CN110632167B - 一种用于化工管路在线检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及检测方法，更具体的说是一种用于化工管路在线检测方法，包括对管道失效模式进行分析，梳理出该化工管道缺陷类型和失效模式情况形成总结报告；分析各检测技术的技术优势及检测与监测环境，确定对应的缺陷类型及失效类型；对管道缺陷类型和失效模式进行针对性测量；将电磁超声传感器、超声导波传感器安装在管路系统上，采用无线传输技术控制激励接收装置和传输检测数据，监测数据存储在云服务器中；针对性测量为采用超声导波检测对直管段进行缺陷扫查和整体评估；针对性测量为采用电磁超声对直管段、弯头、变径进行腐蚀、冲蚀缺陷定量和管壁内分层、气泡检测。

Description

一种用于化工管路在线检测方法
技术领域
本发明涉及检测方法，更具体的说是一种用于化工管路在线检测方法。
背景技术
管道在工业领域应用广泛，但是由于工业管路服役环境复杂，服役过程中易于产生腐蚀、裂纹等缺陷，形成安全隐患。为了防止工业事故的发生，需要对在役管道进行定期检测或实时监测，及时了解管道的“健康状况”。化工管路缺陷类型和失效模式众多、复杂，采用单一的无损检测技术难以对其健康状况进行全面的检测评估；如何将不同检测技术的技术优势进行有效的处理和整合，使得不同检测技术的“化验单”融合成一个完整的“体检报告”是目前面临的主要问题，本发明的研究方案是为了有效地解决这个问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于化工管路在线检测方法，可以将不同检测技术的技术优势进行有效的处理和整合，针对管路的失效形进行检测。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种用于化工管路在线检测方法，包括以下步骤：
步骤一：对管道失效模式进行分析，梳理出该化工管道缺陷类型和失效模式情况形成总结报告；
步骤二：分析各检测技术的技术优势及检测与监测环境，确定对应的缺陷类型及失效类型；
步骤三；对管道缺陷类型和失效模式进行针对性测量；
步骤四：将电磁超声传感器、超声导波传感器安装在管路系统上，采用无线传输技术控制激励接收装置和传输检测数据，监测数据存储在云服务器中。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于化工管路在线检测方法，所述缺陷类型与失效模型分为：直管段缺陷类型与失效模式；弯头、变径部位缺陷类型与失效模式；焊缝缺陷类型与失效模式；法兰缺陷类型与失效模式。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于化工管路在线检测方法，所述检测技术包括超声导波检测技术、电磁超声检测技术、漏磁检测技术、涡流检测技术和相控阵检测技术。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于化工管路在线检测方法，所述针对性测量为采用超声导波检测对直管段进行缺陷扫查和整体评估。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于化工管路在线检测方法，所述针对性测量为采用电磁超声对直管段、弯头、变径进行腐蚀、冲蚀缺陷定量和管壁内分层、气泡检测。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于化工管路在线检测方法，所述针对性测量为采用漏磁检测对直管段腐蚀、部分裂纹缺陷进行检测。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于化工管路在线检测方法，所述针对性测量为采用涡流检测对直管段表面裂纹缺陷进行检测。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于化工管路在线检测方法，所述针对性测量为采用相控阵检测对焊缝、法兰和螺栓连接处缺陷进行检测。
本发明一种用于化工管路在线检测方法的有益效果为：
本发明一种用于化工管路在线检测方法，可以针对管道缺陷类型和失效模式进行针对性测量，利用智能监测云平台配合在线监测系统，实现远程操控，且经过长时间的检测数据变化，可测量出管道腐蚀速率，预算管道寿命。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的化工管路在线检测方法流程图；
图2是本发明的管道内壁氧化层磨损缺陷模拟加工板示意图；
图3是本发明的焊缝腐蚀及焊缝附近管壁点蚀缺陷模拟加工板示意图；
图4是本发明的测厚检测结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式一：
下面结合图1-4说明本实施方式，一种用于化工管路在线检测方法，包括包括以下步骤：
步骤一：对管道失效模式进行分析，梳理出该化工管道缺陷类型和失效模式情况形成总结报告；
步骤二：分析各检测技术的技术优势及检测与监测环境，确定对应的缺陷类型及失效类型；
步骤三；对管道缺陷类型和失效模式进行针对性测量；
步骤四：将电磁超声传感器、超声导波传感器安装在管路系统上，采用无线传输技术控制激励接收装置和传输检测数据，监测数据存储在云服务器中；参见附图1为本发明的一种实施方式的用于化工管路在线检测方法示意图总体流程图。
具体实施方式二：
下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述缺陷类型与失效模型分为：直管段缺陷类型与失效模式；弯头、变径部位缺陷类型与失效模式；焊缝缺陷类型与失效模式；法兰缺陷类型与失效模式；某一化工管道在服役过程中，缺陷类型和失效模式众多、复杂，通过查阅资料、总结工业管道现场检测情况，梳理出该化工管道缺陷类型和失效模式情况，主要存在管道内壁氧化层磨损，焊缝本体腐蚀，焊缝附近管壁点腐蚀、穿孔，法兰对接面腐蚀缺陷等失效类型。
具体实施方式三：
下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式二作进一步说明，所述检测技术包括超声导波检测技术、电磁超声检测技术、漏磁检测技术、涡流检测技术和相控阵检测技术；研究现有的检测技术对管道检测的适用范围、检测能力等，梳理不同部位典型的检测技术及其优缺点，分析现有技术监测管道的可行性。由于现场管道服役情况复杂，人工检测难度大，因此难以频繁进行实际检测。为了获取足够的数据，根据失效件的失效模式加工各类标准试块，如图2，图3所示，图2为试块模拟管道内壁氧化层磨损缺陷情况；图3模拟焊缝腐蚀及焊缝附近管壁点腐蚀缺陷情况；根据化工管路的运行条件搭建化工管路运行系统模型，利用加工试件和搭建化工管路运行系统模型进行检测技术实验验证。
具体实施方式四：
下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式三作进一步说明，所述针对性测量为采用超声导波检测对直管段进行缺陷扫查和整体评估。
具体实施方式五：
下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式三作进一步说明，所述针对性测量为采用电磁超声对直管段、弯头、变径进行腐蚀、冲蚀缺陷定量和管壁内分层、气泡检测。
具体实施方式六：
下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式三作进一步说明，所述针对性测量为采用漏磁检测对直管段腐蚀、部分裂纹缺陷进行检测。
具体实施方式七：
下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式三作进一步说明，所述针对性测量为采用涡流检测对直管段表面裂纹缺陷进行检测。
具体实施方式八：
下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式三作进一步说明，所述针对性测量为采用相控阵检测对焊缝、法兰和螺栓连接处缺陷进行检测。
本发明的一种用于化工管路在线检测方法，其工作原理为：
参见附图1为本发明的一种实施方式的用于化工管路在线检测方法研究方案示意图总体流程图；
一、某一化工管道在服役过程中，缺陷类型和失效模式众多、复杂，通过查阅资料、总结工业管道现场检测情况，梳理出该化工管道缺陷类型和失效模式情况，主要存在管道内壁氧化层磨损，焊缝本体腐蚀，焊缝附近管壁点腐蚀、穿孔，法兰对接面腐蚀缺陷等失效类型。
二、研究现有的检测技术对管道检测的适用范围、检测能力等，梳理不同部位典型的检测技术及其优缺点，分析现有技术监测管道的可行性。
三、由于现场管道服役情况复杂，人工检测难度大，因此难以频繁进行实际检测。为了获取足够的数据，根据失效件的失效模式加工各类标准试块，如图2，图3所示，图2为试块模拟管道内壁氧化层磨损缺陷情况；图3模拟焊缝腐蚀及焊缝附近管壁点腐蚀缺陷情况。根据化工管路的运行条件搭建化工管路运行系统模型。
四、利用加工试件和搭建化工管路运行系统模型进行检测技术实验验证。
实验一：采用500kHz的磁致伸缩扭转导波传感器对焊缝本体腐蚀缺陷进行检测，将磁致伸缩带平行于焊缝贴在试验样板上，距离焊缝150mm。磁致伸缩超声导波垂直于焊缝传播，遇到焊缝时形成反射信号，通过接收焊缝回波信号分析焊缝腐蚀情况。相同的激励参数，完整焊缝的回波信号幅值明显大于一侧余高磨平焊缝的回波信号幅值。在传感器一侧安装编码器，记录传感器的运动轨迹与位置，能够通过成像算法对焊缝腐蚀状况进行更加直观的描述，焊缝余高磨平处颜色明显较暗；
实验二：采用1MHz的磁致伸缩扭转导波传感器对焊缝附近点蚀缺陷进行检测，将磁致伸缩带平行于焊缝贴在试验样板上，距离焊缝150mm。磁致伸缩超声导波垂直于焊缝传播，遇到焊缝时形成反射信号，通过接收焊缝回波信号分析焊缝腐蚀情况。在传感器一侧安装编码器，记录传感器的运动轨迹与位置，能够通过成像算法对焊缝腐蚀状况进行更加直观的描述，焊缝附件通孔位置检测信号成像结果颜色明显较暗；
实验三：采用电磁超声测厚技术对测厚实验样板进行壁厚检测，样板参数如图2所示，电磁超声测厚结果如图4所示，在每个平底孔上方进行厚度测量，然后测量平底孔位置的壁厚，两组值做差即为孔深；实验结果表明，对于直径≥10mm的平底孔，采用电磁超声测厚技术能够进行准确的厚度测量，测厚精度到达10微米，符合技术要求；
实验四：采用涡流检测技术对铝板上的裂纹缺陷进行检测，缺陷尺寸为宽1mm，深2mm和长10mm；测量时线圈与裂纹无相对方向，即裂纹可代表纵向裂纹、周向裂纹和倾斜分布的裂纹。在无缺陷的两个位置和裂纹处分别进行检测，传感器移动至裂纹处，信号幅值明显增大。即采用涡流检测技术能够对宽1mm、深2mm的裂纹缺陷进行检测，符合技术要求；
实验五：采用奥林巴斯超声相控阵检测系统对含有法兰对接面腐蚀的化工管路进行检测。将超声相控阵传感器放置在法兰侧面，通过控制超声波入射角度，对传感器正下方法兰区域进行扫描。将传感器沿法兰圆周移动，可对整个法兰进行扫描检测。在扇形扫描区域能够清晰看到探头正下方区域的伤损情况。
考虑到电磁超声测厚、漏磁和涡流检测机理的相似性，可将上述三种检测技术融合，设计同时能够实现电磁超声测厚、漏磁和涡流检测功能的传感器及其激励装置，对直管段裂纹缺陷进行检测，对直管段腐蚀缺陷进行检测和定量。电磁超声可弥补漏磁检测无法对腐蚀缺陷定量的不足，漏磁检测可弥补涡流检测深度小的不足，涡流检测可弥补漏磁检测对裂纹分布角度有要求的不足，三者互补将电磁超声传感器、超声导波传感器安装在管路系统上，采用无线传输技术控制激励接收装置和传输检测数据，监测数据存储在云服务器中，并能够通过平板、手机等设备进行数据查看；电磁超声传感器采用电磁场耦合超声波，非接触式测量，能够通过磁铁吸附在管道表面，对管道完全无损伤，且能够通过长期测量管道壁厚变化测量管道腐蚀速率，预测寿命；磁致伸缩导波传感器长期安装在管道上，期间定期进行缺陷检测；将积累的检测数据进行综合分析，能够有效地提高检测方法的灵敏度。对磁致伸缩导波检测数据，采用差分自适应滤波算法进行处理，能够有效提高识别缺陷的能力。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种用于化工管路在线检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：对管道失效模式进行分析，梳理出该化工管道缺陷类型和失效模式情况形成总结报告；
步骤二：分析各检测技术的技术优势及检测与监测环境，确定对应的缺陷类型及失效类型；
步骤三；对管道缺陷类型和失效模式进行针对性测量；
步骤四：将电磁超声传感器、超声导波传感器安装在管路系统上，采用无线传输技术控制激励接收装置和传输检测数据，监测数据存储在云服务器中；
所述缺陷类型与失效模型分为：直管段缺陷类型与失效模式；弯头、变径部位缺陷类型与失效模式；焊缝缺陷类型与失效模式；法兰缺陷类型与失效模式；
所述检测技术包括超声导波检测技术、电磁超声检测技术、漏磁检测技术、涡流检测技术和相控阵检测技术；
所述针对性测量为采用超声导波检测对直管段进行缺陷扫查和整体评估；
所述针对性测量为采用电磁超声对直管段、弯头、变径进行腐蚀、冲蚀缺陷定量和管壁内分层、气泡检测；
所述针对性测量为采用漏磁检测对直管段腐蚀、部分裂纹缺陷进行检测；
所述针对性测量为采用涡流检测对直管段表面裂纹缺陷进行检测；
所述针对性测量为采用相控阵检测对焊缝、法兰和螺栓连接处缺陷进行检测。
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