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导波检测技术在城市燃气管道腐蚀检测与监测中的应用 技术 导波检测技术在城市燃气管道腐蚀检测与监测中的应用 陈元利 (广州市特种承压设备检测研究院,广东广州510050) 的发展.各个城市都敷设了大量的燃气管道,在人口稠密的城区因管道腐蚀,穿孑L和引起泄漏等事故时有发 命安全构成重大的威胁,同时给国民经济和管道业主造成不可估量的经济损失.这些事故的发生给人们在日 心理恐慌.因此城市燃气管道腐蚀问题与安全监测措施越来越受到人们的重视”.本文 述MsS导波技术对城市燃气管道的腐蚀检测和对管网进行实时的在线监测,提供了又一 网的安全运行具有非常重要的意义. 关键词:导波技术;燃气管道;腐蚀检测;在线监测 中图分类号:TE988.2文献标识码:B文章编号:1009—9492(2010)07—0126—03 1超声导波检测技术简介 导波指在有限界介质内(比如管件等)平行于它的边 界线平面快速传播的超音速或音频的机械弹性波.因为导 波是受媒体介质的几何边界导向的,所以媒体介质几何边 界形状对导波的传播行为有很强的影响[23.导波检测技术 是利用导波的反射情况判断媒体介质(如管件)几何边界 形状的变化(缺陷).在管件中,导波以三种不同的波形 存在——纵波(L),扭力波(T)和弯曲波(F).目前, 世界上用于长距离管线腐蚀检测的导波检测技术主要有两 种:一种是以传统的压电效应为基础的多探头晶片卡环式 导波检测系统.主要有两个检测设备:英国GUL公司的 WaveMarker和PI公司的Teletest.另外一种导波检测技术 是MsSR3030导波检测系统,由美国西南研究院资深科学 家Dr.HegeonKwun根据铁磁性材料的磁致伸缩效应及其 逆效应并经过近20年的研究开发出来的. MsSR3030是一套发射及检测在铁磁性材料中传播的 电磁导波的装置(见图1),采用MsS技术,可在固定的检 测点发出特定模式(例如管道内沿长度方向,或螺型方 向)的低频(通常小于20万赫兹)脉冲导波;当传播中 的导波脉冲遇到焊点或者缺陷处(例如腐蚀后的管壁变薄 处.或者裂纹.一部分的波就会被反射回检测点而被同样 传感器所检测到从而可分析出构件的结构物理状况.与压 电晶片卡环式导波检测系统相比,MsS导波检测系统有以 下优点:1)薄片状铁磁性条带和带式传感器——可以适 应所有直径的管道,因此后续成本非常低;2)可以进行 高温检测(最高温度为938oC,钢的居里点温度);3)可 收稿日期:2010—06—17 以检测油库站内拌热管线;4)能将探头卡环永久地粘结 在所监测的管线上进行长期状态监测(成本也非常低); 5)操作十分简单[3. 图1必威体育精装版研发的MsSR3030主机系统 由于这些导波传播速度很高,MsS技术可以从单点检 测处快速地检查很长距离的构件,提供有用的结构状态信 息.对如石化管道和燃气管道等比较长距离的管道检测是 相当理想的检测手段.对一些难以达到的检测部位,诸如 高空管线.墙后面或者绝缘带后面,导波检测技术可以从 一 个远距的可以达到的检测点对那些部位进行检测.这样 可以大大节省时间和金钱.克服了去除绝缘层或挖掘等准 备工作的麻烦. [二]丑二 应用 2MsS长距离超声导波技术的腐蚀检测 到目前为止.lsS技术最广泛的用途是长距离管道的 无损检测,采用的是扭力型导波模式配合薄片型铁磁条带 的方法.美国西南研究院已经在商业上成功地开发出了专 门的系统软件能够让检测者在几分钟内就完成数据分析并 提交检测报告,西南研究院已经向世界上很多专门做管道 检测的公司提供了专利许可.MsSR3030导波检测系统的 检测功能及范围如下. (1)检测长距离管道并发现缺陷或损伤而无需剥离防 腐层或保温层. (2)检测管道内外壁的损失量和环向裂纹,纵向裂 纹. 1)检测——测量模式中可以测量2%5%管道横截面 积损失量;监测模式中可以测量1%管道横截面积损失量; 2)位置精度——缺陷轴向位置精度与所采用的检测 频率有关:32kHz时为~150毫米,64kHz时为~75毫米, 128kHz时为~32毫米: 3)测试范围——取决于管道状况:从探头安装点. 2%的管道截面积损失量,理想状态下(地上直管段,管道 状态良好或轻微腐蚀.1O年历史的管线)单方向可检测 700英尺;良好状态下(地上直管段,管道状态内外壁有 一 般腐蚀,30年的老管线)单方向可检测300英尺;典型 状态下(地上直管段.管道状态内外壁有比较严重腐蚀, 3O年的老管线)单方向可检测150英尺. (3)检测架空,穿跨越管道. (4)从遥远的位置远距离检测难以到达的区域. (5)在管道运行期间在线检测管道腐蚀状态或监测管 道所处的状态. (6)基于信号强度和特征对管道的损坏严重程度进行 分类. (7)区别焊缝和缺陷. 基于