站內(nèi)管道內(nèi)檢測(cè)智能系統(tǒng)

一、系統(tǒng)概述、模塊功能及能力介紹

（一）系統(tǒng)概述

站內(nèi)管道內(nèi)檢測(cè)智能系統(tǒng)由多功能主機(jī)、檢測(cè)模塊及數(shù)據(jù)數(shù)理系統(tǒng)3部分組成。多功能主機(jī)，是通過(guò)電池驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)模塊上的永磁體磁輪吸附在管道內(nèi)外壁上，利用無(wú)線(xiàn)遙控的方式控制其在管道內(nèi)任意位置檢測(cè)，具有通過(guò)能力非常強(qiáng)、續(xù)航時(shí)間久、速度快、可探測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。檢測(cè)模塊由視覺(jué)檢測(cè)模塊（VT）和超聲檢測(cè)模塊（UT）組成。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)和后臺(tái)云計(jì)算的服務(wù)器組成，現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)可對(duì)無(wú)線(xiàn)控制信號(hào)、視頻信號(hào)、超聲采集信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理，后臺(tái)云計(jì)算系統(tǒng)可對(duì)所有采集的信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)及缺陷分類(lèi)。

系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

檢測(cè)管徑范圍：300-1400mm

檢測(cè)速度：檢測(cè)模式1.5延米，每分鐘運(yùn)輸模式5延米。

檢測(cè)距離：1500延米。

可檢測(cè)管道類(lèi)型：水平直管、帶彎頭管道、垂直管道

缺陷定位：可定位缺陷在管道中的軸向里程和周向鐘點(diǎn)位置

無(wú)線(xiàn)功能：實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)遙控，通過(guò)wifi實(shí)時(shí)傳輸視頻圖像和超聲檢測(cè)圖像。具有信號(hào)斷輸自動(dòng)返回功能，避免機(jī)器人丟失。

機(jī)器人續(xù)航時(shí)間：采用內(nèi)置鋰電池設(shè)計(jì)，8小時(shí)

穿透涂層：可穿透5mm厚涂層或者油污

可燃?xì)怏w探測(cè)：帶有氣體傳感器，可對(duì)管道內(nèi)的可燃?xì)怏w進(jìn)行探測(cè)，避免進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的管道。

（二）主機(jī)功能與參數(shù)

1、視覺(jué)檢測(cè)部分（VT）

(VT)部分由可旋轉(zhuǎn)360度CCD云臺(tái)相機(jī)模塊和激光光學(xué)測(cè)量模塊組成，主要功能是對(duì)管道進(jìn)行幾何尺寸測(cè)量和表面缺陷檢測(cè)。

（1）360云臺(tái)相機(jī)模塊

由360度云臺(tái)相機(jī)以及高亮度的照明系統(tǒng)組成。

檢測(cè)原理：光信號(hào)通過(guò)云臺(tái)相機(jī)的感光探頭映射到CCD光電耦合的電子芯片上，產(chǎn)生視頻信號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)的方式傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)中。

檢測(cè)內(nèi)容：管道視覺(jué)定位以及管道尺寸測(cè)量。

缺陷類(lèi)型：腐蝕和表面裂紋缺陷。

檢測(cè)能力：分辨率±0.5mm。

（2）激光測(cè)量模塊

檢測(cè)原理：采用激光測(cè)量的方式，根據(jù)勾股定理計(jì)算激光的距離與尺寸，等到相應(yīng)的長(zhǎng)度、寬度、深度信息。

檢測(cè)內(nèi)容：管道本體以及焊縫表面缺陷進(jìn)行測(cè)量。

缺陷類(lèi)型：腐蝕和表面裂紋缺陷。

測(cè)量誤差：±0.2mm。

2、超聲檢測(cè)部分（UT）

（UT）模塊由干耦合陣列超聲及電磁超聲模塊組成，主要功能是對(duì)管道本體缺陷和焊縫埋藏缺陷進(jìn)行檢測(cè)。

（1）干耦合超聲陣列模塊

由32個(gè)干耦合陶瓷超聲探頭及處理器組成。

檢測(cè)原理：采用設(shè)計(jì)的壓電超聲探頭，利用脈沖激發(fā)晶片震動(dòng)產(chǎn)生超聲波，應(yīng)用20-800KHZ范圍內(nèi)的低頻超聲。探頭前端采用耐磨的陶瓷設(shè)計(jì)，通過(guò)接觸法來(lái)進(jìn)行超聲檢測(cè)。

檢測(cè)內(nèi)容：管道本體內(nèi)外壁金屬缺陷、焊縫埋藏缺陷、管線(xiàn)壁厚變化測(cè)量。

缺陷類(lèi)型：腐蝕和裂紋缺陷

金屬缺陷檢測(cè)：60KHZ時(shí)，金屬15%壁厚缺陷；300KHZ時(shí)，金屬5%壁厚缺陷。

焊縫埋藏缺陷檢測(cè)：60KHZ時(shí)，50%厚度缺陷；300KHZ時(shí)，金屬15%厚度缺陷。

管道本體厚度測(cè)量，連續(xù)測(cè)繪管道壁厚值變化。

（2）電磁超聲陣列模塊

由32個(gè)電磁超聲探頭及處理器組成。

檢測(cè)原理：采用脈沖式電磁超聲探頭，利用脈沖激發(fā)磁場(chǎng)線(xiàn)圈產(chǎn)生洛侖磁力與檢測(cè)線(xiàn)圈信號(hào)重疊，在金屬表面產(chǎn)生超聲波。具有無(wú)磁性，提離值高，激發(fā)各種波形容易等特點(diǎn)。

檢測(cè)內(nèi)容：管道本體內(nèi)外壁金屬缺陷、焊縫埋藏缺陷、管線(xiàn)壁厚變化測(cè)量。

缺陷類(lèi)型：腐蝕和裂紋缺陷

金屬缺陷檢測(cè)：60KHZ時(shí)，金屬15%壁厚缺陷；300KHZ時(shí)，金屬5%壁厚缺陷。

焊縫埋藏缺陷檢測(cè)：60KHZ時(shí)，50%厚度缺陷；300KHZ時(shí)，金屬15%厚度缺陷。

管道本體厚度測(cè)量，連續(xù)測(cè)繪管道壁厚值變化。

3、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制內(nèi)檢測(cè)裝置路徑、行走、檢測(cè)，實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)的監(jiān)控，實(shí)時(shí)顯示超聲A/B/C掃描數(shù)據(jù)。云計(jì)算數(shù)據(jù)平臺(tái)，全部數(shù)據(jù)平臺(tái)存儲(chǔ)處理行走路徑、回放路徑信息，視頻數(shù)據(jù)與超聲數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)，對(duì)照以及統(tǒng)計(jì)分類(lèi)功能。

二、A2702 內(nèi)檢測(cè)作業(yè)實(shí)施流程

每臺(tái)A2072需用3個(gè)技術(shù)人員操作使用，檢測(cè)速度平均為每小時(shí)15米。平均檢測(cè)費(fèi)用約每米0.1萬(wàn)(根據(jù)工期、工作量、等因素價(jià)格會(huì)有變化)

（一）現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

提供管道圖紙、閥門(mén)尺寸；天然氣管道需要排清，液體管道需要清管；拆卸被檢測(cè)管道的閥門(mén)或者法蘭；被檢測(cè)管道與未檢測(cè)管道進(jìn)行隔離；實(shí)地勘察。

1、實(shí)施檢測(cè)

階段1：路線(xiàn)的縱向掃描。對(duì)主要金屬缺陷的定位和評(píng)估。（光學(xué)，視覺(jué)測(cè)量和超聲——橫向回波，測(cè)量管道壁厚。）

階段2：橫向局部掃描。確定主要金屬的局部缺陷的類(lèi)型和深度。（視覺(jué)測(cè)量和超聲波檢測(cè)——縱向回波，測(cè)量管道的殘余厚度是“容積缺陷”區(qū)。）

階段3：環(huán)形掃描。檢測(cè)和評(píng)估焊縫缺陷的尺寸。（視覺(jué)測(cè)量和超聲波——縱向回波）

2、數(shù)據(jù)分類(lèi)統(tǒng)計(jì)

A2702可對(duì)檢出缺陷按類(lèi)別，形成金屬損失缺陷、焊縫缺陷、管壁剩余壁厚自動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、列表。根據(jù)工作需要可區(qū)域性選擇缺陷統(tǒng)計(jì)分類(lèi)。

缺陷統(tǒng)計(jì)圖

局部3D缺陷統(tǒng)計(jì)示意圖

3D缺陷統(tǒng)計(jì)圖

視覺(jué)缺陷統(tǒng)計(jì)對(duì)照?qǐng)D

3、檢測(cè)報(bào)告

一般內(nèi)容包括；

檢測(cè)管道的實(shí)際長(zhǎng)度；

管線(xiàn)幾何變形列表，包括里程位置、周向鐘點(diǎn)位置；

（3）管道空間缺陷位置；

（4）金屬損失列表，包括： 

（a）軸向里程位置

（b）周向鐘點(diǎn)位置

（c）距管節(jié)焊縫位置

（d）金屬損失幾何尺寸

（5）管線(xiàn)焊縫列表；

（6）管線(xiàn)壁厚變化列表；

（7）焊縫缺陷列表；

（9）缺陷圖像報(bào)告；

4、內(nèi)檢測(cè)缺陷開(kāi)挖驗(yàn)證

埋地管道部分：

超聲缺陷檢測(cè)與驗(yàn)證對(duì)比圖

現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證圖片

三、應(yīng)用情況

2012年開(kāi)始，A2072正式成為俄羅斯天然氣公司場(chǎng)站內(nèi)油氣管道內(nèi)檢測(cè)服務(wù)設(shè)備。主要應(yīng)用對(duì)象包括，壓縮機(jī)站、穿越河流公路鐵路管道、變徑管道。目前在有96套A2072設(shè)備應(yīng)用于實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，每年進(jìn)行約80個(gè)壓縮機(jī)站內(nèi)氣管道的內(nèi)檢測(cè)工作。在中亞，哈薩克斯坦、伊朗、科威特等國(guó)家都有場(chǎng)站內(nèi)管道檢測(cè)的服務(wù)項(xiàng)目。目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有應(yīng)用先例。

2018年在中亞管道CS4站進(jìn)行實(shí)施檢測(cè)， 共檢測(cè)1675米的站場(chǎng)管道，檢測(cè)管道直徑和距離分布見(jiàn)下圖：

從管道本體檢測(cè)結(jié)果，即超聲波檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)平面型缺陷，121根管道存在體積性缺陷（每?jī)蓚€(gè)焊縫之間定義為一根管道）。所發(fā)現(xiàn)的體積性缺陷均為生產(chǎn)制造時(shí)產(chǎn)生的缺陷，且缺陷深度均在壁厚5%以?xún)?nèi)，最嚴(yán)重一處缺陷深度為壁厚的4.8%，不影響管道安全運(yùn)行。

從可視化檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，發(fā)現(xiàn)管道中存在投產(chǎn)時(shí)遺留的雜物若干，站場(chǎng)水壓試驗(yàn)后留下的水若干升，雜物和水已經(jīng)清除，且在相關(guān)部位沒(méi)有發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)場(chǎng)。此外根據(jù)管道可視化檢測(cè)結(jié)果，承包商對(duì)可能存在問(wèn)題的位于進(jìn)氣管線(xiàn)匯管處的焊縫101-SF12-1G進(jìn)行開(kāi)挖進(jìn)一步檢驗(yàn)。使用TOFD進(jìn)行拍片，拍片結(jié)果同時(shí)發(fā)到總部進(jìn)行鑒定。為了保障管道運(yùn)行，安裝夾具一套，確保管道運(yùn)行安全。