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1 无损检测技术概述及其在天然气管道中的作用

1.1 无损检测技术概述

无损检测技术是一种在不损坏被检测对象使用性能及结构特征的前提下，借助声、光、电、磁等介质对被检测对象中是否存在结构缺陷或者材质不均匀等问题进行检测，并将缺陷的大小位置等信息进行判定显示的检测技术。无损检测技术的使用并不会对被检测对象造成任何结构上的损伤，同时也为结构缺陷的全面查找提供了一种全新的方式。除此之外，无损检测技术还可以应用于产品生产质量的监控工作中，能够有效防止因为产品生产质量不过关而引发的不利后果。目前，无损检测技术可以分为常规和非常规两类，其在诸多行业中都有着十分广泛的应用。

1.2 无损检测技术在天然气管道中的作用

一般情况下，在天然气的长输送管道投入运行3年后，就需要使用无损检测技术对管道整体进行检测。无损检测技术在天然气管道内的应用能够在不损坏天然气管道的结构性能及维持其正常运输状态的基础上，对天然气管道的内部和外部缺陷进行全面的检测，极大降低了天然气管道的维护成本。此外，无损检测技术的使用可以实时反馈天然气管道的缺陷位置等信息，以便相关维护人员采取针对性的措施弥补天然气管道的结构缺陷，继而提高天然气管道的总体防护能力。因此，天然气输送环节的安全性就得到了较大的保障，极大地降低了因为天然气管道腐蚀原因而造成的泄漏甚至是爆炸事故发生的概率。

2 无损检测技术在天然气管道中的实际应用

2.1 射线无损检测技术

射线无损检测方式是将电磁辐射能量和电磁波作为检测介质，在射线穿透被检测对象后，与被检测对象内部的材料介质发生相互作用，同时这种相互作用会因为物质性质之间的差异而表现不同，从而得到程度各异的感光，获取检测位置的管道缺陷影像，然后对影像进行有效分析，就可以得出该位置存在缺陷与否及缺陷的具体信息。该项技术可以应用于范围较小且相对复杂的缺陷检测中，其最终检测得到信息的可靠性也相对较高。该技术主要用于检测天然气管道的气焊、电弧焊等焊接工作的接头，其能够在局部厚度条件较差及气孔的缺陷检测中获得优秀的检测效果，最终得到的缺陷信息包含了缺陷数量、大小、位置等。但该技术在具体的应用过程中也存在着使用上限的限制，即射线管功率数值会影响检测结果，并且照相的角度会直接影响检测结果的可靠程度。另外，由于射线自身存在着一定程度的辐射，工作人员在使用过程中需要做出适当的防辐射处理。

2.2 远场涡流无损检测技术

在天然气的铁磁性管道中会出现一种独有的远场涡流现象，这是一种可以穿透管壁的低频率涡流，以此为基础诞生的远场涡流无损检测技术，探测设施主要由和管道同轴的激励和检测螺线管线圈构成。一般情况下，当使用该设施进行检测时，检测线圈的位置通常位于距离激励线圈约两倍天然气管道内部直径及以上的远场区域内。和常规的涡流检测技术相比，远场涡流无损检测技术极大地克服了趋肤效应。而且与其他性质的无损检测技术相比，远场涡流无损检测技术能够全面检测天然气管壁外表面上存在的缺陷，并且外界因素对其检测工作的影响程度较低。但是需要注意的是，该项无损检测技术信号较为微弱，检测速度和效率相对较低，这也正是该项技术发展速度缓慢的主要原因。当前国外的企业已经制造出该项无损检测技术的产品并投入使用，如Russell公司制造出的See Snake远场涡流无损检测设施（见图1），其对天然气管道的缺陷检测精度达到了5%。

图1 Russell公司See Snake远场涡流无损检测设施

2.3 电磁超声无损检测技术

天然气管道在运行的过程中，除了因为腐蚀等原因产生管道结构缺陷，在制造和焊接的环节中也会产生裂纹缺陷。电磁超声无损检测技术对天然气管道的裂纹缺陷检测具有十分良好的效果，该方式基于电动力学领域的相关知识，其工作原理见图2。首先，在导电金属的表面上放置激励线圈，线圈会因为自身的交变磁场对金属产生作用，并在其表面层内感应出涡流。其次，涡流可以和位于试件上的另一处恒定外磁场产生相互作用，最终产生与涡流频率完全一致的超声波。上述过程的逆转便是超声波的接收过程。电磁超声无损检测设施主要包括电磁超声换能器、激励和接收装置三个组成部分。该项无损检测技术可以根据换能器线圈形状和布置方面的差异，灵活地产生包含水平剪切波、表面波等的各类模型。该项无损检测方式的显著优势之一是检测速度较快，在管道中激发的超声波可以在短时间内围绕试件传播几周甚至十几周，显著缩短了整体检测工作所需要花费的时间。而且使用该项技术检测钢管纵向缺陷时，不需要旋转探头和工件。除此之外，该项无损检测技术所用设施机械结构较为简单。但是该技术的转化效率较低，且电磁超声辐射模式较宽，很容易受到提离的影响，制约了其发展。

图2 电磁超声无损检测技术原理图

2.4 磁粉无损检测技术

该项无损检测技术是借助铁磁性材料在磁场环境中被磁化后会在管道的表面缺陷位置产生磁漏，以此为基础对管道内部开展探伤处理。简而言之，就是将铁磁型材料放置在N极和S极之间，其周围会产生相应的磁力线，在铁磁性材料外观均匀的情况下，磁力线彼此之间会呈现相互平行的状态。相反的，如果天然气管道内部存在裂痕或气孔等缺陷问题，磁力线粒子在穿过这一位置时就会发生改变。分析通过磁力线发生改变的位置可以有效确定管道缺陷的具体位置。该项技术目前主要应用在天然气压力管道焊缝的无损检测中，其主要的检测仪器是便携式的磁轭探伤仪。

3 结束语

天然气管道的安全稳定运行对我国社会经济的稳定发展和人们的日常生活具有重要意义，但在其生产制造、运行过程中却会因为诸多因素的影响而出现裂纹等缺陷或者结构问题。无损检测技术可以在不损坏天然气结构特性及维持其正常运转的前提下，对其内外结构缺陷做出全面的检测和分析。磁粉无损检测、射线无损检测等作为目前最常用的无损检测技术，会随着相关领域的发展而逐渐完善，从而扩大无损检测技术的应用范围，更好地维护天然气管道的安全稳定运行。