[发明专利]一种钢质管道壁厚异常变化的非接触检测方法

说明书

技术领域

本发明是一种钢质管道壁厚异常变化的非接触检测方法。涉及测量磁变量和管道系统技术领域。

背景技术

由于内外因素的影响，管道在长期服役过程中会发生腐蚀，壁厚减薄，容易导致泄露事故造成对人员的伤害和对环境的破坏。应对这一情况的办法是，对管道实施定期检测，提前预知由于壁厚减薄易失效部位，采取措施避免事故发生。当然，管道检测方法主要有：(i)内检测；(ii)外检测。内检测技术通过收发球，完成对管道的检测，主要有基于漏磁、超声原理这两种办法。由于该方法不能适应异径管道、急转弯管道等情况，它仅适用于干线管道的检测。外检测方法包括超声导波检测和金属磁记忆检测方法。超声导波有他的使用范围，它适用于输油气站场工艺管道检测，不适用于大量的支线埋地管道检测。基于金属磁记忆原理的检测方法由于受到地磁信号和环境噪声干扰的影响，系统检测准确率不高。

CN1479092A公开了一种检测地下金属管道腐蚀状况的地面电测量方法，根据相位频谱曲线上管道异常幅值的大小确定管道是否已被腐蚀及被腐蚀程度。但该方法测量的精确度不够高。

发明内容

本发明的目的是发明一种准确率高的钢质管道壁厚异常变化的非接触检测方法。

本发明是一种识别钢制管道壁厚异常变化的非接触式检测方法。它适用于油气储运行业急需的非开挖埋地管道的管体缺陷检测。其技术方案是：采用一个静止放置的多频率成分电流源和一个可沿管线走向移动的磁场测量模块的测试装置，对管道通以含多种频率的谐波交流电，并由此激发能在地面的管道上方测量的磁场。测量、记录并分析所施加电流的频谱。记录并分析管道上方测得的磁场。计算同一频率对应的电流强度和磁场强度的比值，并作为是否存在缺陷的依据。

测试过程中，磁场测量传感器沿管道X方向测量，与此同时，记录测试电流I值。经过谱分析，每一个谐波分量对应的比值B_t/I都可以获得；其中B_t为磁通密度的切向分量；I为测试电流值。如果频响B_t/I是扁平的，则说明无缺陷，否则说明有缺陷。分析频响B_t/I的特征可以进一步确定缺陷类型。如果频响B_t/I呈平滑凹陷曲线，则说明该区域对应连续金属损失缺陷，比如凹坑；而如果频响B_t/I呈锯齿状凹陷曲线，则说明该区域对应不连续金属损失缺陷，比如大面积点腐蚀。

所述施加的多频率谐波电流的频率范围是这样确定的，最低频率对应的趋肤效应深度最小不低于管道壁厚，最高频率对应的趋肤效应深度最大不超过管道的剩余壁厚；在管道上没有缺陷的情况下，同一频率对应的电流强度和磁场强度的比值是相同的，不具有频率相关性；在管道上存在缺陷时，这个比值是不相同的，具有频率相关性，并且该相关曲线也是可以确定的；正是基于这个原理，我们可以确定缺陷是否存在。

测试装置的构成如图7所示，包括两部分：一个静止放置的多频率成分电流源和一个可沿管线走向移动的磁场测量模块。磁场测量模块包括电流表、磁场测量传感器、频谱分析仪和评价对比模块。

电流源一极接管道一端，管道的另一端串接电流表至电流源的另一极；电流表输出经频谱分析仪接到评价对比模块；磁场测量传感器输出经频谱分析仪后接评价对比模块。

本发明检测钢质管道壁厚异常变化的准确率高，且较为简便实用。

附图说明

图1不存在缺陷的管道截面和通入电流后激发的磁力线示意图

图2存在缺陷的管道截面和通入同样电流后激发的磁力线示意图

图3为图1中两种情况下沿Z轴的切向磁场分量的变化情况图

图4为图1中两种情况下切向磁场分量和电流比值的频率相关曲线

图5通入电流的时域曲线的示意图

图6通入管道电流的频谱示意图

图7测试装置的系统原理框图

其中1-磁力线I      2-磁力线II

    3-磁力线III    4-测量点

    5-曲线I        6-曲线II

    7-点I          8-点II

    9-点III        10-曲线III

    11-曲线IV      12-曲线V

13-谱线

具体实施方式

实施例.以本例及附图来说明本发明的具体实施方式并对本发明作进一步的说明。