高钢级管道环焊缝异常漏磁内检测与射线验证结果关联性分析

叶 光 霍晓彤 朱杨可

（1.中国石油北京天然气管道有限公司；2.北京派普兰管道科技有限公司）

2003 年，高钢级（X70 钢级）管道首次在中国建设使用后， 发生了几起因环焊缝失效而引发的管道泄漏事故［1］。 这些事故和隐患引起了管道运营商的高度重视。 目前，各大石油公司对高钢级管道的环焊缝质量排查作业正大面积开展，排查“黑口”、“碰头口”等安全性的主要方式是对一定区域范围内的管段进行每个环焊缝的逐个开挖和射线复查。 笔者就环焊缝射线检测复查信号和管道漏磁检测数据信号进行关联性研究。

1 漏磁内检测器对环焊缝异常的识别

1.1 当前漏磁内检测技术识别能力

漏磁内检测器的工作原理是通过检测器自身的强磁场对管道管壁进行饱和磁化后，检测器探头探测到管壁的磁化信号。 在管壁上出现的类似“指纹”的特性信号（图1），进行数据分析以相应判定信号特征是否正常。 管道特征信号包括了弯头、阀门、焊缝及支管等。 管道异常信号有：金属损失、制造缺陷、凹陷、环焊缝异常及外部金属物等［2］。

图1 漏磁内检测信号截图

在各类异常信号中，漏磁内检测技术可以检测得到管道上环焊缝异常的具体位置信息，即与地面参考点间的距离、在管道环向的时钟方位及环向宽度等。 但是在以往的环焊缝异常现场射线复查中，这些只是报告为环焊缝异常（信号值超过环焊缝异常的报告阈值）， 往往不是需要关注的高风险环焊缝点（射线拍片为3 级和4 级的不合格焊缝）。

1.2 行业内先进的识别能力

自2015 年起， 油气管道环焊缝异常的检测就已得到从业人员的关注和研究［2］。 并在2017年，由王富祥等科研人员展示了在三轴漏磁检测信号在环焊缝异常识别的运用，达到了识别率很好的验证效果［3～8］。笔者计划以大量的环焊缝复查统计数据，建立分析方法并进行结果验证，最终确定分析方法的可行性。

2 环焊缝射线检测分类统计

通过对漏磁内检测管段与原施工复查中177个环焊缝资料进行统计， 射线检测发现咬边、条缺和根部未熔合的2 级和4 级环焊缝（图2）。

图2 环焊缝射线底片截图

对原施工复查的管道进行整个开挖复查和 射线检测统计，结果列于表1。

表1 开挖复查和射线检测统计表

3 射线与漏磁结果显著性分析

将射线评定为1 级和2 级的焊口与漏磁内检测信号评定为非显著环焊缝特征进行比对，再将射线评定为3 级和4 级的焊口与漏磁内检测信号评定为显著环焊缝异常特征进行比对。

根据射线评定等级与漏磁内检测环焊缝异常信号对比结果，建立真值矩阵，由4 块结果值组成（图3）。

图3 真值矩阵

4 分析方法的建立

按照漏磁内检测信号环焊缝异常信号特征与关联性，分步骤分析漏磁检测数据，形成一个风险因素识别分析方法。

分析方法分为3 个步骤：

a. 分析环焊缝信号是否存在异常，是否有类裂纹信号；

b. 分析环焊缝相关联的其他风险因素和风险值；

c. 分析环焊缝异常的量化尺寸（长、宽和深度）。

按照上述步骤，识别漏磁内检测环焊缝异常风险因素（表2），并评级风险总值（每符合一项风险因素，加上对应项风险值，并进行累计）。

表2 环焊缝识别风险因素和风险值

5 分析方法的验证

按照上述分析方法，在某管段（X70 钢管，口径1 016 mm，长度122.9 km）分析出6 处环焊缝异常点（a～f），并对这6 处环焊缝异常点进行了现场射线复查验证。 指定的环焊缝异常开挖点，在射线复查结果中均显示3 级和4 级， 且为不合格。

验证漏磁内检测信号与射线缺陷处底片截图按照编号一一对应的对比图如图4 所示，复查验证结果信息列于表3。

表3 环焊缝异常风险值与射线复检结果

图4 漏磁内检测环焊缝处异常信号彩图与射线检测缺陷处底片

6 结论

6.1 利用177 个环焊缝现场射线复查结果，总结分析射线检测结果为3 级和4 级的环焊缝与漏磁内检测信号之间的关联性。 建立了基于风险因素和风险值的评价分析方法。

6.2 6 处验证点位中，6 个环焊缝为3 级和4 级的射线检测结果，达到100%的合格率。 验证初步显示了风险分析方法分析出高风险环焊缝的有效性。 为管道运营商提供了一套针对性较强的环焊缝复查方法，节约了复查验证成本。

6.3 需要验证数据扩大，进一步验证环焊缝异常风险分析法。 该方法有望在管道漏磁内检测环焊缝异常信号的识别、分析和利用上成为一种新方法。