一种金属管道腐蚀检测、无损检测方法。利用瞬变电磁技术（ＴＥＭ），在不开挖、不破坏防腐层、不影响管道正常运行的情况下，对管道平均壁厚进行检测。其特征在于：其它条件相同，管壁厚度不同的金属管道在归一化的脉冲瞬变响应曲线上具有明显的时间可分性。通过对已知壁厚的标定及反演模拟的手段，得出被测管段的管壁厚度。一种金属管道腐蚀检测、无损检测的系统装置。利用金属管道管壁厚度ＴＥＭ检测方法设计制作的虚拟仪器，数据采集器采用瞬变电磁仪，仪器控制、数据处理和结果表达则用计算机软件来实现。使得仪器扩展性增强、更新速度加快，可实时地进行复杂的数据处理分析。可广泛应用于石油、石化、燃气、电力、供水等行业的防腐保温管道的腐蚀检测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属管道平均管壁厚度的腐蚀检测、无损检测、瞬变电磁地球物理方法技术。
技术介绍
国内外检测埋地管道管壁厚度的主要工作流程仍然是开挖一剥去防腐(保温)层一 一超声测厚仪测量~^包覆——回填。显然，这是一种破坏性检测方法，而且检测数据的代 表性、评估结论的可靠性受开挖(抽样)点数及其分布范围的影响。同时，开挖检测的成本 和对环境造成的破坏往往也是难以接受的。管内检测方法虽然较直观，但它不仅对管道的建设条件以及管径大小和管路平直程度有 严格要求，还需要被检管道预先设置有发射——回收探头的装置并已经做过清管处理，而且 也不可能做到"不影响管道正常运行作业"。因此，对于大多数已建成并且需要检测的地下 管道，管内检测手段难以实施。1.国外针对地下管道管体腐蚀的地面检测技术1. 1 "N0PIG"技术德国FINO AG公司2002年发布的"NOPIG"技术是一种可在地面通过检测埋地管道金属损 失率评价管道腐蚀程度的方法，该方法依据的是频率域电磁原理。NOPIG的意思是"非管内检测"。实际上，该方法就是在地面进行的不开挖检测手段。检 测系统包括车载发射机、接收器、数据处理器三个组件。发射机连接在管体与大地之间，可 以输出从低频到高频的大功率检测信号；接收器由装置在一个半圆状支架上的阵列式多路磁 传感器组成，以便在不同的位置接收管道的磁场信号，然后由数据处理器算出某个频率信号 激励时的"管中等效电流中心"位置。在高频检测条件下，由于趋肤效应，信号电流分布在管壁外表，等效电流中心基本上与 管道轴心一致；在低频检测条件下，信号电流分布与管体金属分布状态有关，等效电流中心 偏离管道轴心，向金属分布重心偏移。因此，可以依据高、低频检测条件下等效电流中心相 对偏移情况来判断管体腐蚀缺陷的位置。NOPIG可以利用其相应的软件计算金属损失率，据称 检出下限为25%,但没有检测精度或验证符合率的报道。该方法采用"等效电流"数学模型，理论欠严谨。由于必须使用高频信号，因此抗非目 标干扰能力差，只适用于"单管"环境。检测时需要在每个测点上通过"扫频式"观测过程 来确定"等效电流中心可分辨"的高、低频率值，不仅检测效率低，而且测点之间可对比性 差。设备笨重，适宜于在平坦和通过性较好的地区应用。对于我国绝大多数城市、油田、工 厂、矿区已建成运行的复杂分布而又欠规范的地下管网而言，适用性很差。2. 国内针对地下管道管体腐蚀的地面检测技术 2. 1地下金属管道腐蚀状况的地面电测量方法中国地质大学刘崧教授等专利技术了此项地下金属管道腐蚀状况的地面电测量方法，在检测 管道两侧垂直管道方向分别布置发射电极AB及接收电极MN，通过改变发射频率进行交流电位差振幅和相位测量，根据相位频谱曲线上管道异常幅值的大小确定管道是否腐蚀及腐蚀程度。 金属管道腐蚀相当于管道截面积减小，这会使得在地面上检测的振幅频谱和相位频谱异 常，幅值变小，金属管道腐蚀越严重，管道可导电截面积减少越大，振幅频谱和相位频谱异 常幅值也就越小。本方法对管道周围环境要求较强，在两倍收发距内不应有其它金属管道，目前尚无专用 仪器。适用于长输管道的检测，城市、油田管道检测不适用。
技术实现思路
-目前，各种已知的非开挖管体腐蚀检测技术都存在着各种缺陷和不足，金属管道管壁厚 度TEM检测方法提供了又一种非开挖管道壁厚检测的方法和途径。国内尚没有不通过开挖手段检测埋地管道腐蚀状况的专用检测仪器。G13H管道腐蚀智能检 测仪是应用金属管道管壁厚度TEM检测方法设计制造的专用管道腐蚀检测系统装置。它是一套 虚拟仪器，在地面检测评价埋地管道腐蚀状况，不影响管道正常运行，不需要开挖或剥覆防 腐层即可检测管道平均管壁厚度，并可在现场对埋地管道进行实时评价，因此它是一项创新 检测技术。适用于石油、石化、燃气、电力、供水等行业金属管道的检测。 技术方案管道壁厚TEM检测方法和GBH管道腐蚀智能检测仪利用TEM (瞬变电磁)手段检测评价 金属管道的剩余管壁厚度，不开挖或剥覆防腐层、不与管道直接接触、不影响管道正常运行。 方法的核心问题有两个 一是采用高灵敏度、高稳定性、高抗干扰能力的数据采集系统检测 管道的综合物理特性所发生的微小变化，二是利用不同目标体的瞬变响应具有时间可分性的 特点来识别并研究被测管段的腐蚀程度。 '在传感器发射回线中加载稳定激励电流，建立起一次磁场，瞬间断开激励电流便形成了 一次磁场"关断>'脉冲。此一随时间陡变的磁场在管体中激励起随时间变化的"衰变涡流"， 从而在周围空间产生与一次磁场方向相同的二次"衰变磁场"，二次磁场穿过传感器接收回 线中的磁通量随时间变化，在接收回线中激励起感生电动势，利用数据采集器观测到用激励 电流归一化的二次磁场衰变曲线一瞬变响应。归一化的脉冲瞬变响应特征主要取决于被测管段金属管体的埋深、管径、壁厚、电导率、 磁导率以及管内输送物质的电导率、磁导率、介电常数。除此之外，防腐层的厚度、防腐介 质的介电常数和体电阻率，围土介质的电导率、磁导率、介电常数等也会对归一化的脉冲瞬 变响应产生影响。金属管体与防腐层以及围土介质的电磁特性差异显著，其它条件相同，管 壁厚度不同的金属管道在归一化的脉冲瞬变响应曲线上具有明显的时间可分性。在信噪比足 够高的情况下，可以划分出被测管段所对应的响应时窗。在所划分出的瞬变响应时窗范围内， 通过反演模拟的手段，确定瞬变时间常数，继而得出被测管段的管壁厚度。 附图说明-图l检测方法原理检测点覆盖的管段长度近似等于传感器发射回线边长与二倍管道中心埋深之和(L+2h)。 图2:金属管道管壁厚度TEM检测方法系统装置~~"GBH管填腐蚀智能检测仪框图 图3金属管道管壁厚度TEM评价方法工作流程图4解算方法理论模型图5:不同壁厚管道正演响应曲线图6:试验管道实测曲线图7试验管道管壁厚度检测结果对比具体实施例方式金属管道管壁厚度TEM检测方法，其具体实施方式是按下列步骤进行-1) 工作前的准备使用管道定位及其相关方法，确定管道地表中心位置，中心埋深，确 定两倍中心埋深范围内无其它金属管道以及三通、拐点等特征点；根据现场情况确定检测基 本点距，传感器大小；对于已知的管道异常点段(例如防腐层破损点)，同时确定其位置列 入测点；2) 传感器水平放置在管道中心正上方，检测段长度如图l所示，近似等于传感器发射回 线边长与二倍管道中心埋深之和(L+2h)。使用电缆连接发射回线与数据采集器发射端、接 收回线与数据采集器接收端；3) 打开数据采集器发射机、接收机、控制用计算机，进行通讯连接。以下各步骤如图2;4) 设置管道参数、传感器参数、发射频率，调整发射电流；5) 数据采集，保存。为保证数据的可靠性，每一测点应重复检测三次；6) 进行下一测点的数据采集；7) 所测测点应有至少一处做为已知点开挖检测，使用超声测厚仪，确定管道壁厚。8) 如图3，对所测数据整理，抵制干扰，以巳知点为标定点，设置管道参数，选择评价 参量，通过反演模拟的手段，确定瞬变时间常数，继而得出被测管段各检测点的平均管壁厚 度。9) 对于在检测中发现的异常点段，在异常点两侧及异常点处加密观测，直至确定异常。 GBH管道腐蚀智能检测仪是一种利用金属管道管壁厚度TEM检测方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种金属管道腐蚀检测、无损检测方法。其特征在于：在传感器发射回线中加载稳定激励电流，建立起一次磁场，瞬间断开激励电流形成一次磁场“关断”脉冲。此一随时间陡变的磁场在管体中激励起随时间变化的“衰变涡流”，从而在周围空间产生与一次磁场方向相同的二次“衰变磁场”，接收回线中激励起二次“衰变磁场”产生的感生电动势，利用数据采集器观测到用激励电流归一化的二次磁场衰变曲线－瞬变响应。归一化的脉冲瞬变响应特征主要取决于被测管段金属管体与防腐层以及围土介质的电磁特性，金属管体与防腐层以及围土介质的电磁特性差异显著，其它条件相同，管壁厚度不同的金属管道在归一化的脉冲瞬变响应曲线上具有明显的时间可分性。在信噪比足够高的情况下，可以划分出被测管段所对应的响应时窗。在所划分出的瞬变响应时窗范围内，通过对已知壁厚的标定及反演模拟的手段，得出被测管段的管壁厚度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李永年，李晓松，尚兵，
申请(专利权)人：李永年，李晓松，尚兵，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]
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