金属磁记忆检测方法在水下管道中的适用性研究

《金属磁记忆检测方法在水下管道中的适用性研究》论文发表期刊：《清洗世界》；发表周期：2021年08期

《金属磁记忆检测方法在水下管道中的适用性研究》论文作者信息：高博超（1983-），男，本科学历，工程师，现在中海油能源发展装备技术有限公司从事管道完整性及市场相关工作。

　　摘要 ：通过金属磁记忆检测方法进行管道缺陷检测在陆上油气管道上取得了良好的应用效果。而水下管道由于其环境的特殊性，特别是中海油公司很多油气管道都深埋水下甚至海底，这时对于水下乃至海底管道的缺陷预测或者探伤就显得尤为重要。然而水下管道缺陷检测难度极大，合适恰当的检测方法选择至关重要。为此，本文在详细总结金属磁记忆检测方法在陆上油气管道检测的成功经验基础上，开展了水下管道金属磁记忆数据采集与分析，用来验证金属磁记忆检测方法在水下是否适用，验证所使用的参数及金属磁记忆方法是否可以应用于水下管道缺陷的识别，以有效丰富海底管道的缺陷预测或者探伤技术。

　　关键词 ：水下管道 ;金属磁记忆检测 ;数据采集与分析

　　0 引言

　　通过金属磁记忆方法对油气管道进行缺陷检测或探伤已经在陆上管道中取得了良好的应用效果。而水下管道是否适用则需要进行数据采集与分析实验。然而不同于陆上环境，应用金属磁记忆法通过 T、Q、F 参数极值来识别管道中的缺陷，水下油气管道环境介质发生了变化，实验结果可能会有变化，可能会直接影响该方法的适用性。因此为了得到实验结果，有必要开展实验验证所使用的参数乃至于金属磁记忆方法应用于水下管道缺陷的识别，这对于水下乃至海底管道的缺陷预测或探伤具有重大意义。

　　1 水下实验数据采集与分析

　　由于水下实验条件较差，难以进行多组对比试验。因此本次只采用相同的十寸管道，相同的探测仪器在水下进行测量，变化的是管道排列的方式，陆地上管道排列是由八段小管道焊接而成，而水下管道因为仪器性能限制，管道整体分为两段，即每段都由四段短管焊接而成，这两段管道之间没有焊接，只是摆放在一起，那么这样我们本次实验要预测的焊缝数就变为 6 个。

　　实验步骤如下 ：首先对水下数据进行相同的处理，基于磁场强度一阶梯度计算水下磁测数据的 Q、T、F三参数并绘制图像。因为在水下环境，干扰很多，所以进行了很多组重复测量，以最大限度排除噪声对实验的干扰。

　　图 1 是水下实验磁探头检测到的原始数据，本次实验采用参数主要为归一化磁异常梯度模量 Q，因此此处展示了计算 Q 使用到的磁异常一阶梯度分量，三个方向的分量大致形态类似，没有明显特征，因此参照陆地实验对样本数据的处理方法，对一阶梯度分量进行整理计算。

　　从图 2 可以看出在 T、Q、F 三参数图中，极值仍然十分明显，即代表了缺陷位置处的数据异常很大。按照样本管道的缺陷分布来看，在图中应识别出 6 处焊缝，而 (a)(b)(c) 三图均能识别出 8 处极值(图 2.c 中 F 识别为极小值)表明管道部分位置缺陷分布并不明显，如图中横轴 30 000 mm 标注 e 点左右即有 4 处极值 ( 需要说明的是，横轴以 mm 标注了管道的长度，但这一长度并非实际管道的长度。因为用磁探头进行测量时，是等时间采样，每隔一定时间就会输出一个磁分量值，体现在数据上就是每个数据之间的间隔都是 8 mm，但这 8 mm是虚指，只表明数据是等时采样，并无具体含义，具体管道缺陷位置可以对比管道真实长度和图中标注长度按比例查看 )，但仔细观察可以发现 e 点左右这四处极值尺度都很小，相比于其他较大的异常值而言比较平缓，因此推测该处存在海底异常干扰，对实验结果影响不大;除此之外，其他 5 处 abcdf 极值都较为明显，对应于陆地实验样本采集整理的数据和得出的结论，可以认为是管道接缝处。管道预设缺陷在参数图中并无明显识别特征，因此此处不做进一步处理。

　　2 实验结果

　　在陆地样本实验中，我们进行了多组对比，在水下实验由于样本数据较少加之干扰太大，对比试验较少 ;且陆地样本实验主要用归一化磁异常梯度模量 Q 来描述管道的缺陷位置及缺陷等级，因此水下实验也采取了类似的做法，将样本管道实验结果与水下实测结果相对比，发现样本管道检测数据与水下检测数据磁异常区域及异常曲线走势一致，水下检测数据震荡明显，部分曲线存在信号陡变。

　　水下检测数据因 ROV 运行高度不稳定，异常 Y 轴幅值与陆上检测数据存在差异，但基本符合样本管道实验结果，得到的结论与陆地样本实验一致，即可以通过归一化磁异常梯度模量 Q 极值来判断管道焊缝缺陷位置。这证明实验结论在水下环境依然成立。

　　3 结语

　　综上，在水下实验中，我们同样证明基于磁梯度测量的金属管道焊缝与缺陷检测方法对于管道裂隙识别是有效的。然而目前进行了水下样本管道实验，但客观而言，对该方法的数据测试仍然是有限的，建议后续加强更多实际管道检测的应用研究，采集更多的数据，验证本方法的有效性及其特点。

　　参考文献 ：

　　[1] 任吉林，林俊明，任文坚，等 . 金属磁记忆检测技术研究现状与发展前景 [J]. 无损检测，2012(04):3-11.

　　[2] 徐海波，樊建春，李彬 . 金属磁记忆检测技术原理及发展概述 [J]. 石油矿场机械，2007(6):14-18.