阀门知识

德国 ROSEN 公司研发出一种新型高分辨率超声波检测器。该探测器运用电磁声波传感检测技术（EMAT）,提供了能有效工业管道及阀门维修和准确地检测裂纹的新办法。研讨人员破费 2 年的时间，考证 EMAT 传感器的技术和设计，从实验室取得的大量数据，证明了 EMAT 作为探测管道应力腐蚀开裂和其他构造缺陷的可行性。这一新型检测器曾经经过了工业实验，能够判别 SCC、涂层剥落、其他裂纹缺陷、异常沟槽、人为缺陷等。该技术最大优点是借助电子声波传感器，替代了传统的压电传感器，使超声波能在一种弹性导电介质中得到鼓励，不需求机械接触或液体耦合，是适用于自然气管道的超声裂纹检测器，其检测指标见表 1-1。

注：D 为管径

传统的裂纹探测器可检测的裂纹长度最小临界值为 30mm。由表 1-1 可见，新型检测器的裂纹长度最小临界值到达 20mm。

2）同时停止金属损失和裂纹的内检测技术；金属损失及裂纹是管道的两大主要缺陷，存在于管道的整个生命周期内。在现有技术条件下，管道运营商必需分别运用裂纹探测仪和金属损失检测仪，对管道的金属损失和裂纹停止检测，这会破费宏大的精神和财力。

2006 年的国际管道会议上，美国 GE-P Ⅱ 和德国 NDP 公司分别推出了一种先进的内检测器。应用新一代超声、电子技术与相控阵技术相分离，对超声波传感器停止了全新的设计，把金属损失、壁厚及裂纹检测功用融为一体，完成了一次经过能够同时检测出管道的腐蚀和裂纹。

该技术的特性是：电子设备控制的超声波束允许一次经过检测金属损失和裂纹；优化的传感器、超声波束及大量的丈量通道，完成了掩盖整个管壁圆周的高分辨率；可敏感地探测小的凹陷和腐蚀形成的裂纹。

相控阵技术与传统超声技术相比，报本改良在于：传统无损检测技术运用的超声波束的外形及传播方向．被每个传感器所固定，每个独立的传感器被固定排列，假如丈量条件改动，则必需改动传感器的排列类型；相控阵技术所运用的传感器的排列和发射形式是程序化的，每个独立的传感用具有能够发射不同方向及不同声束特性的功用，当丈量条件发作变化时，超声波束的设置全部由计算机界面执行操作，不需求再对传感器停止人工校准。

GE-P Ⅱ 公司的一次经过可同时检测金属损失及裂纹的新一代超声波检测器，曾经在 2005 年 3 月应用于欧洲一条管径为 609.6mm（24in）的废品油管道，并于 2005 年 9月，对北美一条管径为 863.6mm（34in）的原油管道停止了检测。这两条管道以前均运用过金属损失检测器和裂纹检测器，与以往的检测数据停止比照标明，能够是圆周分辨率从 8mm 进步到 3.3mm。相控超声技术内检测器不只分辨率高，节约时间和费用，同时检测数据具有高效的准确度和牢靠度。

3）机械损伤检测技术：机械损伤来自对管道外表的直接冲击，包括岩石与管道的直接接触、工业管道及阀门维修不恰当的建立行为以及第三方发掘等。有些损伤在未被发现状况下会维持相当长的时间，从而进一步构成腐蚀或裂纹，有可能招致管道以后的失效。目前，机械损伤曾经成为招致管道失效的主要缘由之一。管道运营商希望经过运用恰当的内检测工具，能够检测各种缘由形成的、影响管道有效内径的几何异常现象，并肯定其水平和位置。

最近两年，几何检测请求进步了，其中对凹陷尺寸的最小请求是：高分辨率的几何工具应该可以探测和定位深度大于等于 6.35mm（0.25in）的凹陷，而再用的几何检测器现状是：对椭圆变形和大的变形难以提供凹陷评价的有效信息，基于 78 例现场发掘证明，其探测率仅为 32%，无法满足请求；对凹陷和椭圆变形的特征依然没有一个恰当的缺陷评价技术。对凹陷和机械损伤的高质量内检测过程，应能提供请求的信息，如凹陷的几何外形和数据，这些都对探测器机械损伤的内检测提出了更高的请求。

漏磁（MFL）技术应用于管道内检测，已有超越 40 年的时间，普通用来探测腐蚀形成的金属损失，是目前最适合的腐蚀检测技术；但由于机械损伤产生的漏磁信号，不能很好地判别的 MFL 技术很少用于检测机械损伤带来的缺陷，在辨认第三方毁坏方面效果不佳。来自凹陷的漏磁信号的解释艰难由以下缘由形成：机械损伤的漏磁信号在几何和应力的作用下是堆叠的；机械损伤区域的应力散布非常复杂，包括塑性变形和剩余应力。

由于楼此技术被以为是最具有本钱效率的内检测办法。管道运营商、管理者和研发人员都希望进步漏磁技术检测机械损伤的灵活度，从而使漏磁探测技术有效应用于机械损伤缺陷的辨认。目前该项工作有了以下新的开展：①德国 ROSEN 公司开发出用于内检测器的新一代几何传感器，能够提供高精度的管道内部轮廓的几何数据，如能探测到的最小凹陷是 4.47mm（0.176in）。这种传感器分离了非接触远间隔丈量法与测径器手臂的优势，允许传感器在高动态运转载荷作用下工作；该传感器与导航器、高分辨率漏磁检测技术相分离，推进了机械损伤检测工具的开展。②加拿大 BJ 公司展开了基于三轴漏磁信号是辨认凹陷特性的研讨。应用三轴楼此工具检测小凹陷（深度少于直径 1%）的技术曾经有了严重停顿，其检测才能已在现场发掘中得到了考证。该项技术目前具有国际抢先程度。

4）金属损失检测技术：过去几年里，人们重点关注了金属腐蚀的最小检测深度；而如今关于金属损失普遍关注的，是对腐蚀惹起的金属损失的探测、定位和尺寸测定。早期的漏磁检测工具仅能探测大面积的腐蚀或腐蚀群。由于检测其设计、传感器、电子学和其他要素的改良，新型检测工具曾经具有探测小缺陷才能，预测的缺陷尺寸也愈加准确，并经过多种途径停止了很大的改良，如大多数低分辨率检测器，丈量漏磁场仅在一个单一方向，如今高分辨率检测器的检测范围是两个或是三个互相垂直的方向，取样率、特定间隔搜集的数据样本和时间距离也大大增大。

加拿大 BJ 公司应用三轴漏磁技术的轴向磁场 MFL 检测器研讨，有了一定的停顿。在三轴传感器中，有三个单独的、相互垂直的传感方向；轴向传感器记载沿管道的平行方向；径向传感器记载管道垂直方向；环向传感器记载圆周方向。第四个传感器称为旋转传感器，被用来辨认内外部的区别，也协助辨认和停止特征分类。这类高分辨率漏磁检测器，可辨认的金属损失特征有金属增长和金属损失、复杂腐蚀状况、延长的轴向缺陷、制造缺陷、建立缺陷、焊缝裂纹、凹陷、折皱、圆凿、圆周裂纹等。普通以为凹陷、折皱等管道凹陷无法被 MFL 辨认，因而漏磁技术中关于非腐蚀特征的进一步研讨变得愈加重要，这仍是目前漏磁技术研讨的方向

5）内检测技术存在的问题及开展方向：经过多年应用，内检测技术曾经成为评价管道缺陷和确保管道完好性的首选技术。高分辨率的内检测器（几何、腐蚀、裂纹）可探测、定位、丈量并显现管壁上的异常。这些异常能够表示为几何变形（凹陷、圆凿、椭圆变形、折皱、弯曲）、腐蚀、裂纹和其他缺陷。但是、研讨世界上最近发作的风险液体和自然气管道事故，却发现一些内检测结论为可继续运转的管道，在内检测后的 6~12 个月内就发作了失效事故。

2005 年，美国管道平安办公室发布的数据标明，这些经过检测却很快呈现毛病的管道，失效缘由中，缺陷未被探测到的占 51%；对缺陷特征低估的占 32.3%；错误辨识的占 16.7%。这种现象对内检测器及相应的内检测器技术提出了质疑，文献指出了内检测器面临的问题和开展的问题。

内检测其曾经从地道的检测工具，转变为一个准确地丈量手腕，目前面临的问题如下：①管道丈量的目的处在一个复杂、连续、变化的内部环境（压力、温度、腐蚀等）和外部环境（四周土壤、腐蚀、第三方干扰等）。②内检测器运转过程中，其关键部件可能会失效，但无法及时改换。③智能检测器的运转参数不稳定，如速率、磁场、检测期间传感器毛病。④实践存在的缺陷数量大于被内检测器检测到的数量，缺陷的实践大小普通大于内检测器给出的数据。⑤创立一个内检测办法与比照规范十分艰难。

剖析以上状况，内检测技术应该在以下方面停止改良：①需求进一步改良内检测器的根本原理和技术，以改良现有内检测技术存在的未探测到、低估风险及错误辨识等方面的性能。②对内检测数据停止整体的统计剖析，肯定内检测遗漏和错误辨识的缺陷的数量、尺寸和位置，评价内检测器检测到的缺陷的实践数量和尺寸。③对各种内检测数据的差别停止比照剖析，以对丈量错误停止归结、考证检测器、现场和计算机数据。

（5）工作倡议

完好性管理是保证管道平安运转的有效手腕。中国管道行业曾经初步树立起完好性管理的理念，开端制定完好性施行方案及相关技术规范，并曾经对陕京管道、广东 LNG 管道等停止了内检测理论，获得了良好的效果。为了更好地展开完好性管理，现分离国际上完好性管理的最新停顿，提出以下倡议。

1）进步对直接评价的注重水平。由于内检测技术适用范围的局限性，工业管道及阀门维修相当数量的管道需求经过直接评价技术停止完好性评价。应该增强对直接评价技术的研讨，恰当引进直接评价技术，对不合适内检测评价的管道停止完好性评价，进步完好性管理技术程度。

2）制定并监视施行强迫性的完好性评价方案。在国内缺乏强迫性法律的状况下，各大石油公司应该制定包括直接评价和内检测等评价办法在内的完好性评价方案，提出强迫性请求，使管道完好性管理从试点逐渐归入标准化管理的轨道。

3）增强行业数据库建立。注重整个管道行业的管道失效等数据搜集和剖析，为完好性管理提供参考；在展开内检测理论的根底上、增强对内检测数据和结果的比照研讨，进步对内检测技术的认识。

4）加大对完好性管理技术的研讨力度。亲密跟踪国外最新技术开展状态，有方案地展开直接评价技术和内检测技术的研讨，加大研讨投入，培育具有自主学问产权的评价技术。