国内管道无损检测新技术研究现状

管道环焊接超升相控阵检测设备与常规射线检测设备相比，无放射性污染、检测数据可由计算机辅助检测人员进行分析、标定，可节省工作时间、降低劳动强度；与传统的手工超声探伤相比，检测速度快、缺陷定位准确、检测灵敏度高、检测结果直观、可实时显示，并可大大减轻劳动强度，提高检测效率和检测的准确性；与多探头超声检测系统相比，设备轻、探头调试简单、对不同管径使用性强，代表了管道环焊缝无损检测的发展方向。超声相控阵检测技术还需要在系统的智能判别、缺陷的定性和定量分析等领域进行更深入的研究和开发。

20世纪90年代末，由加拿大R/D Tech公司首先将相控阵检测技术应用于管道探伤领域，使用电子技术来实现声束的扫查方向和聚焦深度的控制，实现用同一个探头检测不同壁厚、不同管径、不同材质的管道焊缝的任务，克服了常规多探头自动超声检测系统的调节难度大、探头适应范围窄以及设备沉重的缺点。

为了填补国内在全自动超声相控阵检测系统领域的技术空白，发展具有自主知识产权的高新技术，由中国石油天然气管道科学研究院、上海电器自动化研究所、上海白玉兰无损检测公司等单位联合组织科研力量进行技术攻关，在相控阵检测工艺研究、超声发射/接收系统研究、检测控制软件等方面取得了具有自主知识产权的技术成果。研制的系统经室内工艺实验验证表明，硬件系统和硬件控制程序完全满足设计要求，现阶段该项目已进入现场实验阶段。国内还有多家其它单位在进行理论和实验室阶段的超声相控阵技术研究。

由中国石油天然气管道科学研究院等单位研制完成的PWA-1型国产大口径管道环焊缝相控阵超声检测设备于2002年10月在西气东输第22标段进行了现场检测试验。实验证明，该设备在缺陷检出率、缺陷圆周定位、焊缝截面定位等方面已接近国外同类产品水平。为了进一步研制工业应用级产品、克服样机在某些检测性能上的不足，随后进行了新一代产品机的研制开发，设备研制和室内实验已完成，在2006年3月开始的西部管道813mm管段上进行现场实验

该项目已经获得相控阵检测系统和相控阵检测工艺设备两个国家专利，即相控阵超声波仪器及检测方法（CN011319364）和大口径管道环焊缝相控阵超声波自动检测系统（CN011319372），并形成了以下专有技术：1研发出拥有自主知识产权的超声相控阵检测的数学模型。2开发出具有较高开放性和适应性、具有独立知识产权的系统控制软件，包括上位机检测显示软件、CPLD和FPGA工艺控制程序、下位机的过程控制程序以及数据高速采集和传输软件。3开发出满足工程需求的硬件控制系统，包括相控阵超声波发射接受系统、高速数据采集系统和管道环焊缝爬行扫查系统。

2003年，中国石油天然气管道科学研究院开始开展磁记忆检测软件开发及应用研究，最终取得的成果有：1，与磁记忆检测设备配套的金属磁记忆检测信号数字化分析软件；2，与磁记忆检测设备配套的大型储罐应力状况综合分析软件；3，金属磁记忆检测大型储罐应力装图形显示软件；4，大型储罐金属磁记忆检测数据库。

2002年，管道科学研究院引进俄罗斯动力诊断技术公司磁记忆设备，开展金属磁记忆检测装置在油气长输管道中的应用研究工作。2004年11月份，管道局科技部、管道研究院邀请俄罗斯动力诊断技术公司召开了磁记忆检测技术交流会。双方就磁记忆技术近期发展和国际应用现状、磁记忆技术在油气管道检测中的应用和存在的问题、磁记忆检测对各种缺陷敏感性及适应性探讨、磁记忆检测技术对应力集中的定量描述等问题进行了交流。

漏磁检测是目前国际上发展比较快的一种适用于管道检测的无损检测方法。利用检测器自身携带的磁铁将检测器通过的局部管壁磁化，当管壁没有缺陷磁力线囤于管壁之内；当管壁存在缺陷时磁力线将穿出管壁产生漏磁场，采用位于两磁极间的探头检测表征缺陷大小的漏磁信号。

1994年，中国石油天然气管道局于从美国VETCO公司引进273和529型管道漏磁腐蚀和变形检测器。使用273设备在国内完成了阿塞线360km、新疆北火三线130km和青海花格线430km等管道的腐蚀及变形检测；使用529设备完成了秦京线360km新疆克乌线295km 等管道的腐蚀及变形检测。1997年从美国TUBSCOPE公司引进的720管道漏磁检测器，在国内完成了鲁宁线、东北管网等管道的腐蚀检测，在国外完成了苏丹1500km管道的腐蚀检测。

在进行检测技术服务的同时，管道技术公司一直进行引进设备的消化吸收，并对一些零部件进行国产化研制。1998年，中国石油天然气管道局管道技术公司自行研制成功直径377mm管道漏磁检测器，获得国家实用新型专利，并在克-乌线应用成功。在此设备系列化研究和技术改造，基本满足了直径273-720mm口径管道的检测需求。

2002年，中国石油天然气管道局管道技术公司与英国ADVANTICA公司合作，研制出适用于输气管线检测的直径660mm管道漏磁检测器，并成功应用于陕京一线的检测。2005年合作研制的直径1016mm高清晰度管道漏磁检测器已投入工业现场应用，其运行指标为：探头间距6.9mm，探头数量800个，检测距离350km，检测鄙厚<32mm，最大压力140Bar，检测速度0.5-7m/s，运行温度-10~+7摄氏度，最小孔径859mm，最小弯头1.5D；其精度指标为：最小缺陷深度5%~10%壁厚，测量精度+1%。最近参考点，周向定位精度+5度，可信度>80%。