近年來，LNG接收站建設(shè)的速度逐漸加快，導(dǎo)致站內(nèi)低溫壓力管道的檢驗(yàn)檢測(cè)工作與日俱增。LNG接收站主工藝系統(tǒng)管道為不銹鋼材質(zhì)，均在深冷工況（工作溫度-162℃左右）下工作，主要由以下五部分組成：

卸料系統(tǒng)由氣相返回臂、液相卸料臂等組成，負(fù)責(zé)LNG卸船至接收站；

儲(chǔ)存系統(tǒng)是LNG低溫儲(chǔ)罐；

BOG處理系統(tǒng)分為將蒸發(fā)氣直接輸送至燃?xì)夤芫W(wǎng)的直接輸出法以及通過再冷凝器中低壓輸送泵后和來自儲(chǔ)罐的LNG混合輸出的再冷凝法；

輸送系統(tǒng)是LNG從儲(chǔ)罐中泵出，經(jīng)高壓泵加壓后輸入蒸發(fā)系統(tǒng)，經(jīng)計(jì)量后輸送至外部管網(wǎng)的過程；

汽化系統(tǒng)通常使用海水開架式蒸發(fā)器將LNG進(jìn)行汽化之后再進(jìn)行輸送，其中開架式蒸發(fā)器運(yùn)行成本低、可靠性高。

LNG解決了城市能源問題，但在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中存在一定的危險(xiǎn)性，一旦發(fā)生事故后果將十分嚴(yán)重。2011年，江蘇徐州LNG加氣站儲(chǔ)罐底部出現(xiàn)泄漏，遇居民燃放煙花引發(fā)大火，火焰高逾20米。2004年，阿爾及利亞Skikda液化天然氣發(fā)生火災(zāi)事故，共造成27人死亡，56人受傷，損失高達(dá)9億美元。因此，定期無損檢測(cè)對(duì)保障LNG接收站低溫管道安全運(yùn)行至關(guān)重要。

按照TSG D7005—2018《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則——工業(yè)管道》的規(guī)定，壓力管道均需定期進(jìn)行檢驗(yàn)。由于LNG接收站管道運(yùn)行條件特殊（工藝溫度-162℃左右），材料為奧氏體不銹鋼，隨著站內(nèi)低溫管線運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，不可避免地會(huì)產(chǎn)生一定的安全隱患，而主工藝系統(tǒng)均在深冷工況下運(yùn)行，給檢驗(yàn)工作帶來較大困難。如何在檢驗(yàn)周期內(nèi)發(fā)現(xiàn)低溫管道的安全隱患，不僅關(guān)系著整個(gè)接收站的安全性，更涉及到區(qū)域能源供應(yīng)的穩(wěn)定性。

為此，本文采用DR檢測(cè)、脈沖渦流檢測(cè)、陣列渦流檢測(cè)和超聲導(dǎo)波檢測(cè)這4種無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)LNG低溫管道進(jìn)行檢測(cè)，分析各檢測(cè)方法的適應(yīng)性，以期為L(zhǎng)NG接收站內(nèi)低溫管道的無損探傷提供實(shí)際工程指導(dǎo)，對(duì)保障其長(zhǎng)時(shí)間安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大意義。

01 DR檢測(cè)

目前，DR檢測(cè)技術(shù)已成功應(yīng)用于高、低溫工業(yè)管道的無損檢測(cè)，與傳統(tǒng)X射線檢測(cè)相比，DR檢測(cè)技術(shù)更加準(zhǔn)確可靠。

該研究采用美國(guó)GE公司生產(chǎn)的ISOVOLT 320M2 hp型射線機(jī)，采用XRD0822型平板探測(cè)器，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同的試驗(yàn)條件，選用適宜的透照方式和參數(shù)，對(duì)不同管徑的低溫管道進(jìn)行DR檢測(cè)。通過調(diào)整DR檢測(cè)系統(tǒng)透照等工藝參數(shù)，使得檢驗(yàn)精度滿足相關(guān)要求，對(duì)所測(cè)管線進(jìn)行編號(hào)，標(biāo)定缺陷位置，采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

圖1為DN50 mm的LNG低溫管道的DR檢測(cè)照片，可以看出DR檢測(cè)可直觀檢測(cè)出管道內(nèi)腐蝕位置，且管道內(nèi)部成像質(zhì)量較高。可能是由于缺陷本身尺寸較小所致，對(duì)于裂紋類缺陷的檢測(cè)結(jié)果有效性較低，且裂紋缺陷對(duì)于射線檢測(cè)屬于易漏缺陷，但可以通過圖像銳化、對(duì)比度增強(qiáng)等手段進(jìn)行處理，以增強(qiáng)可視效果。

圖1 DN50 mm的LNG低溫管道的DR檢測(cè)照片

為了研究LNG低溫管道管徑對(duì)DR檢測(cè)精確性的影響，分別對(duì)LNG站場(chǎng)內(nèi)DN80，DN150，DN200 mm管道進(jìn)行DR檢測(cè)，DR檢測(cè)照片如圖2所示。LNG站場(chǎng)低溫管道在線檢測(cè)時(shí)，保溫層厚度對(duì)DR檢測(cè)精度的影響不大，在一定條件下，DR檢測(cè)可以高效地判斷和識(shí)別出管道內(nèi)部缺陷。對(duì)于DN200 mm以下的低溫管道，DR檢測(cè)可以清楚地識(shí)別錯(cuò)邊缺陷位置，對(duì)于未焊透和未融合缺陷也具有較好的檢出效果，并且能清晰辨別缺陷區(qū)域位置及尺寸；對(duì)于DN 200mm以上的低溫管道成像質(zhì)量較為清晰，但焊縫缺陷位置不易觀察，因此可采用更強(qiáng)大、有足夠穿透力的射線源，以獲得高質(zhì)量、可清晰識(shí)別的缺陷圖像。

圖2 DN80，DN150和DN200 mm管道的DR檢測(cè)照片

02 脈沖渦流檢測(cè)

LNG站場(chǎng)低溫管道屬于非鐵磁性材料，滿足脈沖渦流檢測(cè)的要求。基于脈沖渦流的無損檢測(cè)技術(shù)不需要拆除所測(cè)管段的保溫層，極大地提高了工作效率，實(shí)現(xiàn)了管道的在線檢測(cè)。

采用OktantaPE4332型脈沖渦流檢測(cè)儀，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)帶有保溫層的低溫管道進(jìn)行管壁測(cè)厚和缺陷評(píng)估，結(jié)果如圖3所示。可以看出當(dāng)保溫層厚度在100 mm以下時(shí)，檢測(cè)數(shù)據(jù)較穩(wěn)定，可以有效掃查管道壁厚；當(dāng)保溫層厚度在100～150 mm時(shí)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，出現(xiàn)跳躍點(diǎn)；當(dāng)保溫層厚度達(dá)到200 mm以上時(shí)，則無法進(jìn)行檢測(cè)。

圖3 LNG低溫管道脈沖渦流檢測(cè)結(jié)果

脈沖渦流檢測(cè)可以有效判定LNG站場(chǎng)低溫管道的完整性，實(shí)現(xiàn)對(duì)低溫管道壁厚的測(cè)量，進(jìn)行缺陷尺寸的評(píng)估和缺陷類型的識(shí)別，并對(duì)所檢測(cè)試件表面下深層裂紋的定量檢測(cè)具有良好的適應(yīng)性。

在實(shí)際工程應(yīng)用中，脈沖渦流檢測(cè)可以根據(jù)不同缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線繪制，測(cè)得缺陷最大值后確定對(duì)應(yīng)缺陷深度，因此對(duì)于檢驗(yàn)條件較苛刻的特種設(shè)備，脈沖渦流檢測(cè)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

03 陣列渦流檢測(cè)

管道近表面裂紋可采用Zetec MIZ-21C型陣列渦流檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)需拆除保溫層，用檢測(cè)探頭對(duì)管道表面進(jìn)行環(huán)向及軸向掃查。常規(guī)渦流檢測(cè)對(duì)于特種設(shè)備具有局限性，而陣列渦流檢測(cè)技術(shù)是一種將若干渦流線圈有序排列從而進(jìn)行大面積掃查和直觀顯示的新型表面渦流檢測(cè)技術(shù)，因此對(duì)于不銹鋼材質(zhì)管道的檢測(cè)具有良好的適用性，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)示意圖如圖4所示。

圖4 LNG站場(chǎng)低溫管道陣列渦流檢測(cè)示意圖

采用陣列渦流檢測(cè)技術(shù)對(duì)LNG站場(chǎng)內(nèi)低溫管道進(jìn)行檢測(cè)，通過調(diào)整適宜的檢測(cè)參數(shù)，可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)低溫管道近表面缺陷的無損檢測(cè)。從圖5可以看出，低溫管道母材和彎頭處陣列渦流檢測(cè)信號(hào)并無異常，信號(hào)曲線平整、光滑，信號(hào)能量無突變點(diǎn)，掃查圖像直觀可靠。但陣列渦流檢測(cè)無法呈現(xiàn)缺陷的形貌特征，這是由陣列渦流線圈特性所決定的，難以表現(xiàn)局部細(xì)節(jié)，但可以通過增大顯示對(duì)比度對(duì)缺陷進(jìn)行評(píng)價(jià)。

圖5 LNG低溫管道4個(gè)位置處的上下表面陣列渦流檢測(cè)結(jié)果

04 超聲導(dǎo)波檢測(cè)

對(duì)管道本體的缺陷檢測(cè)采用SRT型超聲導(dǎo)波檢測(cè)儀，在去除保溫層的情況下，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)根據(jù)不同管徑的大小，調(diào)整導(dǎo)環(huán)固定帶至適宜長(zhǎng)度，使探頭與管道表面良好耦合，對(duì)低溫管道進(jìn)行超聲導(dǎo)波檢測(cè)。由于超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)的局限性，在彎頭、法蘭和支架處其信號(hào)會(huì)發(fā)生疊加而影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此現(xiàn)場(chǎng)選用低溫管道的直管段進(jìn)行檢測(cè)。

基于超聲導(dǎo)波的無損檢測(cè)技術(shù)可以更高效地對(duì)管道本體進(jìn)行全面掃查，檢測(cè)管道覆蓋面積較大，同時(shí)幾乎不受管道外徑尺寸影響。檢測(cè)時(shí)利用鐵鈷帶將傳感器與管道表面緊密貼合，選用扭力波激發(fā)模態(tài)，以便獲得較高的分辨率，所得檢測(cè)結(jié)果如圖6所示。

圖6 LNG站場(chǎng)低溫管道超聲導(dǎo)波檢測(cè)結(jié)果

由圖6可以看出，總體上波形中所包含的信號(hào)特征較少，僅存在管道焊縫、彎頭及法蘭等相對(duì)較明顯的信號(hào)特征，而其他信號(hào)特征在波形圖中并無清楚表達(dá)，且信號(hào)能量值偏小，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確判斷所測(cè)管件的相對(duì)完整性。

這主要是由于接收站內(nèi)LNG管道表面溫度過低而導(dǎo)致傳感器性能無法正常發(fā)揮或傳感器與管道表面無法良好耦合，因此基于現(xiàn)有的技術(shù)條件，LNG站場(chǎng)內(nèi)低溫管道的超聲導(dǎo)波檢測(cè)并不具備良好的可行性。

05 對(duì)比分析

以上四種無損檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下表所示，可以看出DR檢測(cè)、脈沖渦流檢測(cè)和陣列渦流檢測(cè)均具有良好的檢測(cè)效果。DR檢測(cè)可精準(zhǔn)標(biāo)定缺陷位置且管道內(nèi)部成像質(zhì)量較高；脈沖渦流檢測(cè)效率高，可測(cè)保溫層厚度達(dá)200 mm；陣列渦流檢測(cè)可大面積掃查并直觀顯示。超聲導(dǎo)波對(duì)于LNG管道檢測(cè)效果不佳，且彎頭、法蘭和支架處檢驗(yàn)受限，無法滿足管道表面缺陷評(píng)價(jià)的要求。

結(jié)束語

由于LNG接收站內(nèi)管道的低溫特性，檢驗(yàn)條件特殊，且國(guó)內(nèi)外在LNG接收站內(nèi)低溫管道的檢驗(yàn)檢測(cè)方面標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范并不完善，缺少相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)盡快補(bǔ)充，并滿足LNG接收站壓力管道的相關(guān)檢測(cè)要求，對(duì)保障在役LNG接收站低溫管道的安全運(yùn)行具有重要意義。