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摘要：本文通过深度研究中密度泡沫电子几何内检测技术的原理、特性以及实际应用过程，就如何有效地预防管道失效、在检测管道过程中不对双金属复合管的内衬层造成额外损伤进行深入探讨，最终提出一种能够精确定位管道特性和缺陷点位置的新方案，对于保护双金属复合管的安全运行具有重要意义。针对迪那采油气管理区使用广泛的双金属复合管道进行分析，研究泡沫涡流内检技术在其内检中的应用效果。研究表明，该技术可有效发现管道内衬变形，为管道安全运行提供保障。

关键词：油气管道内部检测；聚氨酯泡沫；泡沫几何检测器；管道安全

中图分类号：TE974 文献标识码：A

油气管道被视为国民经济的命脉，因此其内部检测的重要性不容忽视。进行管道内检测不仅使我们可以保证输送介质的畅通无阻，而且有助于及时发现潜在风险，并及时进行修复，以防止严重的安全事故。这个关键途径一直以来都是全球学者的核心讨论主题，他们共同关注及致力于内部检测技术的提升和完善，为油气管道内检测技术的发展提供了丰富的理论和实践知识。胡朋等人[1]的研究对长输油气管道内检测数据进行了深度比较，对于认识和解决长输油气管道的漏失问题有着实际意义。李晓龙等人[2]对油气管道复合变形内检测技术进行了探讨，实验结果显现出该技术能够有效地检测和识别管道的复合变形。杨理践等人[3-5]的研究，对长输油气管道漏磁内检测技术进行了深入的探索和讨论，漏磁信号增强算法以及电磁超声导波技术的研究，分析这些技术的原理、特性以及在实际应用中的效果，对于提高长输油气管道的安全性和效率具有重要价值。

随着传感技术的飞速进步，目前的管道内检测技术已经发展为集通径检测与无损检测于一体的综合检测方式。这其中的关键，就在于通过不同的传感器配置在探测臂上，用以精确测量管道的变形，使得检测功能更加全面，更能精准反映管道的实际状态。例如，辛佳兴等人[6]研发的通过结合机械臂与涡流传感器的管道复合检测探头，可以有效地扩大对管道环向检测的覆盖面积，对1mm的管道径向变形量实现有效检测。而李睿等人[7]则设计了一种适用于大口径管道的新型高密度聚氨酯内检测器，它通过在测径臂处安装角位移传感器以检测管道内径的微小变化。此外，清华大学的Piao等人[8-9]更是在新型的高速管道检测仪表上安装了传感器阵列，并提出了一种脉冲涡流传感方法，成功解决了检测传感器响应时间长、强烈运动导致检测灵敏度低的问题。

除了几何变形外，管道输送的油气等介质中含有有机物、H2S、CO2及泥沙等杂质，其会在管道内表面结垢，导致管道内径缩小，造成压力损失、排量减小，甚至堵塞管道[10-11]，由于传统的组合式油气管道变形检测器在结构上较为复杂，并可能因为探测臂结构、数量等问题，在上述的场景下通过性差，且可能出现关键零部件脱落等机械故障。中密度泡沫，也称之为聚氨酯泡沫，因其独特的物理属性和卓越的表现，成为一种理想的填充材料，并在诸多应用场景中发挥作用。它具有出色的弹性和耐力，能在管道内部有效吸收冲击力和动态压力的变化，减轻组件受压，妥善适应复杂的运行环境而保持稳定的性能和形态。聚氨酯泡沫的低热导率使得其能在极端温度环境下保护设备正常运行，防止过高的热量损害设备和管道内材料。加之其适合的密度和低吸水性能，能够显著防止因湿度上升而在管道内部引发各类问题[12-14]。正因为以上优点，聚氨酯泡沫在诸多领域中得到广泛应用，尤其在管道几何检测器方面，其优良的性能使得其成为了首选材料。这种检测器能提供精确的测量结果，大大提高了产业领域的检测效率和准确性。

双金属复合管因其内外壁材质的不同而具有独特的性能优势，在迪那采油气管理区应用广泛。然而，管道在长期运行过程中，双金属复合管内衬难免会发生变形，与此同时，该变形量会不断扩大，从而对管道的安全运行造成威胁。为此，本文将对中密度泡沫电子几何内检测技术进行深度分析，探讨其在双金属复合管的检测中的应用效果。

1中密度泡沫电子几何内检测技术简介

中密度泡沫电子几何内检测器是一种最新的管道检测技术，通过泡沫的形状和弹性特性，可以在紧密接触管道的同时不对管道内衬造成二次损伤。此外，中密度泡沫电子几何内检测器配备16个几何测径传感器，可以同时检测出大的和微小变形，从而发现及早对管道进行修复或更换。

针对迪那采油气管理区的管道设计了泡沫几何检测器，在泡沫清管器的内部预埋了检测探头和电子仓（如图1、表1-3所示）。该设计具有同泡沫清管器相同的通行性，并且在遇到阻滞后，其良好的变形能力使其可以顺利通过阻滞点。即使无法顺利通过，也可以通过将泡沫包覆层击碎的方式解除卡堵，破碎的泡沫随原油带出，而探头和电子仓遗留在管道内，并不会影响管道的正常输送，这对于通行性要求较高的管道尤其适用。

泡沫电子几何内检测器制作一次成型，可以通过最大变形42.7%OD的变形（通过最小内径291mm），里程轮和机械测径传感器均为弹性结构，在和管道保持紧密接触的同时，不会对管道内衬造成二次损伤。

配置2个里程轮，使检测器可以只运行一次，就可以精确定位管道特征和缺陷点位置，结合本次定标盒的摆放，可以将定位精度精确到0.5m；配备16个几何测径传感器（Caliper Sensors），不仅可以检测出大的变形，同时可以检测到微小变形。

2中密度泡沫电子几何内检测技术在508双金属复合管的应用

2.1 管道基本情况

迪那采油气管理区508双金属复合管是迪那2-1集气站至迪那处理站集气管道，2015年投入使用，该段管线采用机械式双金属复合管（L415N+316L），管线全长6.1Km，管道垂直落差319.51米；外径508mm，壁厚以（15+2.5）mm为主，同时直管段辅以（19+3）mm、22.2mm两种壁厚，弯管壁厚为（20+3.5mm）；设计压力15MPa，运行压力10.72MPa；设计温度70℃，实际运行温度50℃；设计输气量1152×104m³/d，实际输气量450×104m³/d；管道输送介质为迪那2、迪北区块生产的天然气、凝析油和水。

2018年运行两直四碟测径清管器，运行压差最大为0.45MPa，测径板最大变形量达到14.38%ID，根据同类型的双金属复合管运行经验，该段管线内衬存在多处变形，且变形量会不断扩大。管道双金属复合管内衬发生变形后，会产生裂缝或者内衬层与基管的管端焊接受力导致环焊缝开裂，腐蚀油气介质进入内衬与基管之间，对基管腐蚀造成壁厚减薄失效。

2.2 实施情况

2023年8月14日，成功接收该段管线的泡沫电子几何内检测器，取出检测器经检查，整体完整，无零部件遗落，局部有破损，测径传感器、IMU、里程轮状态完好，工作正常，检测数据完整，检测运行成功。2023年8月25日，根据检测结果，完成3处大变形点的开挖验证，变形点的实际测量数据与检测数据基本相符。

本次检测起点为迪那2-1集气站发球筒第一个阀门上游的法兰，终点为迪那处理站收球筒最后一个阀门的下游法兰，检测里程6397.49m，检测时长42分钟，平均运行速度2.54m/s，最大运行速度3.96m/s；发现内衬变形5处，其中最小内径为369.1mm，位于检测里程3273-3285m的管道底部，变形长度11.86m，为整根管节的变形；检测到管道特征：阀门6处、支管6处、三通4处、法兰12处、内径变化3处、环焊缝584处、弯头20处。

3检测结果分析

在检测器从收球筒取出后，我们对其进行了电量和外观检查，以确保检测器具备充足的电量，并确认里程轮和测径传感器工作正常，状态良好。实际检测过程中，检测器记录的里程为6397.49米，这与前期踏勘里程相符。检测过程中的传感器、惯性测量单元、里程轮均有良好响应，信号清晰，并且管道各类特征（如环焊缝特征、收发球筒特征、弯头特征等）明显，异常特征（变形）信号明显。除此之外，本次检测还发现了内径变化，且与原有的壁厚分布相符，如图3-图8所示。

总的来说，本次检测结果确认了实施的系统方案的有效性和精准性，为迪那采油气管理区的管道保养和维护工作提供了准确的参考数据，对于此类复杂环境下的管道安全运输工作具有重要的实用价值。

4结论

经过泡沫涡流内检测技术的研究和应用，该技术在管道完整性管理中的重要价值和优势，特别是在迪那采油气管理区的应用中，该技术显示出显著的效果和益处。

通过使用泡沫几何检测器，共发现了5处管道内衬变形，其中最小的内径为369.1mm，位置在检测里程3273-3285米的管道底部，变形长度达到了11.86米，代表了整根管节的变形。同时，我们还检测到了诸多管道特征，包括6处阀门、6处支管、4处三通、12处法兰、3处内径变化、584处环焊缝以及20处弯头。

随着泡沫几何检测技术的不断发展与完善，此技术有望解决更多复杂的、存在变形的管道内部检测问题，为管道完整性管理奠定坚实的技术基础。此种强大的技术手段能够精确监测和识别各类管道异常，进一步提供优化的检测和维护策略，实现对管道安全的有效保障并提升其运行效率。

参考文献：

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