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摘要：本文介绍了改进型三轴漏磁复合检测设备，突破了常规设备只能满足20mm以内的管道内检测，可以实现辽河油田储气库新建管道D711×22.2mm、D406.4×22.2mm和D355.6×22.2mm三种规格的内检测，保障新铺设管道埋地后的安全运行。
关键词：储气库;管道;漏磁;内检测;试验应用
天然气供需之间始终存在着不均衡性。近年来，随着我国天然气工业的发展，长距离输气管道建设如雨后春笋，但管道下游用户用气的不均衡性加剧了供需矛盾[1]。为了能够长期安全、平稳和可靠的向用户供气，地下储气库建设越来越受到重视。辽河油田双台子储气库群一期工程，新铺设集注站与井场的管道70余公里，其中大管径、厚壁管道有D711×22.2mm、D406.4×22.2mm和D355.6×22.2mm三种规格，部分定向钻穿越段壁厚为25.4mm，合计40.3公里，注气管道设计压力为28MPa，采气管道设计压力为14MPa。为保证新建管道的安全有效运行，要在投产前对管道进行检测。管道漏磁内检测技术是目前国内外长输油气管道内检测领域普遍应用的检测技术，该技术以管道管体已形成的体积缺陷为检测目的，可以准确检测出缺陷面积、程度、方位等信息[2]，确定管道的完整性，为输气管道投产运行提供安全保障。
1 管道漏磁内检测基本原理
1.1 漏磁检测基本原理
若管壁中存在缺陷，磁导率会发生变化，使磁路中的磁通发生畸变，磁感应线会改变途径，有部分的磁通会离开管壁，以空气为介质绕过缺陷再重新进人管壁，在管壁的表面缺陷处形成漏磁场。磁通可分為三个部分一部分穿过缺陷一部分在管壁内部经过缺陷周围的铁磁材料绕过缺陷 另外一部分磁通会离开管壁表面，通过空气绕过缺陷再重新进人管壁川。“泄漏”出来的磁通量即为漏磁通（Magnetic Flux Leakage）。当材料表面有缺陷时，漏磁探头测得的漏磁通量会明显增大。漏磁通被磁敏传感器捕获后，形成相应的感应信号，即为缺陷漏磁信号。缺陷漏磁信号中隐含有缺陷的信息，通过对信号的分析，可推断出缺陷的信息困[3]。
1.2 漏磁检测技术改进
目前，国内现有的漏磁检测设备可以满足壁厚小于20mm管道内检测需求，对于本工程管道壁厚为22.2mm和25.4mm均需要技术改进才能实现精确检测。对此项技术改进联合中国石油大学（北京），将现有设备从永磁铁、采集探头、数据处理等三个方面进行改进完善，研制出高清晰度三轴漏磁复合检测设备，从而实现壁厚30mm以内的管道检测。
技术改进方面：永磁铁采用新型磁化材料，增强性能设计，将常规磁场强度500Gs提高到1600Gs，能量强度提高3倍;采集系统探头采用密集型高精度设计，将常规管道内径3mm检测精度提高到0.6mm，描述母材内部缺陷精度提高5倍;数据处理采用智能化分析存储设计，适用于长距离（10公里以上）管道检测数据的采集存储与快速回放，便于后续的数据分析处理。
改进型三轴漏磁复合检测设备，主要由机械载体部分和电气部分组成。机械载体构成了检测器的基本框架，包括防撞头、骨架、皮碗、钢刷、支撑轮、磁铁、铁心、万向节、里程轮和密封舱等;电气部分由记录仪、集线器、探头、电池组、里程传感器、传导电缆等组成。
2三轴漏磁复合检测器试验
2.1 室内实验
对改进研制的超高清三轴漏磁复合检测器进行实验，选择管道型号D355×20.6mm和D406×24mm，长度约为80m。
以D406管道实验为例，被测管道总共有8个环焊缝接管，121个螺旋焊缝，24处天窗，管道总长度 80.9m。检测实验共进行四次，检测速度均不同。通过数据有效性分析表明，四次检测数据所有探头均无丢失或异常现象。漏磁信号显示：管道有8个环焊缝，其中的5处焊缝;管道中共有天窗24处，每处天窗内可检测到缺陷1-2个，其中2处天窗内缺陷;其他缺陷类型、位置及大小见表1。
实验结论：本次实验共加工55处缺陷，检测出金属损失缺陷55处，检出率100%，识别率100%，实验结果满足《油气管道内检测技术规范》（SYT6597-2018）检测指标要求[4]。
2.2 现场试验
在开展现场实际应用之前，对改进研制的超高清三轴漏磁复合检测器进行现场试验。选取双台子储气库站外管线工程中双31区块已焊接好的注采合一管道D355×22.2mm，85m为试验对象。设置缺陷12处，在管道焊口处及防腐层外放置金属块，检验设备内检测能力。
以第一处设置缺陷为例：焊缝上的两个圆形磁铁，在软件上配合IDOD探头找到对应位置，在焊缝左侧9点钟位置，考虑到两个焊缝在焊缝周围较近，产生磁场叠加，最终形成一个变化磁场，最终只检测到一个较大的磁铁场。
本次实验共加工12处缺陷，检测出金属缺陷12处，检出率100%，识别率100%，实验结果满足《油气管道内检测技术规范》（SYT6597-2018）检测指标要求。
3 结论及建议
（1）改进型三轴漏磁复合检测设备，录取数据完整，信号清晰，能够实现壁厚22mm的管道漏磁检测，获得了良好的信号特征。
（2）改进型三轴漏磁复合检测技术获得的检测数据更多，信号更密，本次试验检测的D355×22.2mm管道未发现大于5%的损失缺陷，处于良好的状态。
（3）通过试验表明，在高于测试验证标准的情况下，能够准确识别出金属外接物等复杂特征，表明磁场强度满足大壁厚检测的需求，本次试验的三轴漏磁复合检测器可以用于储气库注采大壁厚管道的检测。
参考文献：
[1] 李国兴.地下储气库的建设与发展趋势[J].油气储运，2006，25（8）：4-6.
[2] 杨理践，耿浩，高松巍.长输油气管道漏磁内检测技术[J].仪器仪表学报，2016，37（08）：1736-1746.
[3] 高松巍，郑树林，杨理践. 长输管道漏磁内检测缺陷识别方法[J].无损检测，2013，35（1）：38-41.
[4] 于刚，杜京蔚，杜树勋. 三维高清漏磁内检测技术在天然气长输管道上的应用[J].行业论坛，2017，36（4）： 8-10.
作者简介：李洪军（1982-），男，高级工程师，从事地面工程建设管理与技术研究工作。
关键词：储气库;管道;漏磁;内检测;试验应用
天然气供需之间始终存在着不均衡性。近年来，随着我国天然气工业的发展，长距离输气管道建设如雨后春笋，但管道下游用户用气的不均衡性加剧了供需矛盾[1]。为了能够长期安全、平稳和可靠的向用户供气，地下储气库建设越来越受到重视。辽河油田双台子储气库群一期工程，新铺设集注站与井场的管道70余公里，其中大管径、厚壁管道有D711×22.2mm、D406.4×22.2mm和D355.6×22.2mm三种规格，部分定向钻穿越段壁厚为25.4mm，合计40.3公里，注气管道设计压力为28MPa，采气管道设计压力为14MPa。为保证新建管道的安全有效运行，要在投产前对管道进行检测。管道漏磁内检测技术是目前国内外长输油气管道内检测领域普遍应用的检测技术，该技术以管道管体已形成的体积缺陷为检测目的，可以准确检测出缺陷面积、程度、方位等信息[2]，确定管道的完整性，为输气管道投产运行提供安全保障。
1 管道漏磁内检测基本原理
1.1 漏磁检测基本原理
若管壁中存在缺陷，磁导率会发生变化，使磁路中的磁通发生畸变，磁感应线会改变途径，有部分的磁通会离开管壁，以空气为介质绕过缺陷再重新进人管壁，在管壁的表面缺陷处形成漏磁场。磁通可分為三个部分一部分穿过缺陷一部分在管壁内部经过缺陷周围的铁磁材料绕过缺陷 另外一部分磁通会离开管壁表面，通过空气绕过缺陷再重新进人管壁川。“泄漏”出来的磁通量即为漏磁通（Magnetic Flux Leakage）。当材料表面有缺陷时，漏磁探头测得的漏磁通量会明显增大。漏磁通被磁敏传感器捕获后，形成相应的感应信号，即为缺陷漏磁信号。缺陷漏磁信号中隐含有缺陷的信息，通过对信号的分析，可推断出缺陷的信息困[3]。
1.2 漏磁检测技术改进
目前，国内现有的漏磁检测设备可以满足壁厚小于20mm管道内检测需求，对于本工程管道壁厚为22.2mm和25.4mm均需要技术改进才能实现精确检测。对此项技术改进联合中国石油大学（北京），将现有设备从永磁铁、采集探头、数据处理等三个方面进行改进完善，研制出高清晰度三轴漏磁复合检测设备，从而实现壁厚30mm以内的管道检测。
技术改进方面：永磁铁采用新型磁化材料，增强性能设计，将常规磁场强度500Gs提高到1600Gs，能量强度提高3倍;采集系统探头采用密集型高精度设计，将常规管道内径3mm检测精度提高到0.6mm，描述母材内部缺陷精度提高5倍;数据处理采用智能化分析存储设计，适用于长距离（10公里以上）管道检测数据的采集存储与快速回放，便于后续的数据分析处理。
改进型三轴漏磁复合检测设备，主要由机械载体部分和电气部分组成。机械载体构成了检测器的基本框架，包括防撞头、骨架、皮碗、钢刷、支撑轮、磁铁、铁心、万向节、里程轮和密封舱等;电气部分由记录仪、集线器、探头、电池组、里程传感器、传导电缆等组成。
2三轴漏磁复合检测器试验
2.1 室内实验
对改进研制的超高清三轴漏磁复合检测器进行实验，选择管道型号D355×20.6mm和D406×24mm，长度约为80m。
以D406管道实验为例，被测管道总共有8个环焊缝接管，121个螺旋焊缝，24处天窗，管道总长度 80.9m。检测实验共进行四次，检测速度均不同。通过数据有效性分析表明，四次检测数据所有探头均无丢失或异常现象。漏磁信号显示：管道有8个环焊缝，其中的5处焊缝;管道中共有天窗24处，每处天窗内可检测到缺陷1-2个，其中2处天窗内缺陷;其他缺陷类型、位置及大小见表1。
实验结论：本次实验共加工55处缺陷，检测出金属损失缺陷55处，检出率100%，识别率100%，实验结果满足《油气管道内检测技术规范》（SYT6597-2018）检测指标要求[4]。
2.2 现场试验
在开展现场实际应用之前，对改进研制的超高清三轴漏磁复合检测器进行现场试验。选取双台子储气库站外管线工程中双31区块已焊接好的注采合一管道D355×22.2mm，85m为试验对象。设置缺陷12处，在管道焊口处及防腐层外放置金属块，检验设备内检测能力。
以第一处设置缺陷为例：焊缝上的两个圆形磁铁，在软件上配合IDOD探头找到对应位置，在焊缝左侧9点钟位置，考虑到两个焊缝在焊缝周围较近，产生磁场叠加，最终形成一个变化磁场，最终只检测到一个较大的磁铁场。
本次实验共加工12处缺陷，检测出金属缺陷12处，检出率100%，识别率100%，实验结果满足《油气管道内检测技术规范》（SYT6597-2018）检测指标要求。
3 结论及建议
（1）改进型三轴漏磁复合检测设备，录取数据完整，信号清晰，能够实现壁厚22mm的管道漏磁检测，获得了良好的信号特征。
（2）改进型三轴漏磁复合检测技术获得的检测数据更多，信号更密，本次试验检测的D355×22.2mm管道未发现大于5%的损失缺陷，处于良好的状态。
（3）通过试验表明，在高于测试验证标准的情况下，能够准确识别出金属外接物等复杂特征，表明磁场强度满足大壁厚检测的需求，本次试验的三轴漏磁复合检测器可以用于储气库注采大壁厚管道的检测。
参考文献：
[1] 李国兴.地下储气库的建设与发展趋势[J].油气储运，2006，25（8）：4-6.
[2] 杨理践，耿浩，高松巍.长输油气管道漏磁内检测技术[J].仪器仪表学报，2016，37（08）：1736-1746.
[3] 高松巍，郑树林，杨理践. 长输管道漏磁内检测缺陷识别方法[J].无损检测，2013，35（1）：38-41.
[4] 于刚，杜京蔚，杜树勋. 三维高清漏磁内检测技术在天然气长输管道上的应用[J].行业论坛，2017，36（4）： 8-10.
作者简介：李洪军（1982-），男，高级工程师，从事地面工程建设管理与技术研究工作。