顾 颖

(天华化工机械及自动化研究设计院有限公司，甘肃 兰州 730060)

1 研究目的

管线保温层下腐蚀、支撑座腐蚀和防溢堤腐蚀等问题在国内石化厂球罐区都曾发生过腐蚀造成的泄漏事件[1]。这些容易腐蚀的管线区段因为包覆材料或防溢堤混凝土老化与破损的问题使得水蒸气得以接触到管线外壁，使管壁腐蚀速率较其它裸管段要快，再加上日常目视巡检难以发现这些问题的存在，因此急需一项无损检测方案来达到有效检测，在管线发生破管泄漏或者严重腐蚀前便能提供给管线使用单位腐蚀发生的位置与严重程度的信息。

本文针对球罐区的包覆管线与穿越防溢堤管线进行探讨，主要内容方案有以超声导波检测技术作为腐蚀快筛，对分布较大范围的管线找出腐蚀热点区域；如保温层下腐蚀则配合拆除局部包覆材料目视检查作腐蚀深度评估；如防溢堤内部的管线腐蚀则以定量电磁超声波在不拆除防溢堤的前提下进行腐蚀深度评估；插管部位则以射线数字图像的轮廓分析法评估保温层下腐蚀的剩余壁厚是否符合使用单位的所需管壁厚度。

2 球罐区无损检测技术有效性

2.1 超声导波管线腐蚀快筛

超声导波在单纯的金属管在线传递时，因不会发散也不易衰减，因此长距离传送超声波的能量作为长距离管线腐蚀快筛的检测方法。相对于传统超声波仅局部检测探头下方管壁腐蚀，超声导波技术平均可一次检测环状探头前后方各30 m，将环状探头安装于管线一处激振出超声导波在线传递，同时用相同环状探头接收长距离范围内各管线特征的回波信号，信号处理器可将信号处理后并传至计算机进行分析，由频率特性的变化以判定为管线固有特征或者为腐蚀现象。

2.2 轮廓射线检测技术

球罐区包覆管线有许多小尺寸插管，插管周围包覆材料较一般主管的包覆材料容易破损，且大多插管配置朝上，若有包覆破损处则容易受到水蒸气进入包覆材料与金属管壁之间，轮廓射线检测技术是一种利用辐射线照射包覆管线与一颗固定尺寸的比较钢球投影至底片上成像，针对管径小于0.2 m，射线投影于底片的对比度以及影像的放大仍可有效为现场包覆插管处进行包覆下腐蚀的检测。

2.3 定量电磁超声波检测技术

防溢堤界面腐蚀的检测可以采用定量电磁超声波法，以电磁超声波中的磁致伸缩效应在管线或平板上激振出可进行定量检测的超声波SH0模态，将声阻抗与钢管相近的铁磁性带固定于钢管上，再利用线圈产生外部交变磁场，使用一静态磁场外加电磁感应产生磁偏量所形成的磁致伸缩效应激发频率范围为100 kHz～200 kHz的单一且非频散SH0模态沿着管线纵向传递。利用腐蚀所产生的回波信号振幅来分析与计算出腐蚀深度。

3 球罐区管线腐蚀检测案例

3.1 保温层包覆下管支撑腐蚀检测

球罐区包覆管线腐蚀发生于管支撑的部位也比较常见，管线支撑座类型一般采用焊接式支撑座或者夹持式支撑座，支撑座位置的包覆材料因为支撑座的几何形状，容易使包覆材料难以完善包覆，包覆下腐蚀也就更容易发生于支撑座附近。针对夹持式支撑座，如果仅为金属管夹直接接触管壁则会对管线传递的超声导波产生相当大的反射信号，对该管支撑腐蚀的检测会有相当的困难。为了解管夹处管壁发生严重腐蚀时，超声导波会产生的反射特性，在管线上，由超声导波信号产生器在压电探头数组上产生18 kHz～34 kHz的超声波于管线传递，经测，该腐蚀深度超过80%管壁正常部位厚度。由本案例结果可见，超声导波检测可有效快筛球罐区夹持式支撑处是否有腐蚀现象，可提供管支撑腐蚀轻度、中度与严重等三级的评估，但无法直接以信号特性直接判定为管线破孔泄漏的位置。

3.2 防溢堤管线超声导波检测

球罐区管线在槽区防溢堤内分布通常会汇集于某一面墙后穿墙而出，在穿越防溢堤时若待测管线为保温包覆管线则管线会先通过约0.2 m厚的混凝土前墙然后为约1 m的土壤层，最后再通过0.2 m厚的后墙[2]。管线表面若与混凝土直接接触则在界面处会产生约 18%～20%的反射信号，若为保温包覆管线则穿墙界面处并无反射回波产生，若为防腐蚀带包覆管线则穿墙界面会产生5%～8%反射信号，穿越防溢堤管线状况属于后两者，穿墙界面处有腐蚀发生时，其腐蚀反射回波信号不会被穿墙界面反射波给遮蔽住，使得超声导波检测防溢堤管线界面腐蚀更具可能性。

3.3 防溢堤腐蚀定量电磁超声波检测

球罐区防溢堤针对为数众多的管线可以由超声导波检测进行腐蚀状况的快筛，然而有许多防溢堤并无法立即开挖处理腐蚀管线，而超声导波腐蚀快筛仅能提供管线使用单位轻度、中度或严重腐蚀等三级区分。当超声导波信号呈现防溢堤内管线有中度腐蚀或严重腐蚀信号时，使用单位往往会更需要寻求其他无损检测方法来提供管线腐蚀结果。定量电磁超声波 QEUT便扮演着腐蚀深度定量的角色[3]。检测人员在防溢堤外部管线安装铁磁带于管线外壁，信号产生器连接QEUT探头上的线圈与铁磁带感应产生往防溢堤方向传递的电磁超声波，利用QEUT探头沿管线圆周方向移动，每移动一步，超声波信号便被记录一个扫描信号，最终汇集成扫描信号图。对于难以进入的管线区段，电磁超声波虽然检测距离不长，但对于腐蚀深度定量较准确，能与超声导波检测技术产生互补作用。

4 结论

石油化工企业中设备与管线的安全是生产的基本保障。本文针对球罐区包覆管线、管支撑部位以及穿越防溢堤管线等腐蚀发生高风险的区域，提出相关有效性无损检测技术应用，探讨基本使用原理。0.2 m以下插管部位可采用射线轮廓检测技术，在不用拆除包覆材前提下，建立各插管部位的腐蚀底片显像，包覆管线支撑座腐蚀以及防溢堤界面腐蚀可在拆除局部包覆材料条件下采用超声导波检测法针对众多腐蚀高风险区进行腐蚀快筛，找出轻度、中度与严重腐蚀点的位置与方位。若管支撑部位或防溢堤内管线出现超声导波腐蚀信号，可搭配定量电磁超声波检测，以较高频的超声波检测分析出腐蚀点深度，此三种无损检测技术相互搭配使用，可有效检测在球罐区分布的众多管线，了解管线腐蚀点位置与严重程度。