宋万磊

大港油田公司天津储气库分公司

摘要：管道检测是管道完整性管理的重要手段，然而储气库工艺管道具有管线路由复杂、隐蔽性强等特点，常规无损检测手段存在检测效率低、操作复杂、无法全覆盖检测等局限性。本文主要介绍磁致伸缩超声导波检测技术的原理、特点，以及在储气库管道检测中的实际应用。实践表明：该技术具有检测精度高、检测范围广、操作便捷、检测距离远等优势。解决了不拆保温层、不开挖埋地管线实施检测的生产难题，实现了对检测盲区、缺陷易发区的高效检测目的，显著提高了隐患排查效率，为储气库管道安全评价提供技术支持。

关键词：储气库管道；磁致伸缩；导波检测；检测盲区；管道缺陷

大张坨储气库是国内第一座商业运营的储气库，已运行25年。随着储气库服役年限的增加，因腐蚀、冲蚀等造成管道壁厚减薄、开裂事件呈增长趋势，成为较大安全隐患。然而储气库地面工艺管线呈现保温管线多、埋地管线多、高架管线多的特征，管道检测工作量大、盲区多。目前储气库大部分工艺管道无法实施内检测，而现有常规无损检测包括超声波测厚、漏磁检测、射线检测法、涡流检测等技术，在检测效率、检测条件、可操作性等方面难以满足储气库管道完整性管理的需求，亟需寻找解决管道缺陷的检测技术[1]。文章以大张坨储气库工艺管道为例，研究分析磁致伸缩超声导波检测技术的原理和特点。通过现场实践应用，表明磁致伸缩超声波检测技术更具优势，可实现高效全覆盖检测、快速定位管道缺陷的目的，为储气库复杂环境工艺管道检测提供新的解决方案。

1  磁致伸缩超声导波检测技术

1.1  工作原理

根据GB/T 31211.2―2024《无损检测 超声导波检测 第2部分：磁致伸缩法》，磁致伸缩效应是指铁磁性材料在受到（长度方向）轴向外力（外加磁场）作用时，其尺寸、体积（内部磁场状态）发生变化的现象。磁致伸缩超声导波检测工作分为发射和接收两个阶段（图 1）。发射时，仪器产生高频电脉冲信号，通过激励线圈依据电磁感应原理生成快速变化的磁场。此磁场作用于铁磁性构件表面，因正磁致伸缩效应使构件表面产生微小弹性振动，该振动以超声导波形式沿构件传播。接收阶段，导波遇缺陷或边界会反射，反射波使构件表面形变，因逆磁致伸缩效应导致局部磁导率改变，接收线圈检测到磁场变化并转换为电信号，经仪器放大、处理和显示，分析反射信号判断缺陷情况。

图 1 磁致伸缩超声导波检测原理

1.2  技术特点

磁致伸缩超声导波检测方法分为直接式和间接式，本文应用间接式方法。 磁致伸缩导波检测系统主要由主机、适配器、探头线圈、磁致伸缩铁钴合金带、数据传输线、笔记本电脑、数据分析软件等组成，便于携带和户外操作。磁致伸缩带在使用前需要进行预磁化。检测时，磁致伸缩带与被检构件通过固化胶紧密粘贴耦合，实现能量传递。超声导波的最高检测灵敏度为0.7%，其可靠灵敏度为2%～5%。

磁致伸缩超声导波所检测出的缺陷是指腐蚀或裂纹所占管道横截面积损失量的百分比，而不是沿壁厚方向的腐蚀深度，导波不能测量管道的真实厚度值，不能检测小的孤立的腐蚀坑。基于检测技术特点，要求检测信号图中识别出被检构件法兰、仪表接头、焊缝、管件支撑等固有特征部位产生的超声导波反射信号，不作为分析对象，其余超声导波反射信号均为分析对象。

磁致伸缩超声导波检测应用场景较为广泛，对常规手段无法检验和难以接近的区域，只需要在合适位置布置探头，可实现双向几十米范围内的管道金属损失的100%覆盖率检测，无需拆除大面积保温层、无需开挖埋地管线，对于埋地管线、高架管线、保温管线的检测具备优势[2]。

2  应用案例分析

2.1  管道概况

大张坨储气库B井场计量进站管线于2000年投产，管径为Φ114 mm ×6 mm，设计压力为10 MPa，管材为20号钢，屈服强度为245 MPa，工作温度为﹣20℃～30℃，输送介质为天然气，最大流量60×104 m³/d。该管段全长约500 m，均有保温层包裹，保温层内长期积聚水汽，腐蚀管道的风险较大，首选作为检测点，其次将检测位置选在弯头上方0.5 m处，拆开保温层宽度约0.3 m，对管道表面清理后进行检测（图 2）。

图 2 被检测管道及位置

2.2  操作步骤

本次选用型号为MsSRV5的便携式超声导波检测设备。主要操作步骤如下：第一步，确认检测位置，管道表面打磨清理，处理宽度应大于传感器宽度的1.5～2倍；第二步，布置导波探头，检测位置涂抹耦合剂，粘贴铁钴合金带并磁化线圈（图 3）；第三步，连接主机设备，参数数据录入，实施检测，生成检测波形（图 4）；最后，进行数据分析，形成检测报告[3]。

图 3 伸缩带预磁化

图 4 检测设备连接

2.3  检测报告分析

根据检测波形显示，MsS1为脉冲发射点，负向W1、W2为弯头焊缝信号，正向W3、W4为弯头焊缝信号，均不作为分析对象。D1点位于弯头焊缝中间，作为分析对象。根据检测报告数据分析表显示（表 1），被检管道有效检测范围内负0.61 m发现疑似缺陷信号。图 5中D1点为脉冲发射负向存在疑似缺陷信号，表明缺陷在检测位置下方0.61 m处。

表 1 检测报告数据分析表

图 5 检测波图谱

2.4  检测缺陷验证

为验证检测结果的准确性，对缺陷位置进行复检。拆除弯头处保温层，发现检测位置下方0.61 m弯头处外表面存在点腐蚀（图 6）。通过超声测厚仪复检，最大腐蚀深度为3 mm，轴向缺陷长度最大可达55 mm（图 7），该缺陷在当前设计压力下不可接受，存在较大安全隐患。通过实践验证，磁致伸缩超声导波检测技术在储气库管道检测中具有较高的精准度和可靠性。

图 6 缺陷弯头

图 7 缺陷特征

3  结语

（1）实践表明，磁致伸缩超声导波检测技术在储气库管道检测中具有长距离、高效率、精度高、全覆盖的独特优势，可实现对带包裹层和隐蔽遮挡区域管道的快速检测，显著提高隐患排查效率，为储气库复杂工艺管道检测提供新的解决方案。

（2）实际应用中，被检管道的焊缝、接头、支撑等固有特征部位产生的导波反射信号对检测结果有一定影响。检测人员需熟知检测管段特征，提前识别排查，避免对正常反射信号的干扰。

（3）目前磁致伸缩超声导波检测技术可快速定位管道缺陷位置，但不能客观反映缺陷类型和缺陷大小，还需其他辅助检测手段。

参考文献：

[1]张静，张玲. 无损检测技术[M].北京：机械工业出版社，2023.

[2]邢洁荣，刘广业，魏晓磊，等.埋地管道超声导波检测技术应用与研究[J].中国设备工程，2024，554(S2)：210-213.

[3]薛建虹，黎宇，孙杰，等.在役油气管道超声导波腐蚀检测技术应用[J].石油化工腐蚀与防护，2021，38(01)：29-32.

作者简介：宋万磊，1985年生，本科，中级工程师，注册安全工程师，现任职大港油田公司天津储气库分公司运维三级工程师，主要从事储气库地面工艺完整性管理工作。联系方式：18222426736，songwanlei520@sina.com。