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主輸油管道腐蝕缺陷聲發(fā)射檢測(cè)
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眾所周知，使用周期長(zhǎng)的管道（MT）上的大多數(shù)事故都與腐蝕缺陷（CD）的形成和發(fā)展有關(guān)。但是，迄今為止，用于對(duì)腐蝕缺陷進(jìn)行檢測(cè)和分類以及隨后評(píng)估剩余壽命的明確方法。在這一點(diǎn)上，管道腐蝕過(guò)程的技術(shù)診斷問(wèn)題無(wú)疑是緊迫的。
與其他常見類型相比，局部電化學(xué)腐蝕的機(jī)制對(duì)于MT來(lái)說(shuō)似乎是最危險(xiǎn)的，因?yàn)辄c(diǎn)腐蝕缺陷的形成是一個(gè)較長(zhǎng)過(guò)程，可以持續(xù)數(shù)年，但同時(shí)對(duì)管道材料的破壞也很嚴(yán)重且無(wú)法預(yù)測(cè)[1]。在實(shí)踐中用于檢測(cè)管道運(yùn)輸設(shè)施腐蝕損壞的局部和整體無(wú)損檢測(cè)（NDT）方法存在許多重大局限性，無(wú)法充分預(yù)測(cè)存在現(xiàn)有缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。評(píng)估腐蝕條件的間接方法，例如電測(cè)量，金相研究和破壞性測(cè)試方法，研究了腐蝕的常見原因和保護(hù)方法。同時(shí)，沒(méi)有考慮點(diǎn)局部腐蝕缺陷發(fā)生的原因及其發(fā)展的動(dòng)力學(xué)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以有效地使用聲發(fā)射（AE）方法，該方法對(duì)由于腐蝕缺陷的形成和增長(zhǎng)而引起的結(jié)構(gòu)的各種局部敏感。檢測(cè)的目的是定位腐蝕缺陷并分析相應(yīng)聲發(fā)射的信息參數(shù)。為了評(píng)估檢測(cè)到的腐蝕損壞的危險(xiǎn)程度，還采用了局部無(wú)損檢測(cè)方法，例如滲透劑檢測(cè)和目視檢測(cè)，以及超聲波測(cè)厚和硬度測(cè)試。選擇具有局部腐蝕破壞高潛在危險(xiǎn)的典型技術(shù)石油管道的一部分作為研究對(duì)象。表1中列出了對(duì)象的參數(shù)，研究時(shí)該站點(diǎn)的使用壽命為24年。測(cè)量設(shè)備，使用INTERUNIS-IT公司24通道 A-Line 32D DDM串聯(lián)聲發(fā)射設(shè)備。根據(jù)適用于特定測(cè)試對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)程序[2]進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量通道以40米的平均間隔依次位于管道的上主線上，因此一個(gè)測(cè)量周期的檢測(cè)斷面長(zhǎng)度約為2 km。 表2給出了AE檢測(cè)系統(tǒng)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)和特性。AE傳感器，使用了工作頻率范圍為50~550 kHz的GT200寬帶傳感器。選擇性濾波器的工作頻帶為30-100 kHz。頻率的這種選擇決定了在遠(yuǎn)波區(qū)條件下線性定位方案的構(gòu)造。 圖1顯示了液壓測(cè)試期間管道加載的典型操作時(shí)間表。 |
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| 在第一次測(cè)量期間，負(fù)載達(dá)到0.7 Prab的值。 （2.2，大氣壓）記錄了泄漏。相應(yīng)的AE參數(shù)如圖2所示，可以清楚地看到泄漏力矩的發(fā)生以及隨后的壓降。 進(jìn)一步的分析表明，引起降壓的貫通泄漏是在點(diǎn)蝕型的局部腐蝕缺陷處形成的。圖中顯示了裂縫位置附近凹坑的相應(yīng)指示圖片（在何處？）。 從圖中可以看出，一些對(duì)比度最大的區(qū)域?qū)?yīng)于具有明顯穿透深度的凹坑，根據(jù)近似評(píng)估，該深度約為管道壁厚的60-70％。直線形式的缺陷分組可能表明在管道制造過(guò)程中，沿著軋制方向取向的非金屬夾雜物鏈上形成了凹坑。 |
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所顯示的AE檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)于對(duì)象加載到泄漏時(shí)刻的時(shí)間段。 AE事件總活動(dòng)的時(shí)序圖（圖3）顯示，在保持AE壓力的靜態(tài)區(qū)域中幾乎沒(méi)有變化。在壓力增加的區(qū)域，活動(dòng)水平也很低，最高可達(dá)4-5個(gè)脈沖/秒。同時(shí)，在圖4中，顯示了單個(gè)AE事件振幅的時(shí)間圖，可以看出，上升區(qū)域中振幅的最大值不超過(guò)40-50 dB，并且不存在結(jié)構(gòu)不均勻性裂縫形成和擴(kuò)展機(jī)制的高振幅離散峰特征。這一事實(shí)證實(shí)了在給定條件下凱塞爾效應(yīng)的實(shí)現(xiàn)，這包括在將物體反復(fù)加載到先前達(dá)到的應(yīng)力下時(shí)沒(méi)有AE的情況。然而，眾所周知的是，在裂紋萌生和擴(kuò)展期間沒(méi)有觀察到凱塞爾效應(yīng)。實(shí)際上，對(duì)于給定的研究目的，很早在載荷達(dá)到工作壓力水平之前就發(fā)生了腐蝕缺陷的破壞。因此，我們可以得出結(jié)論，在所考慮的示例中局部點(diǎn)蝕的發(fā)展機(jī)理并不伴隨裂紋的形成和增長(zhǎng)，這意味著評(píng)估AE源危險(xiǎn)程度的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)則不適用于這種情況。這樣就可以得出一個(gè)基本的結(jié)論，即在普遍接受的定期AE測(cè)試條件下，當(dāng)執(zhí)行典型的加載方案時(shí)，實(shí)際上直到達(dá)到工作壓力水平時(shí)才不會(huì)出現(xiàn)可能的局部腐蝕缺陷。但是，這一事實(shí)并不排除由于局部腐蝕損壞而導(dǎo)致物體損壞的可能性，這是在實(shí)驗(yàn)期間記錄下來(lái)的。 | |
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| 隨后的后處理模式顯示了圖中所示的信息通道和噪聲通道的一些差異（圖5）。圖5顯示了單個(gè)AE事件在振幅和持續(xù)時(shí)間內(nèi)的分布。 | ||
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| 圖5-單個(gè)AE事件的振幅和持續(xù)時(shí)間分布 | ||
| 可以看出，與無(wú)缺陷區(qū)域相比，在CD位置附近可以清楚地區(qū)分兩個(gè)區(qū)域。在所有實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)中都存在幅度相對(duì)較小的第一區(qū)域（40-50 dB。）和持續(xù)時(shí)間（最高100μs），對(duì)應(yīng)于在近波區(qū)域記錄的聲輻射的連續(xù)分量。持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)（最高500μs）的第二區(qū)域?qū)?yīng)于遠(yuǎn)離接收器（即，在遠(yuǎn)波區(qū)）的AE源。這可以通過(guò)將持續(xù)時(shí)間和幅度的特征值附近的單個(gè)AE事件進(jìn)行分組來(lái)間接判斷。由于在遠(yuǎn)離腐蝕破壞的通道中尚未發(fā)現(xiàn)此類規(guī)律性，因此有理由相信，在信息通道附近記錄的AE輻射是由于點(diǎn)蝕的發(fā)展所致。 考慮到第一次測(cè)量過(guò)程中物體被破壞和測(cè)試停止的事實(shí)，為了完成計(jì)劃中的技術(shù)石油管道檢查工作，有必要進(jìn)行第二次測(cè)量。在重復(fù)的測(cè)量周期中，使用與第一次測(cè)量相同的加載方案，而最大測(cè)試壓力為3.7 MPa。靜態(tài)區(qū)域的平均壓力保持時(shí)間約為20分鐘。 圖6顯示了有缺陷和無(wú)缺陷的MN區(qū)域的AE活動(dòng)的時(shí)間序列?？梢钥闯?，第一張圖的顯著特征是活動(dòng)的增長(zhǎng)與壓力的上升之間有著明顯的相關(guān)性。讓我們強(qiáng)調(diào)，當(dāng)達(dá)到Prab并進(jìn)一步增長(zhǎng)時(shí)，帶有腐蝕缺陷的信息通道和無(wú)缺陷區(qū)域中的“噪聲”通道之間會(huì)出現(xiàn)明顯的差異。 |
圖6-事件的時(shí)間序列
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圖6-事件的時(shí)間序列
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| 從圖7所示的幅度的時(shí)間依賴性來(lái)看，可以看到AE事件以及活動(dòng)的能量特征在對(duì)應(yīng)于工作壓力水平附近的載荷圖的靜態(tài)部分的時(shí)間段內(nèi)具有最大值。 | ||
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| 圖7-AE事件幅度的時(shí)間關(guān)系 | ||
| 通過(guò)能量參數(shù)檢查AE事件分布圖（如圖8所示），對(duì)于有缺陷和無(wú)缺陷區(qū)域，再次清楚地將其劃分為兩個(gè)區(qū)域。在這種情況下，即使在較高的負(fù)載值下，AE輻射的一般性質(zhì)仍保持低振幅，平均水平不超過(guò)50 dB，這與首次測(cè)量的結(jié)果（在達(dá)到Pwork之前）以及分別假設(shè)在近波和遠(yuǎn)波區(qū)域中產(chǎn)生的AE通量的兩個(gè)分量有關(guān)... | ||
 圖8-AE事件的能量參數(shù)分布圖 |
 圖8-AE事件的能量參數(shù)分布圖 |
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| 通過(guò)對(duì)聲發(fā)射信息參數(shù)的分析，可以得出結(jié)論，腐蝕缺陷形成過(guò)程中聲輻射的主要信息表現(xiàn)在工作壓力水平附近。這使我們有理由相信，腐蝕損壞的AE診斷不是在技術(shù)檢查期間有效地進(jìn)行，而是在監(jiān)視模式下（即在當(dāng)前操作的條件下）有效地進(jìn)行。 在檢查管道的缺陷部分時(shí)，根據(jù)AE控制的結(jié)果，在絕緣涂層破裂的地方發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)烈的局部腐蝕。在深孔腐蝕區(qū)域的背景下，還發(fā)現(xiàn)了滲透深度高達(dá)80％的孔。 最后，我們提出了有關(guān)工作的主要結(jié)論：
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