一種新型的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)AGIT(The Above Ground Inspection Technology)， 作為一種真正意義上的非侵入式的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，其克服了ILI和ECDA的局限性，在不需要進(jìn)行清管、開(kāi)孔等特殊準(zhǔn)備情況下，能夠從地面上直接評(píng)估管道狀況，定位和分類(lèi)外部和內(nèi)部的管道缺陷，且管道的生產(chǎn)運(yùn)行不受檢查的影響。因此，能夠有效節(jié)省經(jīng)濟(jì)和時(shí)間成本。
AGIT技術(shù)原理
AGIT檢測(cè)技術(shù)是基于測(cè)量埋地管道交變磁場(chǎng)，確定管道的狀況；該交變磁場(chǎng)是由通過(guò)從與管道連接兩個(gè)端點(diǎn)通入的特殊的測(cè)試電流感應(yīng)產(chǎn)生的，電流中含有多個(gè)頻率從幾到幾百赫茲不等的諧波分量。選擇的頻率范圍由管道鋼材的電磁特性決定的。當(dāng)管道通電后，由于集膚效應(yīng)，電流密度在管道面沿管壁分布是與頻率有關(guān)的。頻率越高，管道壁外表面下的電流濃度越高。頻率較低的諧波分量流過(guò)整個(gè)管壁截面，頻率較高的諧波分量主要流過(guò)管壁外表面下的薄層。
由于鋼管是由鐵磁鋼制成，另一種物理效應(yīng)對(duì)金屬損傷識(shí)別起著至關(guān)重要的作用。這是來(lái)自管壁的雜散磁通量。與電流類(lèi)似，磁場(chǎng)在管道壁面徑向的分布也與頻率有關(guān)。由于鋼的磁導(dǎo)率相對(duì)較高，所以管壁內(nèi)的磁場(chǎng)密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于管壁外。如果存在金屬損傷，磁場(chǎng)出現(xiàn)(偏離)從管壁越過(guò)缺陷，這導(dǎo)致了周?chē)艌?chǎng)的相應(yīng)變形。這種效應(yīng)也與頻率有關(guān)。磁場(chǎng)的變形將由AGIT檢測(cè)系統(tǒng)記錄下來(lái)，然后在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估時(shí)進(jìn)行識(shí)別。
考慮管壁在有無(wú)金屬損傷的情況時(shí)，磁場(chǎng)曲線(xiàn)形狀有明顯差異。當(dāng)管道沒(méi)有任何金屬損傷時(shí)如圖(a)，周?chē)艌?chǎng)線(xiàn)1;2對(duì)于某些相同的場(chǎng)密度是圓的，并且與測(cè)試電流的頻率無(wú)關(guān)。當(dāng)管道出現(xiàn)金屬損失故障(參看圖b)。在這種情況下,周?chē)拇艌?chǎng)線(xiàn)是橢圓形的，它們的形狀與測(cè)試電流頻率有關(guān)。相同場(chǎng)密度下最低頻率(3)和最高頻率(4)的磁場(chǎng)線(xiàn)也說(shuō)明了這一點(diǎn)。
如上圖所示，磁場(chǎng)線(xiàn)出現(xiàn)的與地頻率相關(guān)的變形，不僅存在于金屬外部損傷時(shí)，也存在于金屬內(nèi)部損傷時(shí)。當(dāng)金屬損傷發(fā)生在不同時(shí)鐘位置，磁場(chǎng)線(xiàn)也會(huì)出現(xiàn)變形，從而使AGIT能夠識(shí)別故障在任何一個(gè)位置。當(dāng)這兩種方法同時(shí)使用時(shí)，測(cè)量和比較管道以外不同頻率的磁場(chǎng)，就可以清楚地區(qū)分“有金屬損傷”和“沒(méi)有金屬損傷”的情況。
AGIT傳感器
AGIT檢測(cè)系統(tǒng)不只使用一個(gè)傳感器，而是在一條直線(xiàn)上使用六個(gè)傳感器，這條直線(xiàn)垂直于管道。這樣就可以同時(shí)確定管道覆蓋深度和流過(guò)的實(shí)際電流，系統(tǒng)也達(dá)到了更高的靈敏度。為了提高檢查效率，AGIT檢測(cè)設(shè)備使用了四條傳感器線(xiàn)，它們沿著管道的垂直方向平行設(shè)置。建立了一個(gè)6x4的傳感器矩陣，即傳感器陣列 (SA)(圖2a)。AGIT傳感器測(cè)量管道周?chē)孛嫔系拇艌?chǎng)(圖2b)。
從傳感器輸出的信號(hào)被傳送到數(shù)據(jù)采集模塊(DCM)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化存儲(chǔ)，并用于確定與SA有關(guān)的管道位置和管道中實(shí)際測(cè)試電流。該DCM配有顯示器，用于圖形化地顯示實(shí)際的管道位置 (覆蓋深度和位移)，保證在檢查的每個(gè)步驟中SA都在管道上方的位置。
數(shù)據(jù)采集之后，存儲(chǔ)的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)將在EMPIT實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行評(píng)估。采用基于二維比對(duì)和數(shù)字濾波的測(cè)試電流各使用頻率磁場(chǎng)數(shù)據(jù)分析算法進(jìn)行評(píng)估。
該算法還包括電流獨(dú)立性分析，因?yàn)樵谠\斷過(guò)程中，測(cè)試電流在每個(gè)時(shí)刻和每個(gè)位置都會(huì)有輕微的變化。為此，使用了專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的評(píng)估軟件。軟件中的數(shù)字濾波可以在本質(zhì)上減少來(lái)自外部的各種干擾，比如來(lái)自輸電線(xiàn)的畸變磁場(chǎng)，移動(dòng)的車(chē)輛等。最后，該分析的輸出將是關(guān)于金屬損失、環(huán)焊縫位置、覆蓋深度和通過(guò)防腐層的電流泄漏的數(shù)據(jù)。所有的信息將匯總成一份最終報(bào)告。
AGIT檢測(cè)技術(shù)驗(yàn)證
AGIT檢查系統(tǒng)已用于數(shù)百公里的管道診斷。所有埋地鋼質(zhì)管道均可進(jìn)行診斷。涂層的類(lèi)型和運(yùn)輸?shù)漠a(chǎn)品對(duì)測(cè)量的質(zhì)量都沒(méi)有影響。AGIT已被用于檢查石油、天然氣、化學(xué)、水、航空燃料和鹽水管道，并檢測(cè)內(nèi)部和外部腐蝕金屬損失故障、水泡、凹痕、測(cè)量?jī)x器、軋機(jī)缺陷和管道變形。AGIT系統(tǒng)診斷的缺陷中，90%以上已通過(guò)接觸式無(wú)損檢測(cè)得到驗(yàn)證，該系統(tǒng)被認(rèn)證可用于3至42寸管道的檢測(cè)。當(dāng)檢查這類(lèi)管道時(shí)，缺陷的響應(yīng)閾值為20%的金屬損失。AGIT檢測(cè)系統(tǒng)可用于無(wú)縫和縱向焊接管道。螺旋焊管也可以通過(guò)附加濾波算法進(jìn)行檢測(cè)。
AGIT檢查從AGIT電流源(CS)和管道連接點(diǎn)之間的連接電纜的起點(diǎn)開(kāi)始。作為連接點(diǎn)，可以使用不同的接觸方式:可用的陰極保護(hù)柱、管道的地上部分或內(nèi)置閥門(mén)，以及管道本身，在開(kāi)挖孔洞時(shí)，允許與管道直接接觸。對(duì)于一個(gè)范圍，只需要兩個(gè)觸點(diǎn)。起始點(diǎn)是兩個(gè)連接點(diǎn)中的一個(gè)。DCM的監(jiān)視器顯示管道深度、SA的準(zhǔn)確位置、檢查電流和SA在管道上的位置的實(shí)時(shí)報(bào)告。對(duì)磁場(chǎng)數(shù)據(jù)的分析和計(jì)算過(guò)程大概需要6秒。在此期間，系統(tǒng)不要移動(dòng)。之后，SA和DCM將被進(jìn)一步移動(dòng)1m，進(jìn)行下一步的檢查。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)發(fā)生在每一步之后。安裝在SA內(nèi)部傳感器可以無(wú)縫捕捉和分析磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，并使檢查人員的平均效率達(dá)到800米/天(取決于管道表面)。
該技術(shù)幾乎適用于所有具有挑戰(zhàn)性的埋地管道，也適用于可清管管道的檢測(cè)。如果管道是可清管的，在智能清管顯示出尚未修復(fù)的小缺陷的范圍內(nèi)，AGIT可用于定期監(jiān)測(cè)。在這種情況下，AGIT是核查挖掘監(jiān)測(cè)的一種廉價(jià)的替代方法。在ECDA前, AGIT也可以用來(lái)金屬損傷篩查，從而確定在一個(gè)可疑范圍的管道，后進(jìn)行開(kāi)挖驗(yàn)證。考察的地形范圍從平原、森林到城市。同時(shí)，經(jīng)對(duì)并行管道進(jìn)行檢查，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)表明，管道間距大于60cm時(shí)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性沒(méi)有影響。
AGIT與內(nèi)檢測(cè)技術(shù)ILI的比較
在線(xiàn)檢查工具(ILI)用于監(jiān)測(cè)管道異常情況，其尺寸可小至幾毫米。但清管器受限于管道的幾何形狀，因此全球管網(wǎng)中有50%是不能清管器的。AGIT是一種先進(jìn)的篩選技術(shù)，能夠監(jiān)測(cè)每條金屬管道的安全性，不中斷生產(chǎn)，也不需要直接進(jìn)入管道。它的工作獨(dú)立于管道的幾何形狀，AGIT提供的信息不能被傳統(tǒng)的完整性工具或在線(xiàn)檢查服務(wù)替代。
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