油气输送管道电磁在线检测技术

　　依靠原油流动为驱动力, 以超声探头绕管道内壁扫描探伤的“管道爬行器”, 可以实现对管道的抽样检测, 其缺点是检测信号耦合不可靠、速度慢, 有漏检和误检现象。

　　本文研究的高速在线检测系统, 采用电磁检测原理, 专对油气输送管道检测, 且速度快, 无漏检。

　　1　检测技术原理

　　根据电磁检测原理, 铁磁性材料在交变外磁场H o 磁化下, 其内宿缺陷形成的磁场强度Hg为

　　式中

　　μg、μf——分别为缺陷和材料磁导率

　　N——退磁因子,N = T/(T + S )

　　T、S——分别为椭圆截面的长、短轴

　　Ho垂直于T 或S 时, 缺陷形状和Hg 随着N (0 < N < 1) 变化而变化。当检测装置带动传感器扫查管道内表面区间, 管道内缩缺陷的磁场H g 在传感器阵列中感应形成微弱的缺陷电信号。缺陷信号的幅度、宽度与缺陷分布有关, 磁化场的方向与椭圆缺陷的短轴正交, 缺陷信号幅度小、宽度宽, 磁化场的方向与椭圆缺陷的长轴正交, 缺陷信号幅度高、宽度小。若先后施加互为正交的磁化场时, 各向缺陷都会形成较强的缺陷信号, 这种对材料施加磁化场, 在传感器内激发缺陷信号的无损检测称电磁检测。

　　2　检测主设备结构

　　高速检测主设备由“管道爬行器”装置、驱动装置、大型越野车、车载发配电设备、计算机分析识别系统和相关外设、接口等组成, 如图1 所示。

　　图1　电磁法高速检测设备“管道爬行器”结构

　　2.1　“管道爬行器”的漏磁激发装置

　　“管道爬行器”的漏磁激发装置由1 套稳恒磁化装置和2 套轮形引导磁极构成对地下管道壁的充分磁化, 当“管道爬行器”运行在某段区间时, 两轮之间的缺陷受到磁场激励, 其内壁形成强烈的漏磁信号, 在“管道爬行器”中设4只8通道弹性扫查探头, 向外包绕角360°, 由探头接收管道内缺陷的漏磁场, 变成缺陷信号。

　　2.2　“管道爬行器”的行走机构

　　“管道爬行器”的前侧和后端共设8 只弹性轮, 它们与管道轴线成20°角, 当“管道爬行器”在管道内穿越时, 弹性轮支承“管道爬行器”平稳前进, 同时引导“管道爬行器”自体在管道内旋转, 以便各探头形成互相叠合的螺旋带, 确保管道壁各向缺陷全部被检测。

　　2.3　“管道爬行器”行走动力

　　(1) 在停产状态下, 由空压风机向“管道爬行器”入口端灌气, 当气压为0.05M Pa 时, 为“管道爬行器”提供约280 N 推动力, 此推动力使“管道爬行器”的运行速度达到40～ 60m/min。