金属磁记忆检测-管道-石油和天然气管道

图1显示了使用专用金属磁记忆检测仪器——应力集中磁检测仪（TSC型）对所有工业管道进行的一般检测方案。该仪器有一个屏幕、一个用于记录测量结果的存储单元和一个手推车形式的扫描装置，上面安装了测量Hp磁场和管道长度的传感器。检测不需要对表面进行初步准备。在某些情况下，可以在不拆除保温层的情况下进行管道检测。

图2显示了沿⌀168х16管道段（有可见弯曲变化的）Hp磁场分布片段。Hp磁场分布图对应于天然气管道的实际应力应变状态。

石油和天然气干线管道的老化使其安全性和可靠性成为目前最重要的问题之一。目前，俄罗斯石油和天然气干线管道的总长度超过30万公里。约40%的天然气管道和60%的石油管道已经运行了20多年。我国的情况类似，石油和天然气干线管道老化问题可能比俄罗斯更严重，甚至有一些地下管道的安装时间可以追溯到上世纪80-90年代。

显而易见的是，传统的通过以完整的隔热涂层和管道更换为主要的单个管段的检修来维持管道可操作性的方法不能保证天然气管道的安全性和可靠性，因为它们的长度较长，状态明显不同。因此，“根据实际状态”进行操作和维修，即根据对多公里长管道进行100%检测的检测结果，转变为对元件和区段进行选择性“现场”维修，成为提供天然气干线系统高度可靠性的主要策略。

建议采用以下方式方法，保障长期运行的天然气和石油管道可靠性和安全性：

1. 根据运营组织的可用统计数据分析损坏、无损和破坏性金属测试结果以及更换磨损段的结果。

2. 使用最新的无损检测方法和手段（管道内检测、非侵入式磁力仪检测、金属磁记忆检测法、声发射）对所有天然气和石油管道段进行100%检测，从而能够进行损伤的早期诊断和检测应力集中区（SCZ），这是形成损伤的主要来源。

3. 采用传统无损检测手段（USD、X射线、金属力学性能和结构分析），在“金属磁记忆检测法”检测作业后，对检测到应力集中区（SCZ）的天然气和石油管道段进行附加检测。

4. 考虑到管道的金属损伤和磨损性质，对运行中管道的应力集中区（SCZ）的某些受力最大的截面进行强度计算，以确认危险性。

5. 使用金属磁记忆检测法和其他NDT方法进行100%配件检测。

6. 100%的总结全部的检测结果，制定措施，以确保天然气和石油管道的可靠性，并制定最容易损坏的物理磨损管段的更换计划。

当前所提出的概念基于对实际天然气和石油管道寿命的评估，因为这种评估最好地结合了操作经验（以前的破坏统计数据）和使用最新方法对未来可能的损坏的早期诊断。

Energodiagn北京磁微科技有限公司的合作伙伴动力诊断公司开发了一种地下管道非开挖金属磁记忆非接触式检测系统（图3），用于对埋在地下2米及更深土层下的天然气和石油管道进行非开挖的非接触的金属磁应力检测。在操作人员以不低于每小时2公里的速度沿管线移动期间，检测到在受力最大的条件下运行且容易损坏的管段。对这些段进行勘探和额外检测，以检测特定的缺陷。

为了对大直径（⌀530х1420mm）天然气和石油管道的焊接接头和管壁进行100%的在线检测，我们开发了一种专用的扫描装置，可以以每小时100米甚至更快的速度对整个管道表面进行状态评估（图4和图5）。不需要去除保温层也不需要做管道表面修整，而且是对管道使用过程中形成的金属的自然磁场进行检测分析（金属磁记忆）。

 

图6展示了Urengoi GTP天然气处理厂天然气管道段（⌀1420х18,7mm）的检测结果。

我们开发了使用TSC型金属磁记忆应力集中磁检测仪对天然气和石油管道进行无损磁力检测（NIMD）的方法指南（MG）。拟议的MG结合了NIMD原理的描述，允许检测和定位应力-应变状态，并揭示埋在地下、水和其他介质下的管道金属中各种类型损伤的存在。

NIMD基于对应力集中区（SCZ）和腐蚀疲劳损伤发育区中管道金属磁导率变化所引起的地球磁场畸变的测量。土壤变化性质（频率、振幅）受多种因素影响而产生的管道应变的制约：残余工艺和装配应力、工作载荷以及环境空气和环境（土壤、水等）温度波动下的自补偿应力。

在磁测图解码和磁异常分类时，采用了基于30多年金属磁记忆方法在管道检测中的应用经验而制定的标准。

金属磁记忆检测配套软件"MMM-System" 软件产品用于结果处理和检测结果分析。 

图7和图8显示了埋在土层下2米深度的石油和天然气管道单个管段的局部检测结果。 

图7显示了埋地天然气管道的检测结果。沿着三个分量（法向和切向（纵向和横向））的磁场（Hp）分布图表明，应力集中区域（SC区域）中存在具有最大梯度的磁场局部变化（见应力集中磁检测仪分析图底部）。

图8显示了埋在土壤层下约2米深处的石油管道（⌀219х8mm，碳钢20）上产生的Hp磁场的分布。标记的应力集中区（SC zones）是管道在制造和安装后缺乏自我补偿和高残余应力条件下运行的特征。