新无损检测技术在长输不锈钢管道工程的应用及发展趋势

 浙江至德钢业有限公司阐述了新无损检测技术在长输不锈钢管道工程中的应用状况，并评价新无损检测技术对长输不锈钢管道建设的重要影响，以新技术为例综合分析了国内长输不锈钢管道无损检测的发展现状，指出发展趋势。

一、引言

 发达国家石油天然气产业发展经验表明，建立全国性联通的长输不锈钢管道网络是一个国家能源发展的必然趋势和客观要求，对推动经济建设有着十分重要的意义，石油、天然气采用不锈钢管道传输被认为是最为安全经济的方法，截止到2011年底我国已经建成石油、天然气、成品油等长输不锈钢管道6万余公里，这些长输管道是我国能源运输的主动脉。为落实“立足国内，利用海外；西气东输，北气南下；就近供应”的能源发展策略，国家正逐步加快长输管网的建设速度，到2020年预计再新建管道10万km，形成国内管线、国外管线和海上管道互相联通的大管网。无损检测作为控制管道焊接质量的重要环节，现阶段的技术已经不能满足发展的需要，发展和引进新技术成为大势所趋，从西气东输一线开始，大量新无损检测技术被应用于国内长输管道建设中。

二、新无损检测在长输不锈钢管道工程中的应用现状

 1. 无损检测的特点

  所谓无损检测就是研发和应用各种技术方法，以不损害被检对象未来用途和功能的方式，为探测、定位、测量和评价缺陷，评估完整性、性能和成分，测量几何特征，而对材料和零（部）件所进行的检验、检查和测试。在长输不锈钢管道工程检测中，常用到的无损检测方法有X射线检测、超声波检测、AUT检测、渗透检测、磁粉检测。这些常规无损检测方法，基本保证了标准要求的焊口质量等级。但是，对于有些特殊焊口的检测有时需要多种无损检测方法并用，以此克服单一无损检测方法所存在的弊端，从而避免焊口出现缺陷漏检事故，确保长输管道焊口满足质量要求。随着技术的进步，新无损检测的技术手段也越来越进步，能够突破自身技术的一些局限性，更加广泛地应用于长输管道建设。

  2. 国内长输不锈钢管道常用的无损检测法

   目前，国内长输不锈钢管道进行的无损检测方法主要有射线检测法以及超声波检测，这两种检测方法主要是对管道的环焊缝进行检测。

   a. 射线检测

   在现代化长输油气管道建设中，对对接焊缝进行无损检测是保证工程质量的重要手段，其中射线检测又占据了十分重要的地位，射线检测具有缺陷检出率高、直观形象等优点。长期以来，射线检测主要依靠定向X射线机在管道外面通过双壁透射和X射线爬行器在管道内部进行中心透照方式进行照相，在施工中，采用定向X射线机双壁透照抬动机具、布置底片等劳动强度相当大，且难以在如山区、水田、沼泽等复杂地段进行检测作业，并因焦距长而又必需增大射线功率或曝光时间，在大比例检测中工效较低。而采用X射线管道爬行器中心透照，射线源焦距短而缩短曝光时间或射线功率，底片成像质量好；因此在目前油气管道主体检测施工中主要采用以X射线管道爬行器中心透照法作为主要检测手段；对于一些连头、碰头、弯度较大的管道焊口无法采用X射线管道爬行器中心透照法检测的，采用以定向X射线机双壁透作为辅助手段进行管道检测施工。

   b. 超声波检测

  目前，超声波是最有效，最好用的无损检测方法。超声波检测的穿透力很强、对人体没有危害，已经被广泛地应用于各种工业以及各类工程的探测中。目前，国内外在长输不锈钢管道的环焊缝检测中，主要运用全自动超声波检测技术，与传统的手动超声检测相比，其检测的速度更快，对缺陷的数量以定量的判断的准确率更高，而且对环境的污染明显降低，作业的强度大大地减少。其检测的具体原理是：把管道焊缝划分为若干个分区，每一个分区的高度不超过3mm，可以用一个分区来检测焊缝的某一个区域，比如焊缝的根部区或者钝边区；也可以由几个分区来进行探测，比如热焊区或者填充区。每一个具体的分区都有不同的聚焦声束来进行探伤，探头的角度腰按照坡口的角度以及熔合线上没有熔合的尺寸来进行确定。

三、新无损检测在长输不锈钢管道工程中的的发展趋势

  1. 射线检测法的发展趋势

  目前，与国外相比我国的X射线管道爬行器的使用性能仍然比较落后，X射线管道爬行器存在传感器寿命低、易损坏、价格昂贵，且由于接收指令错误很容易造成割管事故等缺点。使得X射线爬行器在不锈钢管道检测中受到一定的制约。针对X射线管道爬行器的传感器使用缺陷，目前在管道爬行设备行业中出现一种采用磁定位的新型传感器，比较以前传统以盖革计数器作为传感元件的传感器，此种磁定位传感器寿命长、接收数据稳定、指令源价格廉价；使得X射线管道爬行器在管道检测施工应用中发挥了更大的功效。

   传统的射线检测的缺陷比较明显，需要耗费大量的胶片和药液，工作程序复杂、底片不够清晰容易出现错误缺陷，而且探伤的时间比较长，评定评定焊缝的质量比较低。因此，射线无损检测的未来发展趋势是利用数字成像的扫描系统来实施检测，以代替传统的胶片处理。探伤爬行器进入管道，并对焊缝进行透照，同时把扫描成像器装在管道环行器上，扫描成像器可以自动运作，扫描焊缝，可以同步实现射线的接收、光电的转换以及数字化的过程。检测者可以通过计算机，观看到比胶片更加清晰的图像，可以及时对焊缝焊接质量的判定，大大地减少检测的工序，保证检测的完成质量。

  2. 超声波检测法的发展趋势

  近几年以来，社会经济不断发展，科学技术也在飞速的增长，无损检测技术也越来越被重视，超声波检测技术也得到快速提高，正逐渐向数字化、自动化以及智能化的方向进行转变。相对于射线检测，超声波检测具有明显的优点。既可以对金属、非金属或者复合材料等等进行无损检测，而且自身的穿透力很强，对于比较厚的材质也可以进行检测。比如金属材料，既可以检测厚度仅为为1~2mm的薄壁不锈钢管材以及板材，也可以检测长达几米的钢锻。同时超声波对缺陷检测的定位比较准确，对面积型的缺陷准确率也比较高；灵敏度也很高，可以检测被检对象细小的缺陷，再加上本身检测的成本比较低、速度较快，设备也相对轻便，对人体和环境没有伤害。因此，在长输管道中，使用较多。

  由于传统的反射式超声波受主观因素影响很大，对于裂纹位置和尺寸的估计也不够精确。尤其是对焊缝内部裂纹缺陷的探伤中，脉冲反射法难以精确检测裂纹的位置和尺寸。而TOFD法（即衍射波时差法）可以有效的避免、降低客观因素对评判的影响。TOFD法是依靠超声波与缺陷端部的相互作用发出的衍射波来检出缺陷并对其进行定量的。所记录的衍射信号传播时差就是缺陷高度的量值，从理论上讲，超声TOFD法克服了常规超声波探伤的一些缺点，缺陷的检出和定量不受声束角度、探测方向、缺陷表面粗糙度、试件表面状态及探头压力等因素的影响，未来将大量应用于各种项目的无损检测工作中。

  尽管超声波检测有许多的优点，但也有一些局限性。在检测过程中，对于材质的缺陷的精确度还有待加强，对于比较复杂的形状以及外形不规则的检测有一点困难；同时缺陷的具体位置以及形状、性质对检测有很大的影响，材质以及晶粒度也会降低检测的质量。因此，必须研究出更加先进的技术来弥补超声波检测的不足。

四、结束语

  随着长输不锈钢管道的大量使用，运输的时间增长，管道出现破裂、损害、泄漏等现象，给人民的生命财产安全带来威胁，给国家造成经济损失，不利于工业的发展以及社会的稳定。因此，必须加强对长输管道的管理以及检测，新无损检测技术的应用不仅可以保证石油、天然气的运输效率，减少经济损失，还可以确保人民群众的生命财产安全。人类的需求是科技进步的前提，是发明创造的推动力。在当今社会中，无损检测技术在各方面得到显著的提高以及进步都是由于现代工业的需要，上述所提到的无损检测的一些新技术、新进展仅仅是其中的代表，不能完全涵盖。随着科学技术的不断发展，无损检测技术也会伴随着材料以及工业技术的发展而不断地成长与壮大，加上人们对产品质量以及安全性的要求不断加强，也督促着无损检验技术的自我发展。