非接触式金属磁记忆检测埋地管道方案

一、非接触式金属磁记忆检测埋地管道的概述

埋地管道在实际工程应用中不可避免地会受到失效的威胁。由于疲劳裂纹等缺陷大多数位于管道的应力集中区域，且管道中存在腐蚀等微观缺陷也导致应力集中，因此实施应力集中检测不仅可以检出腐蚀等缺陷，还可以对管道危险位置进行早期预警。

20世纪90年代，俄罗斯学者杜波夫*先提出利用金属磁记忆效应进行金属材料应力检测。金属磁记忆检测技术是一种全新的无损检测手段，该技术主要利用铁磁金属管道在地磁场中所产生的磁记忆效应，通过检测以确定被检管道的缺陷和应力集中区。埋地管道的非接触式金属磁记忆检测是基于检测在应力集中区和腐蚀-疲劳损伤生长区域由于管道金属导磁率的变化形成的地球磁场畸变。由于管道形变引起的地球磁场的变化特性（频率、振幅）是在一系列因素作用下产生的：工艺制造和安装的残余应力、工作载荷及气温和介质（土壤、水等）温度波动下的自补偿应力。使用俄罗斯动力诊断公司根据金属磁记忆法**的判据和软件包进行分析。

1、工作内容与主要目的

－在不改变管道工艺及其功能的条件下，确定应力异常区域和有损坏趋势的管段。

－确定开挖位置，采用金属磁记忆法或其他无损检测方法在开挖位置作补充检测。

－定期检测，建立目标管道的非接触式检测数据库，形成对目标管道缺陷发展和受力状态的监控机制。

2、依据规程

《采用金属磁记忆方法无接触磁测检查石油天然气主干管道及其分支的规程》

二、非接触式金属磁记忆检测埋地管道的简介

1、 检测原理

埋地钢质管道由于长时间应力载荷作用会形成应力集中区域，多为危险部分。依据金属磁记忆检测法及磁弹性效应：铁磁性材料，如埋地钢质管道，在地球弱磁场作用下，应力集中区域内部构件的磁畴发生不可逆的转向，导致该部位的磁场信号异常。非接触式金属磁记忆检测技术与评价技术通过使用仪器测量采集管道上方磁场强度的法向分量与切向分量、记录磁场强度变化，计算合成分量及梯度，从而识别管道的应力集中区域。埋地管道的腐蚀、冶金缺陷、机械损伤、滑移、物理沉降等都会形成应力集中区域，造成磁场异常，从而能够被该检测技术识别。使用埋地管道的非接触式金属磁记忆检测方法示意图。

- 法向或垂直分量的磁场强度（Y）

- 轴向或沿管道方向的水平分量的磁场强度（X）

- 与管道轴向垂直的水平分量的磁场强度（Z）

- 所有磁场分量在管道长度方向的梯度值（dH/dx）

2、非接触式金属磁记忆检测技术优势

1）、可确定埋地管道金属管体的状态，是对埋地钢铁管道进行无损检测的全新工艺。

2）、无需大量的开挖工作，在地上对埋地钢铁管道进行无损检测。

3）、无需停产、检测不影响管道工作；

4）、不仅可检测管道上存在的金属损伤，还可以检测应力危险区域，做到防患于未然。

5）、可比较不同时期同一管段的检测数据，可以用来监控缺陷的发展和受力状态异常而产生的磁场变化。

6）、检测速度快，每小时可检测约2公里的埋地管道。

7）、检测成本低，检测不需耗材，不需大量的清理准备工作。

8）、定位**，可以mm为单位记录长度。

9）、利用埋地管道金属的自然磁性，不要求对被检测对象进行专门的磁化或施加电流等操作。检测过程只是单纯的感应采集磁场强度数据，不需要任何激励源，不发射任何物质。

10）、开挖验证时可使用配套的金属磁记忆接触式检测配件，可在不去除防腐层的情况下，检测管道管体的金属状态。

3、检测能力

可通过采集和分析应力异常来判断产生应力异常的缺陷，如损伤、金属损失（腐蚀缺陷）、由地表运动及沉降造成的管道变形等；可识别并定位管道环焊缝；可配合防腐层检测，判定防腐层破损处是否存在管体缺陷或变形；

三、非接触式金属磁记忆检测埋地管道的检测过程

1、主要检测设备选用

32通道应力集中磁检测仪1套

12通道埋地管道的非接触式检测专用扫描装置                   1套

6通道埋地管道的非接触式检测专用扫描装置                    1套

8通道接触式检测专用扫描装置                                1套

测距轮编码器                                                1套

采用RTK技术的GPS定位装置                                 1套

2、检测流程

非接触式金属磁记忆检测技术现场检测主要分为以下四个过程；

1）前期调研分析：对目标管线线路、管线所处的地形地貌进行调研分析。

2）特征数据采集：开始检测之前，评估记录有可能会对检测产生影响的管道地表物体，便于后期数据分析时，排除管道地面上的物体造成的错误结果。如果可能的话，建议将这些物体移除。

3）管线路由定位。

需要使用专用寻管设备确定被检测管道的**位置。

4）连接应力集中磁检测仪主机与非接触式检测扫描装置。为**检测长度和定位的**，工程师连接专用的测距轮编码器测量记录检测长度。在埋地管道上方地面上推动扫描装置沿管道扫描采集数据。以约2-3公里/小时的速度行进。测距轮编码器会把行走长度数据传输到主机并与磁场信号整合为磁场分布曲线。设置为测距轮每行走4mm采集一组磁场数据。在采集数据的同时以一定的间隔采集GPS坐标数据。扫描*终点，查看并保存检测数据。    检测数据图谱可直接在主机屏幕上显示，对于比较明显的异常数据图谱，根据情况进行二次扫描检测，验证信号重复性和排除人为影响。重复上面步骤，直到所有的检测完成。

5）检测完成后，检测数据可传输到计算机中用专门的金属磁记忆检测数据分析软件MMM-System进行处理和分析。利用软件计算出埋地管道的磁场分布曲线、磁场梯度曲线等图谱。软件可根据需要绘制其他十几种曲线。找出异常位置，曲线变化越剧烈表征管段应力危险程度越大。以规定的命名规则存储检测数据文件，便于以后定期检测时进行数据比对。

四、非开挖式金属磁记忆检测埋地管道的质量控制及安全

     采用**的装备、过硬的技术为基础提供质量优良的检测结果和优质服务。质量负责人每天对现场采集数据进行整理，对每一环节认真把关，严保数据的**性；持证上岗、技术过硬、设备要好、安全到位。安全及质量管理负责人由项目负责人担任，**负责本项目的安全和质量管理工作。安全员负责安全措施的制订和执行，对工作中的每一个环节要认真检查，及时发现不安全的隐患，以**工程安全顺利进行。在进入站、库进行检测前，必须征得甲方管理部门的同意，方可进行检测作业，并认真执行甲方的安全管理规定。进行检测和开挖前，必须对作业点周围进行探测扫描，确认无其它地下管道和电缆后方可作业。