的密集勞動，而是高科技和精細管理的集合。我們應該有效地積累人才，建立人才施展通道，有效激發人才的智力和激情，為技術人員提供適宜的工作環境、條件的機制。這些措施的有效實施，將為中國真正成為管道建設和管道技術的大國奠定堅實的基礎。

第二篇：油氣管道無損檢測技術

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油氣管道無損檢測技術

管道作為大量輸送石油、氣體等能源的安全經濟的運輸手段,在世界各地得到了廣泛應用,為了保障油氣管道安全運行,延長使用壽命,應對其定期進行檢測,以便發現問題,采取措施。

一、管道元件的無損檢測

（一）管道用鋼管的檢測

埋地管道用管材包括無縫鋼管和焊接鋼管。對于無縫鋼管采用液浸法或接觸法超聲波檢測主要來發現縱向缺陷。液浸法使用線聚焦或點聚焦探頭,接觸法使用與鋼管表面吻合良好的斜探頭或聚焦斜探頭。所有類型的金屬管材都可采用渦流方法來檢測它們的表面和近表面缺陷。對于焊接鋼管，焊縫采用射線抽查或100 %檢測，對于100 %檢測，通常采用X射線實時成像檢測技術。

（二）管道用螺栓件

對于直徑> 50 mm 的鋼螺栓件需采用超聲來檢測螺栓桿內存在的冶金缺陷。超聲檢測采用單晶直探頭或雙晶直探頭的縱波檢測方法。

二、管道施工過程中的無損檢測

（一）各種無損檢測方法在焊管生產中的配置

國外在生產中常規的主要無損檢測配置如下圖一中的A、B、C、E、F、G、H工序。我國目前生產中的檢測配置主要崗位如下圖中的A、C、D、E、F、G、H工序。

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圖一 大口徑埋弧焊街鋼管生產無損檢測崗位配置

（二）超聲檢測

全自動超聲檢測技術目前在國外已被大量應用于長輸管線的環焊縫檢測，與傳統手動超聲檢測和射線檢測相比，其在檢測速度、缺陷定量準確性、減少環境污染和降低作業強度等方面有著明顯的優越性。

全自動相控陣超聲檢測系統采用區域劃分方法，將焊縫分成垂直方向上的若干個區，再由電子系統控制相控陣探頭對其進行分區掃查，檢測結果以雙門帶狀圖的形式顯示，再輔以TOFD(衍射時差法)和B掃描功能，對焊縫內部存在的缺陷進行分析和判斷。

全自動超聲波現場檢測時情況復雜，尤其是軌道位置安放的精確度、試塊的校準效果、現場掃查溫度等因素會對檢測結果產生強烈的影響，因此對檢測結果的評判需要對多方面情況進行綜合考慮，收集各種信息，才能減少失誤。

（三）射線檢測

射線檢測一般使用X 射線周向曝光機或γ射線源，用管道內爬行器將射線源送入管道內部環焊縫的位置，從外部采用膠片一次曝光，但膠片處理和評價需要較長的時間，往往影響管道施工的進度，因此，近年來國內外均開發出專門用于管道環焊縫檢測的X 射線實時成像檢測設備。

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圖二 管道環焊縫自動掃描X射線實時成像系統

圖二為美國Envision公司生產的管道環焊縫自動掃描X射線實時成像系統，該設備采用目前最先進的CMOS成像技術，用該設備完成Φ 609mm(24 in)管線連接焊縫的整周高精度掃描只需1～2 min，掃描寬度可達75 mm，該設備圖像分辨率可達80μm，達到和超過一般的膠片成像系統。

（四）磁粉檢測

磁粉檢測的基礎是缺陷處漏磁場與磁粉的磁相互作用。鐵磁性材料或工件被磁化后，由于不連續性的存在，使工件表面或近表面的磁力線發生局部畸變而產生漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合適光照下目視可見的磁痕，從而顯示出不連續性的位置、形狀和大小。

國內很少對焊管坡口面進行磁粉檢測。國外使用的自動檢測系統，主要采用熒光磁懸液濕法檢測。自動磁粉檢測設備采用磁化線圈在鋼管壁厚方向對坡口面局部磁化，同時在坡口表面噴灑熒光磁懸液，憑借在該部位裝置的高分辨率攝像系統，將磁化、磁懸液噴灑區域的影像傳輸在旁邊的監視屏上，操作人員監視屏幕，就可以及時發現磁痕影像，找出缺陷。

磁粉檢測適用于檢測鐵磁性材料表面和近表面的缺陷，因此對于奧氏體不銹鋼和有色金屬等非鐵磁性材料不能用磁粉檢測的方法進行探傷。由

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于馬氏體不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼具有磁性，因此可以進行磁粉檢測。磁粉檢測可以發現表面和近表面的裂紋、夾雜、氣孔、未熔合、未焊透等缺陷，但難以發現表面淺而寬的凹坑、埋藏較深的缺陷及與工件表面夾角極小的分層。

三、鋼質管道管體無損檢測技術

鋼質管道管體的無損檢測，主要就是管體的完整性（如剩余壁厚、管道缺陷、表面腐蝕形態、腐蝕產物類型、腐蝕深度等）檢測。表一列出了目前常用的管道檢測技術及其檢測內容。

表一 管道檢測技術分類

（一）彈性波檢測技術

彈性波檢測是利用管道泄漏引起的管道內壓力波的變化來進行診斷定位，一般可分為聲波、負壓力波和壓力波三種。其主要工作原理是利用安置好的傳感器來檢測管道泄漏時產生的彈性波并進行探測定位。這種技術的關鍵是區分正常操作時和發生泄漏時的彈性波。目前有兩種方法，一

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種是利用硬件電路的延時來進行信號過濾，另一種是結合結構模式識別和神經網絡來區分正常操作時和發生事故時產生的不同波形，從而更好地監測管道的運行。

（二）漏磁通檢測技術

漏磁式管道腐蝕檢測設備的工作原理是利用自身攜帶的磁鐵，在管壁圓周上產生一個縱向磁回路場。如果管壁沒有缺陷，則磁力線封閉于管壁之內，均勻分布。如果管內壁或外壁有缺陷，則磁通路變窄，磁力線發生變形，部分磁力線將穿出管壁產生漏磁。漏磁檢測原理圖三所示。

圖三 漏磁檢測原理

漏磁場被位于兩磁極之間的緊貼管壁的探頭檢測到，并產生相應的感應信號。這些信號經濾波、放大、模數轉換等處理后被記錄到檢測器上的存儲器中，檢測完成后，再通過專用軟件對數據進行回放處理、判斷識別。

從整個檢測過程來說，漏磁檢測可分為圖四所示的四個部分：

圖四 漏磁檢測流程圖

漏磁檢測技術的優點：（1）易于實現自動化；較高的檢測可靠性；（2）可以實現缺陷的初步量化；（3）在管道檢測中，厚度達到30mm的壁厚范

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圍內，可同時檢測內外壁缺陷；（4）高效，無污染，自動化的檢測可以獲得很高的檢測效率。

漏磁檢測技術的局限性：（1）只適用于鐵磁材料；（2）檢測靈敏度低；（3）缺陷的量化粗略；（4）受被檢測工件的形狀限制由于采用傳感器檢測漏磁通，漏磁場方法不適合檢測形狀復雜的試件；（5）漏磁探傷不適合開裂很窄的裂紋，尤其是閉合型裂紋；（6）不能對缺陷的類型或者缺陷的嚴重程度直接作定量性的分析。

（三）超聲波檢測技術

管道超聲檢測是利用現有的超聲波傳感器測量超聲波信號往返于缺陷之間的時間差來測定缺陷和管壁之間的距離；通過測量反射回波信號的幅值和超聲波探頭的發射位置來確定缺陷的大小和方位。

圖五為超聲波檢測原理圖, 圖中Wt代表管道正常壁厚, SO代表超聲波探頭與管道內表面間的標準位移。

圖五 超聲波檢測原理圖

超聲波檢測技術的優點：（1）檢測速度快，檢測成本低；（2）檢測厚度大，靈敏度高；（3）缺陷定位較準確；（4）對細微的密閉裂紋類缺陷靈

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敏度高。

超聲波檢測的缺點：（1）由于受超聲波波長的限制，該檢測法對薄管壁的檢測精度較低，只適合厚管壁，同時對管內的介質要求較高；（2）當缺陷不規則時，將出現多次反射回波，從而對信號的識別和缺陷的定位提出了較高要求；（3）由于超聲波的傳導必須依靠液體介質，且容易被蠟吸收，所以超聲波檢測器不適合在氣管線和含蠟高的油管線上進行檢測，具有一定局限性。

（四）電磁超聲檢測

電磁超聲技術（EMAT）是20世紀70年代發展起來的無損檢測新技術。這一技術是以洛侖茲力、磁致伸縮力、電磁力為基礎，用電磁感應渦流原理激發超聲波。

電磁超聲的發射和接收是基于電磁物理場和機械波振動場之間的相互轉化，兩個物理場之間通過力場相互聯系。從物理學可知，在交變的磁場中，金屬導體內將產生渦流，同時該電流在磁場中會受到洛侖茲力的作用，而金屬介質在交變應力的作用下將產生應力波，頻率在超聲波范圍內的應力波即為超聲波。與之相反，該效應具有可逆性，返回聲壓使質點的振動在磁場作用下也會使渦流線圈兩端的電壓發生變化，因此可以通過接收裝置進行接收并放大顯示。人們把用這種方法激發和接收的超聲波稱為電磁超聲。

與傳統壓電超聲換能器相比，EMA的優點主要有：（1）非接觸檢測，不需要耦合劑；（2）可產生多種模式的波，適合做表面缺陷檢測；（3）適合高溫檢測；（4）對被探工件表面質量要求不高；（5）在實現同樣功能的油氣儲運前言知識講座

前提下，EMAT探傷設備所用的通道數和探頭數都少于壓電超聲；（6）發現自然缺陷的能力強，對不同的入射角有明顯的端角反射，對表面裂紋檢測靈敏度較高。

EMA的缺點：（1）EMAT的換能效率要比傳統壓電換能器低20—40dB；（2）探頭與試件距離應盡可能小；（3）EMAT僅能應用于具有良好導電性能的材料中。

（五）渦流檢測技術

渦流檢測技術是目前采用較為廣泛的管道無損檢測技術，其原理為：當一個線圈通交變電時，該線圈將產生一個垂直于電流方向（即平行于線圈軸線方向）的交變磁場，把這個線圈靠近導電體時，線圈產生的交變磁場會在導電體中感應出渦電流（簡稱渦流），其方向垂直于磁場并與線圈電流方向相反。導電體中的渦流本身也要產生交變磁場，該磁場與線圈的磁場發生作用，使通過線圈的磁通發生變化，這將使線圈的阻抗發生變化，從而使線圈中的電流發生變化。通過監測線圈中電流的變化（激勵電流為恒定值），即可探知渦流的變化，從而獲得有關試件材質、缺陷、幾何尺寸、形狀等變化的信息。

渦流檢測技術可分為常規渦流檢測、透射式渦流檢測和遠場渦流檢測。常規渦流檢測受到趨膚效應的影響，只適合于檢測管道表面或者亞表面缺陷，而透射式渦流檢測和遠場渦流檢測則克服了這一缺陷，其檢測信號對管內外壁具有相同的檢測靈敏度。其中遠場渦流法具有檢測結果便于自動化檢測(電信號輸出)、檢測速度快、適合表面檢測、適用范圍廣、安全方便以及消耗的物品最少等特點，在發達國家得到廣泛的重視，廣泛用于在油氣儲運前言知識講座

用管道的檢測。

渦流檢測技術的優點：（1）檢測速度高，檢測成本低，操作簡便；（2）探頭與被檢工件可以不接觸，不需要耦合介質；（3）檢測時可以同時得到電信號直接輸出指示的結果，也可以實現屏幕顯示；（4）能實現高速自動化檢測，并可實現永久性記錄。

渦流檢測技術的缺點：（1）只適用于導電材料，難以用于形狀復雜的試件；（2）只能檢測材料或工件的表面、近表面缺陷；（3）檢測結果不直觀，還難以判別缺陷的種類、性質以及形狀、尺寸等；（4）檢測時受干擾影響的因素較多，易產生偽顯示。

（六）激光檢測技術

激光檢測系統主要包括激光掃描探頭、運動控制和定位系統、數據采集和分析系統三個部分，利用了光學三角測量的基本原理。與傳統的渦流法和超聲波法相比，激光檢測（或輪廓測量）技術具有檢測效率高、檢測精度高、采樣點密集、空間分辨力高、非接觸式檢測，以及可提供定量檢測結果和提供被檢管道任意位置橫截面顯示圖、軸向展開圖、三維立體顯示圖等優點。

但是激光檢測方法只能檢測物體表面，要全面掌握被測對象的情況，必須結合多種無損檢測方法，取長補短。

（七）管道機器人檢測技術

管道機器人是一種可在管道內行走的機械，可以攜帶一種或多種傳感器，在操作人員的遠端控制下進行一系列的管道檢測維修作業，是一種理想的管道自動化檢測裝置。

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一個完整的管道檢測機器人應當包括移動載體、視覺系統、信號傳送系統、動力系統和控制系統。管道機器人的主要工作方式為: 在視覺、位姿等傳感器系統的引導下，對管道環境進行識別，接近檢測目標，利用超聲波傳感器、漏磁通傳感器等多種檢測傳感器進行信息檢測和識別，自動完成檢測任務。其核心組成為管道環境識別系統（視覺系統）和移動載體。目前國外的管道機器人技術已經發展得比較成熟，它不僅能進行管道檢測，還具有管道維護與維修等功能，是一個綜合的管道檢測維修系統。

四、管道外覆蓋層檢測技術

（一）PCM檢測法

PCM（多頻管中電流檢測法）評價的核心是遙控地ICI電流信號的張弱來控制發射到管道表ICI的電流，通過檢測到的電流變化規律，進而判斷外防腐層的破損定位與老化程度。加載到管道上的電流會產生相應的電磁場，磁場張弱與加載電流的大小成正比，同時隨著傳輸距離增大，電流信號逐漸減小。當管道外涂層有破損時，電流通過破損點流向大地，該點處的電流衰減率突然增大，可判定外涂層破損點的位置。

但PCM法對較近的多條管道難以分辨、在管道交叉、拐點處及存在交流電干擾時，測得數據誤差大。

（二）DCVG檢測技術

DCVG（直流電壓梯度測試技術）的原理是對管道上加直流信號時，在管道防腐層破損裸漏點和土壤之間會出現電壓梯度。在破損裸漏點附近部位，電流密度將增大，電壓梯度也隨著增大。普遍情況下，裸漏面積與電

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壓梯度成正。直流電壓梯度檢測技術就是基于上述原理的。

在用DCVG測量時，為了便于對信號的觀察和解釋，需要加一個斷流器在陰極保護輸出上。測量過程中，沿管線以2m的間隔在管頂上方進行測量。

DCVG的優點為能準確地測出防腐層的破損位置，判斷缺陷的嚴重程度和估計缺陷大小，之后根據檢測結果提供合理的維護和改造建議；測量操作簡單，準確度高，在測量過程中不受外界干擾，幾乎不受地形影響。缺點在于整個過程需沿線步行檢測，不能指示管道陰極保護的效果和涂層剝離；環境因素會引起一定誤差，如雜散電流、地表土壤的電阻率等。

（三）Pearson檢測法

Pearson檢測法（皮爾遜檢漏法）的原理是對管道施加交流信號，此信號會通過管道防腐層的破損點處流失到土壤中，因此距離破損點越遠，電流密度越小，破損點的上方地表形成一個交流電壓梯度。檢測過程中，兩位測試員相距3~6m，腳穿鐵釘鞋或手握探針，將各探測的的電壓信號發回接收裝置，信號經濾波、放大，即能得到檢測結果。

Pearson檢測法是目前國內最常用的檢測技術，其優點是：（1）有較成熟的使用經驗，并且檢測速度較快，能沿線檢測防腐層破損點和金屬物體；（2）能識別破損點大小，還能測到微小漏點，長輸管道的檢測與運行維護中有良好的使用反饋。

Pearson檢測法的不足之處在于，（1）整個檢測過程需步行；（2）不能指明出缺陷的損壞程度；（3）對操作者的技能求高；（4）在水泥或瀝青地面上檢測接地困難。

油氣儲運前言知識講座

（四）標準管/地（P/S）電位測試法

標準管/地（P/S）電位測試法的原來是采用萬用表來測接地Cu/CuS04電極與管道表ICI某監測點之間的電位，通過電位與距離構成的曲線了解電位的分布，把當前電位與以往電位區別開來，可用檢測來的陰極保護電位來判定是否對管道外涂層起保護作用。

目前,地面測量管道保護電位的通用方法就是標準管/地電位測試法，其優點是無需開挖管道、現場取得數據容易、檢測速度快(每天10~50km)。一般情況,每隔1km左右設一個測試樁，所以這種方法只能總體評估這一管段的防腐層，不能詳細地評價防腐層缺陷，不能確定防腐層的缺陷位置以及缺陷的分布情況。故此方法不適合用于無陰極保護或測試樁的管道。

第三篇：8管道油氣計量（范文）

油氣計量

1.計量在長輸管道中的作用

計量工作是企業生產活動的一個組成部分，做好企業計量工作，對于保證產品質量、提高勞動生產率、保障安全生產、節約能源、加強經濟核算、增加經濟效益具有重要的作用。石油、石油產品出售、購買、商業性的交接中，準確的計量是極重要的。在輸油管道的終點，又稱末站，也是長輸管道的運轉油庫，其任務是向煉廠轉輸原油，或者裝船、裝車向其它地方轉運，都要經過計量。其計量的準確與否，直接關系到買賣雙方的經濟利益。所以商品油、氣計量必須具有科學性、公證性，并遵循一定的法律、法規，才能做到公平交易。

在長輸管道的生產管理中原油的收、銷、存及消耗的準確計量是非常重要的。泵效率、加熱爐效率都是通過輸量來測算的，生產運行方式也是根據輸量來安排的，而輸量是通過計量得到的，所以長輸管道經濟、安全、平穩的運行和準確計量是緊密相關的。

2.國內石油計量的主要方式

目前，我國原油商品量交接采用的是質量計量，即測出原油的體積、密度、含水、溫度、壓力等參數，換算成標準狀態下(溫度20℃，壓力101.325ＫＰa)扣除含水的純油質量，計量方式主要采用靜態計量和動態計量。

2.1 原油靜態計量

所謂靜態計量，是指用金屬油罐、鐵路罐車作為計量體積量的器具，在油罐停止收發作業，液面經靜止一段時間（大罐穩定時間不少于30分鐘，鐵路罐車不少于15分鐘）消除泡沫達到平衡，而沒有因攪動而產生波紋的狀態下進行的計量操作。2.1.1 做為計量用的金屬油罐叫做計量罐，首先要對計量罐進行容積檢定。凡新建或大修理過的金屬罐投用前都應進行檢定，計量罐檢定周期為四年。檢定規程執行國標JJG168<<立式金屬罐容量試行檢定規程>>，容積檢定精度可達0.2%。檢定完畢，由檢定單位出具檢定證書，編制出罐容積表，利用大罐檢尺，測出液位高度，查出對應的體積量。

2.1.2 大罐液位檢尺（即測量罐內液面高度），目前各類油

罐的液面高度的測量有兩種方法，一種是人工檢尺法，另一種是液位計法，液位計在輸油生產過程中一般作為監測工具，而不做為計量器具。而人工檢尺是靜態計量過程中應用最為廣泛的方法。

人工檢尺分為檢實尺和檢空尺，檢實尺就是測量罐內液位實際高度，也稱測實法，適用于輕質油品的測量。檢空尺即測量液面到罐頂檢尺口的高度，也稱靜面懸空檢尺法，適用于粘度較大的重質油品的油面高度測量。這是因為原油等重質油品粘度較大，含蠟量高，在罐壁或罐底部容易結蠟。另外罐內沉積大量泥沙，使量油尺無法達到罐底，因此，原油罐等均采用檢空尺，其油高計算公式是：

油高＝檢尺口總高－下尺深度＋尺帶粘油高度。

2.1.3 油罐測溫，按國標ＧＢ 8927<<石油和液體石油產品溫度測量法>>執行。油高３米以下，在油高中部測一點。油高３－５米，在油品上液面下1米，油品下液面上1米處共測兩點，取算術平均值作為油品的溫度，油高５米以上，在油品上液面下１米，油品中部和油品下液面上1米處共測三點，取算術平均值作為油品的溫度。

2.1.4 油罐取樣，按國標ＧＢ4756 <<石油和液體石油產品取樣法(手工法)>>執行。對于計量罐，應取上部樣（頂液面下，其深度的六分之一處），中部樣(頂液面下，其深度二分之一處)，下部樣(頂液面下，其深度的六分之五處)，按等比例混合，作為整個油罐中的代表性試樣。

2.1.5 油量計算，按國標ＧＢ9110<<原油立式金屬罐計量油量計算>>執行，純油品質量（在空氣中重量）計算公式：

Ｍn=Ｐ20.Ｖ20.Ｆ(１－Ｗ)式中：Ｍｎ－純油品質量，ｔ

Ｐ20-含水油品標準密度，t/m`(3`)Ｖ20——含水油品標準體積 m`(3`)Ｆ——真空中質量換算到空氣中重量的換算系數

Ｗ——油品質量含水率

計算結果精確到0.001t

2.2 原油動態計量

動態計量是指石油在動態流動條件下進行的流量測量，由流量儀表來完成。目前國內原油動態計量主要有兩種類型，一種是原油的體積量由流量計計量，人工讀數，取樣、化驗，測出原油密度和含水率，人工計算油量。另一種是油量交接的主要參數體積量、密度、含水、壓力、溫度等值，全部采用儀表連續測量，并且直接算出純油量。原油動態計量常用的流量儀表有容積式流量計、速度式流量計和最近幾年發展起來的質量流量計。2.2.1容積式流量計

容積式流量計是一種機械式儀表，其內部都有構成一定容積的空間（計量室），流量計內部的轉子在入口流入液體的壓力作用下轉動，把流體不斷的送向排出口，其內部空間的體積在設計制造時是已知的，所以，測量轉子的轉動次數，就能求出該空間給出的體積量。單位時間內測得的轉子轉動次數，可計算出流體的流量，這就是容積式流量計的測量原理。常用的容積式流量計有腰輪流量計、刮板流量計、雙轉子流量計、橢圓齒輪流量計。2.2.2 腰輪流量計

結構：由三部分組成，即主體部分（它包括殼體、腰輪、驅動齒輪、隔板、上下蓋），表頭（包括精度調整器、脈沖發訊器、計數器）和連接部分。

工作原理：腰輪流量計主體內有一對腰輪轉子，靠液體通過流量計產生的壓差轉動，通過驅動齒輪相互交錯轉動。（見圖2.1）

當液體推動D2軸上腰輪反時針方向轉動時，圖2.1（A），通過與之相連的驅動齒輪帶動D1軸上的腰輪順時針轉動，轉動90°后成為圖2.1（c）狀態，上邊的腰輪受液體推動順時針轉動，驅動齒輪帶動下邊腰輪反時針轉動，腰輪旋轉360°時，有4個計量室容積的液體排出流量計，計量室容積在設計時就確定了，計錄腰輪轉動的轉數，就得到被計量介質的體積量，轉子的轉動通過減速機構、聯軸器，輸入到積算指示裝置，從而在表頭上讀出流量值。2.2.3 刮板流量計

刮板流量計有凸輪式和凹線式兩種型式。（見圖2.2）

圖（2.2）

結構：凸輪式刮板流量計的主體部分主要由轉子、凸輪、凸輪軸、刮板、連桿、及殼體所組成。凹線式刮板流量計的主體部分主要由轉子、刮板、連桿、和殼體組成。轉子是一個轉動的圓筒，當刮板是兩對時，在轉子圓筒壁上沿徑向開有互成90°角的四個槽，當三對刮板時，則開有互成60°角的六個槽。

工作原理：當被計量的液體經過流量計時，推動刮板和轉子旋轉，與此同時，刮板沿著一種特殊的軌跡成放射狀的伸出或縮回，但是每兩個相對刮板端面之間的距離是一定值，所以在刮板連續轉動時，在兩個相鄰的刮板、轉子、殼體內腔以及上下蓋板之間就形成了一個容積固定的計量空間，轉子每轉一圈，就可排出四個（或六個）同樣閉合的體積，精確的計量液體量。2.2.4 雙轉子流量計

結構與工作原理：雙轉子流量計計量部分主要是由計量箱和裝在計量箱內的一對設計獨特的螺旋轉子組成，它們與計量箱組成若干個已知體積的空腔，作為流量計計量單位。互不接觸的螺旋轉子由同步齒輪保持適當的位置，靠流量計進出口的壓差推動而旋轉，不斷將進口的液體經空腔計量后送到出口，經密封聯軸器及傳動系統將螺旋轉子的轉數傳遞給計數機構，直接讀出流經流量計的液體總量。（見圖2.3）

以上三種容積式流量計計量精度高，精度可達±0.2％～±0.1％,運行可靠，振動和噪音小，壓力損失小，最大不超過0.05MPa,適應介質粘度范圍廣，無論測量高粘度或低粘度液體，都能保證較高的精度。因此，在石油商品量交接計量中得到廣泛的應用。

2.2.5 橢圓齒輪流量計

結構與工作原理：橢圓齒輪流量計主要部分是計量室和裝在計量室內的一對橢圓齒輪，它與蓋板構成一半月型空腔，作為流量計的計量單位。其工作原理與腰輪流量計類似。橢圓齒輪流量計精度一般為±0.5％,因此，不作為外銷計量用，多用于加熱爐燃料油計量。

2.3 速度式流量計 2.3.1 渦輪流量計

渦輪流量計是一種速度式儀表，其主要結構有殼體、斜葉輪、導流器、磁電轉換器、軸承和前置放大器組成。

工作原理：當被測介質以一定的速度流過渦輪流量計變送器時，在液體的作用下，斜葉輪受力而旋轉，旋轉的速度與液體的流速成正比。斜葉輪的轉動，周期性地改變磁電轉換器的磁阻值，使感應線圈中的磁通發生周期性的變化，產生周期性的感應電勢，既電脈沖信號，經放大器放大后，送至二次儀表進行顯示或累計。在測量范圍內，葉輪的轉速與流量成正比，則信號脈沖數與葉輪的轉速成正比，所以當測得頻率f和某一時間內的脈沖總數N后，分別除以儀表常數E（次／升）便可求得瞬時流量 Q=f／E（升／秒）和總量 V=N／E（升）。儀表常數由廠家在產品出廠時給出。

2.4 質量流量計

用于計量流過某一截面的流體質量流量或總量的流量計叫質量流量計。質量流量計主要由流量傳感器（振動管）和變送器組成。其原理利用流體在振動管內流動時產生的科氏力，以直接或間接的方法測量其力而得到流體質量流量，其性能不隨溫度、粘度、壓力和密度影響，精度為±0.2％±零點穩定度，近幾年正逐步得到應用。

2.5 容積式流量計附屬設備

流量計附屬設備是指保證流量計的計量精度、延長流量計的使用壽命和流量計配套的設備。它們主要包括過慮器和消氣器，必要時應配備流量調節閥和逆止閥。

2.5.1 過濾器

過濾器是防止被計量液體所攜帶的金屬物、焊渣、石塊、等雜質和臟物進入流量計，影響流量計正常運行，延長流量計使用壽命。它安裝在流量計的進口。過濾器主要由筒體和過慮網組成，過濾網做成與筒體同心的圓筒，被計量的液體經過過濾網時，雜質和臟物被留在過濾網內，當需要清洗時，只要把筒體上蓋打開，就能把過濾網提出來清洗，這種形式的結構稱為花籃式結構。它的主要優點是清洗、檢修方便，為便于清洗時排出油污，在它的底部有用來安裝排油閥的短管。

2.5.2 消氣器

原油在管道輸送過程中，不可避免地會含有一些氣體，這些氣體在管道中占有一定的空間，隨油流進入流量計內就會把氣體也當成油進行計量。要確保流量計的計量精度，必須將這部氣體在進入流量計前排除掉，消氣器就是起這個作用。在油品計量中是必不可少的輔助設備。

消氣器首先是使油品和氣體分離開，這些氣體上升到消氣器的頂部，逐漸形成一個氣體空間，出現油氣界面，隨著氣體空間的擴大，油氣界面下降，當油氣界面下降到一定程度，安裝在消氣器內的浮球連桿機構動作，打開排氣閥，將分離出來的氣體排出。

2.6 流量計的檢定

用于商品油計量用的流量計國家規定精度為0.2級以上，即基本誤差不大于±0.2%，由于流量計在制造過程中轉子與殼體之間有一定的間隙，使用過程中將產生一定的漏失量，在長期運行中磨損加大，誤差將進一步增加。所以國家規定流量計屬國家強制檢定計量器具。凡達到檢定周期的、經檢修后或長期不用需要使用的，對其測量值發生懷疑的流量計都要及時檢定。確保公平交易。流量計精度是通過檢定來確定的。檢定流量計的裝置主要是標準體積管，和流量計串在一起，采用現場實液檢定方法。測量值即可靠又準確。標準體積管包含一個標準容積段，檢定時把同一時間間隔內將被檢流量計指示值同體積管的標準值對比，求出流量計誤差，確定其精度，其誤差用下式表示。Q流—Q標

E=————————×100％ Q標

式中： E——基本誤差

Q流——被檢流量計指示值 Q標——標準容器標準值

這兩種體積量之間很難一致，流量計誤差超過規定范圍要采取一些措施加以消除。因此，流量計的容差調整裝置（精度調整器）就是用人工的方法，消除由于使用中的磨損、銹蝕、加工制造等產生的誤差。主要方法是采取改變流量計指示體積量的傳動齒輪的轉速，使流量計數器多計或少計一個常數，達到消除誤差的目的。容差調整只能在流量計檢定時進行，由檢定人員操作，為保證檢定結果不變，容差調整完應加鉛封，至下一次流量計檢定前，任何人無權拆卸鉛封。檢定完畢，由檢定單位出具檢定證書。

2.7 油量計算

油量計算是油量計量過程中的最后一個環節，也是最重要的一環。不論采用何種計量方式，最終目的就是要準確地計算出油量。在國標9109.5《原油動態計量油量計算》中規定，油量按下式計算。Ma=Vi.P20(MF.Cpi.Cti.Fn.Cw)式中：

Ma——原油在空氣中的凈質量 t Vi——流量計累計體積值 m`(3`)P20— 原油的標準密度 g／cm`(3`)(MF.Cpi.Cti.Fn.Cw)---聯合修正系數 MF——流量計系數 Cpi——壓力修正系數 Cti——溫度修正系數 Fn——空氣浮力修正系數 Cw——原油含水系數

油量計算精確到0.001t.油量計算的重要參數含水、密度都是通過人工化驗得到的，所以，采取的原油試樣必須有代表性，含水和密度測定嚴格執行國家有關標準，保證交接雙方的經濟利益。

3.天然氣計量

天然氣是指從地下油氣藏中開采出來的氣體，是以甲烷為主的化合物的混合物，是一種可燃氣體。天然氣計量采用體積計量，以m`(3`)為單位，由于天然氣的體積隨溫度和壓力而變化，商品氣量是標準狀態（溫度20℃,壓力101.325KPa）下的體積量。目前，天然氣計量常用儀表有差壓式流量計、速度式流量計，容積式流量計，我國天然氣計量使用最多的是以標準孔扳做為節流裝置的差壓式流量計。

3.1 差壓式流量計

差壓式流量計由標準節流裝置、導壓系統和記錄差壓的差壓計、前后直管段組成。孔板、流量噴嘴、文丘里管都是節流裝置，基于伯努力方程和流體連續性原理設計而成。當管道內流體流經這些節流元件時，流通截面積減小或突然收縮，使流體流速增大，使得前后產生壓力差，實踐證明，節流件前后壓差△P與流量Q有如下的關系Q∝√△P，流量越大，壓力差越大。流量減小，壓力差也減小。所以，只要檢測出節流元件前后壓差信號△P，也就可以間接地測出對應流量Q。孔板節流裝置具有結構簡單、造價低、安裝方便、工作可靠、有一定的準確度，能滿足測量需要，而且有很長的使用歷史，有豐富的實驗數據，設計、加工已標準化，只要按標準進行設計、加工、安裝、檢驗和使用，不需要進行實流檢定。與孔板配套的二次儀表一般有兩大類，一類是機械式儀表，如雙波紋管差壓計；二是電動差壓變送器。天然氣組份分析是由人工定時取樣分析或安裝在線分析儀自動分析。天然氣計量執行行標SY／T6143-1996《天然氣流量的標準孔板計量方法》。標準噴嘴一般作為現場傳遞標定使用，很少直接用于計量。文丘里管已部分使用，其測量原理與孔板類似。

3.2 速度式流量計

計量天然氣的速度式流量計有渦輪流量計、渦街流量計、旋進旋渦流量計。

3.3其它流量計

用于氣體測量的還有容積式流量計，如氣體腰輪流量計，氣體超聲波流量計。

4.長輸管道原油交接計量所遵循的原則 4.1 計量儀表與標準裝置的準確度

4.1.1 作為貿易結算用的流量計，基本誤差應不大于±0.2％.4.1.2 原油密度測定極限誤差應不大于±1Kg／m`(3`)。4.1.3 原油含水測定極限誤差應不大于±0.1％。4.1.4 標準體積管的復現性應優于±0.02％。4.1.5 綜合計量誤差應不大于±0.35％。

4.2 流量計讀數

當計量時間不大于8小時，僅記錄流量計始末體積指示值，當計量時間大于8小時，需記錄流量計始末和每8小時的流量計體積指示值。

4.3 測溫、測壓

測溫方法應符合GB 8927《石油和液體石油產品溫度測定法》的規定溫度計分度值不大于0.5℃。測壓方法應符合有關標準的規定，壓力表等級不低于0.5級。

4.3.1 對裝車計量，應在計量開始后（罐內油品流過流量計）10分鐘和計量結束前10分鐘及中間各測溫、測壓一次，取三次溫度和壓力的算術平均值作為油品的平均溫度和壓力。

4.3.2 對裝船計量，應在計量開始后（罐內油品流過流量計）10分鐘和計量結束前10分鐘以及每間隔1小時各測溫、測壓一次，以計量時間內各次所測溫度、壓力的算術平均值作為油品的平均溫度和壓力。4.3.3 對管道連續輸油計量，每2小時測溫、測壓一次，以8時內四次測溫、測壓的算術平均值作為8時內的平均溫度和壓力。

4.4 取樣

自動取樣應符合SY 5713 《原油管線自動取樣法》的規定。人工取樣應符合GB 4756 《石油及液體石油產品取樣法（手工法）》的規定。取樣部位應設在靠近流量計出口端管線上。

4.4.1 對裝車計量，未配自動取樣器，取樣應在計量開始，中間和結束前10分鐘各取樣一次，并將所采油樣以相等體積摻和成一份組合試樣。

4.4.2 對裝船計量，未配自動取樣器，應在計量開始，罐內油品流到取樣器時取樣一次，以后每隔1小時（裝船流量大于2000`(3`)/h）或2小時（裝船流量不大于2000`(3`)/h）以及計量結束前10分鐘各取樣一次，將所采油樣以相等體積摻和成一份組合試樣。

4.4.3 對管道連續輸油計量，每2小時取樣一次，每4時摻和成一份組合試樣。

4.5 原油密度測定

測定方法應符合GB 1884《石油和液體石油產品密度測定法（密度計法）》的規定。

4.5.1 對裝車、裝船計量，整個計量過程做一個組合試樣，測定密度。4.5.2 對管道連續輸油計量，每4小時做一個組合試樣，測定其密度，將8時內的二次組合試樣所測結果的算術平均值作為8小時的密度測定結果。

4.6 原油的含水測定

原油含水測定應符合GB 260《石油產品水份測定法》或GB 8929《原油水含量測定法（蒸餾法）》的規定。

4.6.1 對裝車、裝船計量，整個計量過程做一個組合試樣。

4.6.2 對管道連續輸油計量，每4小時做一個組合試樣，測定其質量含水量，將8時內二次測定結果取算術平均值，作為8時內的原油含水量。

第四篇：油氣管道腐蝕檢測

油氣管道腐蝕的檢測

摘要:油氣管道運輸中的泄漏事故，不僅損失油氣和污染環境，還有可能帶來重大的人身傷亡。近些年來，管道泄漏事故頻繁發生，為保障管道安全運行和將泄漏事故造成的危害減少到最小，需要研究泄漏檢測技術以獲得更高的泄漏檢測靈敏度和更準確的泄漏點定位精度。本文介紹幾種檢測方法并針對具體情況進行具體分析。

關鍵字：腐蝕檢測

渦流

漏磁

超聲波 引言：

在油氣管道運輸中管道損壞導致的泄漏事故不僅浪費了石油和天然氣，而且泄露的有毒氣體不僅污染環境，而且對人和動物造成重大的傷害，因此直接有效的檢測技術是十分必要的，油氣管道檢測是直接利用儀器對管壁進行測試，國內外主要以超聲波、漏磁和禍流等領域的發展為代表。[1]

1、渦流檢測

電渦流效應的產生機理是電磁感應.電渦流是垂直于磁力線平面的封閉的 旋渦!狀感應電流, 與激勵線圈平面平行, 且范圍局限于感應磁場所能涉及的區 域.電渦流的透射深度見圖1, 電渦流集中在靠近激勵線圈的金屬表面, 其強度隨透射深度的增加而呈指數衰減, 此即所謂的趨膚效應.[1]

電渦流檢測金屬表面裂紋的原理是: 檢測線圈所產生的磁場在金屬中產生電渦流, 電渦流的強度與相位將影響線圈的負載情況, 進而影響線圈的阻抗.如果表面存在裂紋, 則會切斷或降低電渦流, 即增大電渦流的阻抗, 降低線圈負載.通過檢測線圈兩端的電壓, 即可檢測到材料中的損傷.電渦流檢測裂紋原理見圖2.[2]

渦流檢測是一種無損檢測方法，它適用于導電材料。渦流檢測系統適應于核電廠、煉油廠、石化廠、化學工廠、海洋石油行業、油氣管道、食品飲料加工廠、酒廠、通風系統檢查、市政工程、鋼鐵治煉廠、航空航天工業、造船廠、警察/軍隊、發電廠等各方面的需求.[2] 渦流檢測的優點為:1.對導電材料和表面缺陷的檢測靈敏度較高;2.檢測結果以電信號輸出，可以進行白動化檢測;3.渦流檢測儀器重量輕，操作輕便、簡單;4.采用雙頻技術可區分上下表面的缺陷:5.不需要禍合介質，非接觸檢測;6.可以白動對準_!:件探傷;7.應用范圍廣，可檢測非鐵磁性材料。

渦流檢測的缺點為:1.只適用于檢測導電材料;2.受集膚效應影響，探傷深度與檢測靈敏度相矛盾，不易兩全:3.穿過式線圈不能判斷缺陷在管道圓周上所處的具體位置;4.要有參考標準才能進行檢測:5.難以判斷缺陷的種類。[1]

2、超聲波檢測

超聲波檢測的基本原理基本原理見圖3所示。

垂直于管道壁的超聲波探頭對管道壁發出一組超聲波脈沖后，探頭首先接收到由管道壁內表面反射的回波(前波)，隨后接收到由管道壁缺陷或管道壁外表面反射的回波(缺陷波或底波)。于是，探頭至管道壁內表面的距離A與管道壁厚度T可以通過前波時間以及前波和缺陷波(或底波)的時間差來確定：

式中，為第一次反射回波(前波)時間，為第二次反射回波(底波或缺陷波)時間，為超聲波在介質中的聲速、為超聲波在管道中的聲速。[3] 不過，僅僅根據管道壁厚度T曲線尚無法判別管道屬內壁缺陷還是外壁缺陷，還需要根據探頭至管道壁內表面的距離A曲線來判別。當外壁腐蝕減薄時，距離A曲線不變；而當內壁腐蝕減薄時，距離A曲線與壁厚T曲線呈反對稱。于是，根據距離A和壁厚T兩條曲線，即可確定管道壁缺陷，并判別管道是內壁腐蝕減薄缺陷還是外壁腐蝕減薄缺陷。[3] 超聲波檢測是通過超聲傳感器將高頻聲波射入被檢管道內，如果其內部有缺陷，則一部分入射的超聲波在缺陷處被反射回來，再利用傳感器將反射同來的信號接收，可以檢出缺陷的位置和大小。超聲檢測的常用頻率范圍為0.5一10MHz。

管道腐蝕缺陷深度和位置的直接檢測方法，是利用超聲波的脈沖反射原理來測量管壁腐蝕后的厚度，對管道材料的敏感性小，檢測時不受管道材料雜質的影響，超聲波法的檢測數據簡單準確，能夠檢測出管道的應力腐蝕破裂和管壁內的缺陷。適用于大直徑、厚管壁管道的檢查。超聲波檢測具有檢測成本低，現場使用方便，特別適用于檢驗厚度較大的管道。[4] 超聲檢測作為一種成熟的無損檢測技術有著它白己的優點，但還存在以下幾個方面的不足:1.必須去除表面涂層，或者對表面進行打磨處理，增加了勞動強度;2.管材為圓柱曲面，容易造成禍合不良，檢測速度慢、時間一長:3.有一定的近場盲區，易造成漏檢:4.檢測結果帶有土觀因素，并與操作人員有關:5.腐蝕坑底或腐蝕表面對聲波散射嚴重，造成回波信號降低;6.不適合在氣管線和含蠟高的油管線進行檢測，具有一定局限性;7.內、外壁回波難以判斷，容易發生誤判。

3、漏磁檢測

最適合油管探傷檢驗的方法是漏磁法, 國內油田現用的舊油管修復檢測線80%，[5]以上都采用了漏磁探傷方法 漏磁檢測是以自動化為目的發展起來的一種自動無損檢測技術，國外己經得到廣泛應用。漏磁檢測的基本原理是建立在鐵磁性材料的高磁導率特性之上的。鐵磁性材料的磁導率遠大于其它非鐵磁性介質(如空氣)的磁導率。當用磁場作用于被測對象并采用適當的磁路將磁場集中于材料局部時，一旦材料表面存在缺陷，缺陷附近將有一部分磁場外泄出來。用傳感器檢測這一外泄漏磁場可以確定有無缺陷，進而可以評價缺陷的形狀尺寸。

鋼管缺陷瀚磁檢測原理是鋼管被永久磁鐵磁化后，當鋼管中無缺陷時，磁力線絕大部分通過鋼管，見圖:當管壁變薄，管內、外壁局部被磨損，有腐蝕坑、凹坑、通孔等缺陷時，鋼管缺陷處的磁阻變大，聚集在管壁的部分磁通向外擴張，磁力線發生彎曲井且有一部分磁力線泄翻出鋼管表面，利用磁感應元件(霍爾元件)在鋼管表面相對切割磁力線產生感應電信號，通過對感應電信號的特征提取來對缺陷進行定性和定量分析。[6]

真實的缺陷具有比模擬缺陷復雜得多的兒何形狀，況且它們千差萬別地存在于不同的_1洲沖，要計算其漏磁場是很難的。在檢測中，要使它們的漏磁場達到足以形成明確顯示的程度是很有意義的，這里，必須考慮影響缺陷漏磁場強弱的各種因素。影響缺陷漏磁場的因素主要米口卜列三個方面。（1）磁化場對漏磁場的影響

l)當磁化程度較低時，漏磁場偏小，且增加緩慢;2)當磁感應強度達到飽和值的80%左右時，漏磁場不僅幅值較大，而且隨著磁化場的增加會迅速增大;3)漏磁場及其分量與鋼管表面的磁感應強度大小成正比;4)漏磁場及其分量與磁化場方向和缺陷側壁外法向矢量之間的夾角余弦成正比。

（2）缺陷方向、大小和位置對漏磁場的影響 l)缺陷與磁化場方向垂直時，漏磁場最強: 2)缺陷與磁化場方向平行時，粼磁場兒乎為零;3)缺陷在l:件表面的漏磁場最人，隨著離開表面中心水平距離的增加漏磁場迅速減小;4)缺陷深度較小時，隨著深度的增加漏磁場增加較快，當深度增大到一定值后漏磁場增加緩慢;5)缺陷信號的幅值與缺陷寬度對應，缺陷長度對翻磁信號兒乎沒有影響;6)缺陷寬度相同時，隨深度的增加，漏磁場隨之增人;（3）工件材質及工況對漏磁場的影響

鋼材的磁特性是隨其合金成分(尤其是含碳壇)、熱處理狀態而變化的，相同的磁化強度、相同的缺陷對不同的磁性材料，缺陷漏磁場不一樣，土要表現為以下二點:(l)對于兒何形狀不同的被測物體，如果表面的磁性場相同而被測物體磁性不同，則缺陷處的漏磁場不同，磁導率低的材料漏磁場小:(2)被測材料相同，如果熱處理狀態不同，則磁導率不一樣，缺陷處的漏磁場也不同;(3)當l:件表面有覆蓋層(涂層、鍍層)時，隨著覆蓋層厚度的增加，漏磁場將減弱。[1] 同樣漏磁檢測也存在它自己的特點。漏磁檢測的優點是1.適用于檢測中小型管道;2.不需要禍合，檢測速度快，效率高:3.檢測靈敏度高，可靠性好;4.可對缺陷進行量化處理:5.同磁粉相比便于操作，改善_l:作環境適合于對壁減和腐蝕坑等形式的缺陷普卉，檢測效果突出;6.易于實現白動化。除此之外漏磁檢測也有它的缺點，漏磁檢測的缺點是:1.材料只適用于鐵磁性金屬材料，不適用I幾1卜鐵磁性金屬;2.被檢管道不能太厚，否則容易出現虛假數據:3.很難判斷缺陷是在上表面還是在下表面:4.儀器重量比較人。

實例： 新疆某油田某天然氣管線始于西氣東輸一線主力氣田, 管徑為 1 016 mm, 管線全長約160 km。鑒于管道完整性管理要求, 油田特委托ROSEN 公司對該管線進行了基于漏磁通原理的管道金屬損失的內檢測工作, 其完整的內檢測過程主要包括以下幾個步驟。

1）管道機械清洗 機械清管的主要目的是清出管內的污物、障礙物、沉積雜質和管壁結蠟, 最大程度地保證內檢測效果的準確性。

2）管道變徑檢測 管道變徑檢測是對管道的通過性能(最小通過直徑)進行測試, 其檢測結果用于判斷管道能否進行下一步的幾何檢測和漏磁檢測。3）電子幾何清管器的內幾何檢測(EGP)電子內幾何檢測是對管道內的管段、設備進行檢測并模擬漏磁通檢測的一項檢測內容, 用以推論這條管線沒有影響ROSEN 公司CDP 檢測的主要障礙。4）漏磁通金屬損失檢測(CDP)（1）設置定標點 由于內檢測器的里程輪在如此長距離的管線中行走, 由于打滑或者彎頭的影響, 很容易導致累積誤差, 導致以后找幾何缺陷點出現困難。為了便于以后對此次漏磁檢測工程中檢測出來的缺陷點進行開挖驗證或是進行維修補強, 必須在管線的沿途對行走距離進行修正。此次檢測共設置了21 個BM5 型跟蹤器和30 個BM7 型定標點。平均每隔5.32 km設置一個定標點對內檢測器在管線的行走距離進行修正。

（2)漏磁通金屬損失檢測 5）數據處理及最終報告 6）最終評價。[4] 除了這三種最常用的檢測技術之外還有磁粉檢測、滲透檢測、射線檢測等檢測方法。下面對這幾種方法進行簡單的介紹。

4、磁粉檢測

磁粉檢測方法是美國人霍克(HOKE)1922年提出的口磁粉法是檢測鐵磁性材料表面或近表面的裂紋、折疊、夾渣等缺陷，并能確定缺陷位置和人小的一種簡單易行的方法。檢測時先將管道被檢部分磁化，在被檢測部位及周圍產生磁場。如果有缺陷，缺陷處磁阻比材料本身磁阻大得多，因此在缺陷處磁力線會產生彎曲繞行現象。當缺陷位于管道表面或近表面時，一部分磁力線繞過缺陷暴露在空氣中，產生所謂的漏磁現象。在管道表面撒上鐵磁粉或涂上磁粉混濁液，則缺陷處的漏磁場會吸住部分磁粉而把缺陷顯現出來。

磁粉檢測所需的設備簡單，操作方便，迅速可靠，對表面缺陷檢測靈敏度高，缺陷較直觀，成本低。但缺陷的顯現程度與缺陷同磁力線的相對位置有關，當缺陷與磁力線垂直時顯現得最清楚，當缺陷與磁力線平行時則不易顯現出來。只能檢測出缺陷的位置和在表面方向上的長度，不能檢測出缺陷深度，檢測靈敏度隨缺陷深度而下降。

磁粉檢測作為一種成熟的無損檢測技術，土要應川在焊縫和l;件表面或近表面裂紋檢測。因為管道土要缺陷形式是壁減和腐蝕坑，如果應用磁粉檢測會增人勞動強度，工作環境惡劣，檢測效果并不是很好，所以磁粉檢測不適用于管道腐蝕的檢測工作。[7] 5滲透檢測

滲透檢測是探杏物體表面開口缺陷的一種方法，物體可以是鐵或非鐵磁性金屬材料以及非金屬材料[8]。方法是先將滲透劑滲入缺陷，在施加顯像劑以后，由I.表面上形成顯像膜，缺陷中的滲透劑就通過毛細作用被吸出至材料表面。從缺陷滲出的滲透劑以跡象的形式顯示出缺陷，并比實際缺陷大，易于發現，肉眼就能看出材料的缺陷。

滲透探傷的優點有設備、材料簡單;對表面缺陷可靠性高。而滲透檢測存在的不足之處是對表面清潔度要求高;難以確定缺陷深度;受操作人員的影響大等。[1]

6、射線檢測

射線實時成像檢驗技術是隨著成像物體的變動圖像迅速改變的電子學成像方法，和膠片射線照相檢驗技術兒乎是同時發展的。早期的射線實時成像檢驗系統是X射線熒光檢驗系統，采用熒光屏將X射線照相的強度轉化為可見光圖像[9]。對管道進行放射線檢杳的方法是:利用放射線檢杏管道，計量壁厚腐蝕深度，管道截面部位的壁厚通過照片上的尺寸計舉，通過擴人率算出實際壁厚。實際上利用這種方法只能計暈管道截面部位的壁厚，它不能計景截面以外的平面部位的壁厚，最主要的是射線的散射不容易控制，容易發生泄漏[10]。

7、工業CT檢測

CT技術始于20世紀70年代，首先是在醫療診斷領域中的成功應用，隨后推廣到無損檢測和其他領域。日前在一l二業CT方面發展最快的是X射線和丫射線。在管道檢測方面，20世紀80年代初，前蘇聯就采用cT技術檢測功210mm鋁管。[11] CT成像法可顯示管道內部的剖面圖像，優點是對腐蝕和堵塞結果明顯，而且還可定量顯示腐蝕后的壁厚和結垢的堵塞率，是一種理想的檢測方法，但是普通的CT成像裝置用大電流、高功率的強X射線源，用兒百個檢測器組成陣列，在兒百個方向上取投影數據，設備人而笨，成本太高[12] 結束語：

本文對現有的油氣管道腐蝕的檢測技術進行了簡單的介紹，隨著科學技術的不斷發展，現有的檢測技術將不斷得到改善，同時也會有新的檢測技術出現，石油氣因為腐蝕而泄漏的事故也會不斷減少。參考文獻

[1]王亞東 鋼管漏磁檢測技術的研究 碩士研究生學位論文；

[2]陳曉雷 王秀琳 基于渦流技術的檢測系統設計 鄭州輕工業學院學報(自然科學版)；

[3]鐘家維 沈建新 賀志剛 喻西崇 管道內腐蝕檢測新技術和新方法； [4]張偉 蔡青青 張磊 張勇 周衛軍 漏磁檢測技術在新疆某油田的應用 [5]權高軍 漏磁檢測技術在油管修復中的應用 [6]基于小波分析的輸油管道泄漏檢測方法研究 [7]穿越河流輸油管道的安全性評估 [8]馬銘剛，程望琦，王怡之，等.無損檢測.第一版.北京:石油工業出版社，1986.1一4 [9]鄭世才.射線實時成像檢驗技術.無損檢測，2000，22(7):328 [10]李艷芝，李景輝.利用圖像片判斷管道腐蝕深度的方法—可以在現場使用的檢卉判斷技術.焊管，2003，23(2):57~59 [11]陳金根.CT技術與無損檢測.無損檢測，1991，13(4):91一95 [12]顧本立，李虹.在役管道CT檢測儀.無損檢測，2001，23(l):23~24

第五篇：油氣管道巡線范文

油氣管線是我們國家及其重要的經濟與軍事命脈。西氣東輸管道蜿蜒，油氣管線總里程約5萬余公里。油氣管線已貫通四川、塔里木和青海等大油氣區，已經形成大規模的油氣管網。

目前“巡線人員手握紙筆填寫記錄”的巡線方式還比較落后，當遇到惡劣氣候和極端環境，現場記錄的準確性就會大打折扣。更加不可預見的是“發生管線泄露”，怎樣如實上報？怎樣精準的描述險情？怎樣及時調撥人力物力進行補救？

傳統的人工巡線方法不僅工作量大而且條件艱苦，特別是對山區、河流、沼澤以及無人區等地的石油管道的巡檢；或是在冰災、水災、地震、滑坡、夜晚期間巡線檢查，所花時間長、人力成本高、困難大。此外，有一些巡檢項目靠常規方法還難以完成。

無人機具有成本低廉、方便運輸、操作簡便以及維護簡單等特點，這些特點使得無人機很適合對石油管道的監測和維護。管道巡線無人機系統的投入使用，不僅可以省去耗時耗力的人工監測，而且巡線速度快，信息反饋及時，保證了及早發現問題及早修復，這樣可以將損失減到最低。

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