管道作為油氣資源儲運的重要載體，如何對管道缺陷進行檢測、確保油氣管道能夠安全運輸，成為在管道建設中不可忽視的環節。無損檢測技術主要用于在不影響被檢測對象的性能和結構的基礎上，利用被檢測對象的結構異常出現的反映來檢測被檢測對象是否存在質量問題。下面介紹幾種應用于油氣管道的無損檢測新技術。

射線檢測新技術

01 CR檢測技術

計算機X射線成像檢測技術是膠片法的改進與升級，是一種以電子元件代替膠片的方法，也稱為間接數字成像檢測。

原理：用IP成像板代替傳統膠片接受射線照射，射線使IP成像板的熒光材料（磷）形成潛影，然后通過掃描成像板，使被檢工件形成圖像，并直接數字化存儲到硬盤或者光盤等載體里，通過計算機進行評定。

CR檢測技術原理示意圖

優點：曝光量小，寬容度大；省略了暗室處理照片的環節，直接生成數字；易于長期保存。

應用：管道檢測自動評價；通過對比響應特性與射線能量等參數之間的關系間接得出管道的壁厚。

CR射線檢測結果

02 DR檢測技術

原理：利用射線源發出的射線透照物體，透過管道衰減后的射線光子由平板探測器接收并轉變為電信號，經計算機處理后以數字圖像的形式顯示。

DR檢測技術原理示意圖

優點：成像清晰、分辨率高、細節豐富、寬容度較CR成像有所提升；用戶可對得到的進行多種處理；無需拆卸防腐或保溫層即可實施檢測。

應用：壓力管道焊接接頭缺陷檢測及測厚檢測。

DR檢測在管道壁厚測量中的應用

熱學檢測技術

熱學無損檢測技術是通過探測試樣的熱學性質變化來獲取試樣的結構信息技術。

紅外熱成像技術是被檢測物體表面進行非接觸的成像，并對其熱圖譜進行分析。

優點：非接觸，無需耦合劑；快速，實時；視場大，檢測面積廣；對曲面容忍度高；不需要復雜的掃描裝置。

應用：壓力管道的定期檢驗，如高溫管道檢查，管道的絕熱層有無破損、跑冷情況。

紅外熱成像照片

聲學檢測新技術

01 超聲相控陣檢測技術

原理：超聲相控陣檢測技術是一種利用計算機控制的以晶片作為檢測元件的技術，探頭中的多晶片能夠通過激勵發出超聲波，這樣產生的超聲波可以方便地調整各項參數，以便于通過鏡面反射檢測管道的不同缺陷。

超聲相控陣技術原理示意

優點：實現對缺陷的定性、定位和定量；能夠保存檢測圖譜，檢測結果具有可追溯性；可以實現動態聚焦，具有較高的檢測靈敏度；不需要前后移動探頭即可一次掃查到焊縫的全體積。

應用：壓力管道焊接接頭檢測、管道腐蝕檢測；不銹鋼、小徑管、接插管等焊接接頭檢測。

02 全聚焦相控陣檢測技術

原理：全聚焦相控陣檢測技術利用超聲相控陣探頭發射和采集超聲信號，在數據采集過程中，對信號逐個進行聚焦計算和平均處理，得到質量更高的圖像。

全聚焦法概念圖

優點：實現一次掃查焊縫全覆蓋；檢測靈敏度更高；影像直觀，無畸變，易識別，分辨率高；檢測可靠性和可信度高；對粗晶焊縫檢測有更好的檢測效果。

03 超聲衍射時差檢測技術（TOFD）

原理：超聲衍射時差檢測技術是一種依靠從待檢工件內部缺陷上、下“端點”處得到的衍射波在掃描線上的時差來檢測缺陷尺寸的方法。采用一發一收的高精密匹配縱波斜探頭進行檢測，在被檢測管道的中心線對稱放置。

TOFD技術原理示意

優點：可靠性高；定量精度高；測簡便快捷；圖像包含信息豐富，有利于缺陷的識別和分析；能夠全過程記錄，長久保存數據；檢測成本低，無射線輻射。

04 電磁超聲檢測技術（EMAT）

原理：利用電磁耦合方法激勵和接收超聲波。

電磁超聲檢測技術原理示意

優點：精度高；不需要耦合劑；非接觸；適于高溫檢測以及容易激發各種超聲波形等。

應用：可設計不同的線圈形狀和磁鐵結構，激發不同頻率的超聲波，檢測更多的缺陷類型，如內腐蝕、外腐蝕、劃痕、裂紋、變形、金屬損失及防腐層破損等。

05 超聲導波檢測技術

原理：超聲導波在進行管道檢測時，導波沿管壁傳播，在管壁橫截面發生變化處產生反射信號。反射信號的幅度與管壁橫截面積的總變化量有關，通過分析解讀該信號即可判斷管道特征及狀態。

超聲導波檢測基本原理

優點：傳播長距離而衰減很小；檢測過程簡單，不需要耦合劑；不受溫度影響；只需要剝離一小塊防腐層以放置探頭環即可進行檢測。

06 聲發射檢測技術

聲發射檢測技術可以在管道不停運的同時，使用傳感器接收沿管壁傳播的應力波，通過采用多種信號處理方法，實現管道泄漏的早期預警和及時定位。該技術對物體的形狀和周圍的環境要求不高。

基于聲發射信號的氣液兩相流

管道泄漏識別方法

原理：氣液兩相流管道的管壁一般是彈性體。當管內氣液兩相流體發生泄漏時，流體在泄漏處受到壓力噴射形成湍射流。湍射流不僅會改變管道的流型，而且也會與管壁發生耦合作用激勵管道發生振動，從而產生應力波由泄漏處向管道上下游傳播的情況。將聲發射傳感器固定在管壁上即可采集到該應力波，并將應力波轉化為聲發射信號，以此分析泄漏狀況。

方法框架：針對氣液兩相流管道泄漏的特點，結合聲發射信號特征提取和近年來流行的神經網絡算法，提出了針對氣液兩相流管道的泄漏檢測方法。

氣液兩相流管道泄漏檢測方法流程圖

聲發射檢測試驗：以氣液兩相流管道為研究對象，采用聲發射檢測技術，對搭建的氣液兩相流管道泄漏試驗系統開展氣體壓力為0.1~0.4MPa下層狀流、彈狀流、環狀流3種流型在3種不同泄漏孔方位以及兩種泄漏孔徑條件下的泄漏檢測試驗。

使用小波包分解結合局部均值分解提取主要的信號成分作為模式識別的輸入，并進行BP人工神經網絡模式識別。

氣液兩相流管道泄漏聲發射檢測實驗裝置示意圖

試驗結果：層狀流、彈狀流、環狀流3種兩相流管道泄漏識別的平均準確率83.5%。該方法基本可以實現氣液兩相流管道泄漏的有效識別。此外，該結果受到訓練樣本數、BP神經網絡結構等因素的影響，仍有提升的空間。