渦流檢測技術(shù)是目前采用較為廣泛的管道無損檢測技術(shù),其原理為:當(dāng)一個線圈通交變電時,該線圈將產(chǎn)生一個垂直于電流方向(即平行于線圈軸線方向)的交變磁場,把這個線圈靠近導(dǎo)電體時,線圈產(chǎn)生的交變磁場會在導(dǎo)電體中感應(yīng)出渦電流(簡稱渦流),其方向垂直于磁場并與線圈電流方向相反。導(dǎo)電體中的渦流本身也要產(chǎn)生交變磁場,該磁場與線圈的磁場發(fā)生作用,使通過線圈的磁通發(fā)生變化,這將使線圈的阻抗發(fā)生變化,從而使線圈中的電流發(fā)生變化。通過監(jiān)測線圈中電流的變化(激勵電流為恒定值),即可探知渦流的變化,從而獲得有關(guān)試件材質(zhì)、缺陷、幾何尺寸、形狀等變化的信息。
渦流檢測技術(shù)可分為常規(guī)渦流檢測、透射式渦流檢測和遠(yuǎn)場渦流檢測。常規(guī)渦流檢測受到趨膚效應(yīng)的影響,只適合于檢測管道表面或者亞表面缺陷,而透射式渦流檢測和遠(yuǎn)場渦流檢測則克服了這一缺陷,其檢測信號對管內(nèi)外壁具有相同的檢測靈敏度。其中遠(yuǎn)場渦流法具有檢測結(jié)果便于自動化檢測(電信號輸出)、檢測速度快、適合表面檢測、適用范圍廣、安全方便以及消耗的物品少等特點(diǎn),在發(fā)達(dá)國家得到廣泛的重視,廣泛用于在用管道的檢測。
渦流檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn):(1)檢測速度高,檢測成本低,操作簡便;(2)探頭與被檢工件可以不接觸,不需要耦合介質(zhì);(3)檢測時可以同時得到電信號直接輸出指示的結(jié)果,也可以實現(xiàn)屏幕顯示;(4)能實現(xiàn)高速自動化檢測,并可實現(xiàn)永.久性記錄。
渦流檢測技術(shù)的缺點(diǎn):(1)只適用于導(dǎo)電材料,難以用于形狀復(fù)雜的試件;(2)只能檢測材料或工件的表面、近表面缺陷;(3)檢測結(jié)果不直觀,還難以判別缺陷的種類、性質(zhì)以及形狀、尺寸等;(4)檢測時受干擾影響的因素較多,易產(chǎn)生偽顯示。
(六)激光檢測技術(shù)
激光檢測系統(tǒng)主要包括激光掃描探頭、運(yùn)動控制和定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)三個部分,利用了光學(xué)三角測量的基本原理。與傳統(tǒng)的渦流法和超聲波法相比,激光檢測(或輪廓測量)技術(shù)具有檢測效率高、檢測精度高、采樣點(diǎn)密集、空間分辨力高、非接觸式檢測,以及可提供定量檢測結(jié)果和提供被檢管道任意位置橫截面顯示圖、軸向展開圖、三維立體顯示圖等優(yōu)點(diǎn)。
但是激光檢測方法只能檢測物體表面,要掌握被測對象的情況,結(jié)合多種無損檢測方法,取長補(bǔ)短。
(七)管道機(jī)器人檢測技術(shù)
管道機(jī)器人是一種可在管道內(nèi)行走的機(jī)械,可以攜帶一種或多種傳感器,在操作人員的遠(yuǎn)端控制下進(jìn)行一系列的管道檢測維修作業(yè),是一種理想的管道自動化檢測裝置。
一個完整的管道檢測機(jī)器人應(yīng)當(dāng)包括移動載體、視覺系統(tǒng)、信號傳送系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。管道機(jī)器人的主要工作方式為: 在視覺、位姿等傳感器系統(tǒng)的引導(dǎo)下,對管道環(huán)境進(jìn)行識別,接近檢測目標(biāo),利用超聲波傳感器、漏磁通傳感器等多種檢測傳感器進(jìn)行信息檢測和識別,自動完成檢測任務(wù)。其核心組成為管道環(huán)境識別系統(tǒng)(視覺系統(tǒng))和移動載體。目前國外的管道機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟,它不僅能進(jìn)行管道檢測,還具有管道維護(hù)與維修等功能,是一個綜合的管道檢測維修系統(tǒng)。
管道外覆蓋層檢測技術(shù)
(一)PCM檢測法
PCM(多頻管中電流檢測法)評價的核心是遙控地ICI電流信號的張弱來控制發(fā)射到管道表ICI的電流,通過檢測到的電流變化規(guī)律,進(jìn)而判斷外防腐層的破損定位與老化程度。加載到管道上的電流會產(chǎn)生相應(yīng)的電磁場,磁場張弱與加載電流的大小成正比,同時隨著傳輸距離加大,電流信號逐漸減小。當(dāng)管道外涂層有破損時,電流通過破損點(diǎn)流向大地,該點(diǎn)處的電流衰減率突然變大,可判定外涂層破損點(diǎn)的位置。
但PCM法對較近的多條管道難以分辨、在管道交叉、拐點(diǎn)處及存在交流電干擾時,測得數(shù)據(jù)誤差大。
DCVG(直流電壓梯度測試技術(shù))的原理是對管道上加直流信號時,在管道防腐層破損裸漏點(diǎn)和土壤之間會出現(xiàn)電壓梯度。在破損裸漏點(diǎn)附近部位,電流密度將變大,電壓梯度也隨著變大。普遍情況下,裸漏面積與電壓梯度成正。直流電壓梯度檢測技術(shù)就是基于上述原理的。
在用DCVG測量時,為了便于對信號的觀察和解釋,需要加一個斷流器在陰極保護(hù)輸出上。測量過程中,沿管線以2m的間隔在管頂上方進(jìn)行測量。
DCVG的優(yōu)點(diǎn)為能準(zhǔn)確地測出防腐層的破損位置,判斷缺陷的嚴(yán)重程度和估計缺陷大小,之后根據(jù)檢測結(jié)果提供合理的維護(hù)和改造建議;測量操作簡單,準(zhǔn)確度高,在測量過程中不受外界干擾,幾乎不受地形影響。缺點(diǎn)在于整個過程需沿線步行檢測,不能指示管道陰極保護(hù)的效果和涂層剝離;環(huán)境因素會引起一定誤差,如雜散電流、地表土壤的電阻率等。