腐蚀监测及检测设备

Corrosion Monitoring and Inspection Device

脉冲涡流扫查

长久以来，对带有保温层的高温（或超高温）承压管道腐蚀情况的高效检测是采油、炼化、天然气行业、热电和基础化工行业中的技术难题。

现阶段的承压管道检测方法主要集中在超声、磁粉、涡流及目视等，它们需要拆除其外部保温材料，有时还需要对承压管道的外表面进行处理，表面处理的同时会给承压设备造成一定的损伤。检测完成后要重敷外部的隔离层（保温层和保护层），这个过程又破坏了原保温层的完整性，有可能还会造成更严重的保温层下腐蚀（CUI）。

脉冲涡流检测技术（PEC）是在传统涡流检测基础上发展起来的一种新型无损检测技术。与其它无损检测技术相比，脉冲涡流法管道腐蚀缺陷扫查技术优势包括：

a. 脉冲涡流技术采用具有一定占空比的低频脉冲方波作为激励信号，具有频谱宽、包含频率信息丰富、信号穿透力强等特点，能穿透包覆层进行管道内部腐蚀的检测。

b. 脉冲涡流传感器在大提离下也能得到较好的检测效果，同时增加了传感器检测信号的覆盖面积，增大了每一个测点的检测区域面积，大大提高了检测效率。

c. 脉冲涡流检测带包覆层铁磁性管道内、外腐蚀，实现了在线、在役不停机检测。真正实现了不拆除包覆层检测，具有无需耦合剂、不惧高温、无需打磨、无需拆除和恢复保温、检测速度快等优点。

国内外现状与发展趋势

前些阶段（2006 年-2016 年），我国在这方面的进展较为缓慢，对于保温层管道并没有一种快速而高效的手段来检测其内部的腐蚀情况。特别是针对炼化企业一些高温、超大壁厚、不拆保温的管道无损检测特性，需要进一步研究和开发具有针对性的、有实际效果的脉冲涡流检测设备和方法。

由于此项技术部分涉及军工，所以在 2017 年之前，国外公司对我国进行技术封锁；在 2017 年以后，国内技术发展逐渐成熟，国外公司才对我国解除技术封锁。鉴于近来几年（2017 年-现在），国内脉冲涡流技术研发和应用有了实质性的长足进展，对铁磁性材料检测的脉冲涡流实际产品化也已逐渐完善。

现阶段，国外主要的成熟技术产品包括：荷兰 RTD 公司的 INCOTEST，加拿大 EDDYFI 公司的 Lyft。其它还有美国 GE 公司针对航空铝镁合金的 PEC产品，壳牌公司的 PEC 产品等。工业化很好，但价格均非常昂贵。

国内脉冲涡流技术发展比较迅速，具有针对性脉冲涡流研究的国内大专院校和研究所包括：南昌航天航空大学、南京航天航空大学、北京航天航空大学、沈阳工业大学、西安理工大学、厦门大学、中北大学等。部分国内公司也完成了脉冲涡流的自主产品化。

荷兰 RTD 公司的 INCOTEST

荷兰 RTD 公司的 INCOTEST

ZTJ-PEC-A

TEM-PFSS 

技术简介

脉冲涡流技术原理比较简单：在待检测管道上加载瞬间关断电流（通过探头发射线圈），线圈产生快速衰减的脉冲磁场。这种磁场在管道中产生脉冲电涡流，脉冲电涡流感应的二次磁场在接收传感器会输出电压。这个二次感应电压在探头的接收线圈内以感应电压形式，成为测试的接收信号。

如果管道上有缺陷，就会影响加载管道上的脉冲涡流状况，继而影响探头接收线圈上的二次感应电压。二次感应电压包含了金属厚度的综合信息，通过算法解析，就可以得到腐蚀缺陷的具体位置及严重程度。

应用脉冲涡流检测系统进行高压管道内外壁的腐蚀缺陷扫查，所依据的国家标准是“GB/T28705-2012 无损检测脉冲涡流检测方法”和国家能源部标准“NB/T47013.13-2015承压设备无损检测第13部分:脉冲涡流检测”。

针对在役管道内壁大面积腐蚀缺陷或腐蚀隐患（局部腐蚀）扫查，此系统有着高效扫查和快速定位的优势。但也有其在涡流原理上的技术条件或限制边界，如容易受环境噪声干扰，金属损失被平均化，扫查精度、灵敏度、激励频率、穿透能力和移动效率等多因素互相矛盾等。

脉冲涡流检测在原理上属于“堆金属检测”，主要针对管线内部面积型腐蚀导致的金属损失，进行疑似异常隐患扫查（主要目的确定疑似位置）。检测系统最小可检缺陷尺寸（扫查精度与灵敏度）与多种因素有关：管线材质稳定性，探头选择，管线相对磁导率受温度变化，检测频率选取，操作者认知、经验、情绪和熟练程度等（对扫查结果判读和所有条件的关联认知）。经验上的实际扫查精度，一般选取临界最小可检范围的1.0-1.25倍。

依据国家标准“GB/T28705-2012 无损检测脉冲涡流检测方法”要求，必须对隐患部位进行超声波测厚来进行校核准确性。现在该技术的不足之处是暂时还不能解决管线所有的缺陷问题，如对管体或焊口的内部裂纹、夹杂气泡，以及材质缺陷导致细小穿孔等的定量。

现场环境（如泵电机等）的磁干扰限值，其磁感应强度要小于1GS；管线及镀锌铁皮上的余磁干扰限值，其磁感应强度要小于0.8GS。系统适应的操作环境温度：-20℃至40℃。探头现在所适应的高温管线温度小于250℃（暂时）。排除环境噪声和设备噪声的方法是：定点测试并使用解析软件中滤波选项（低通、常规、高通等）。

决定系统准确性或分辨率的影响因素主要包括（但不限于）：a.施加电流或电压；b.探头能力或选择（如管壁不能穿透等）；c.扫查过程稳定（探头移动速度过快或不匀、探头提离或偏离过大等）：d.频率选择；e.人员情绪、认知水平或操作熟练度；f.机器或探头稳定性或避免过热。

一般而言，检测（扫查）之前准备工作的三要素：a.制定具体针对性的扫查策略；b.画图、标识和拍照；c.定点测试（判读综合环境噪声）与目标参数确认。由于是非接触式检测，无需除锈、去漆，可以耐高温，可以快速移动。总体来讲，脉冲涡流技术是一种取样点数比超声波测厚方法要高出近百倍的抽检，实现了从“定点测厚”到“连续扫查”的转变，实现了从A扫（点）到B扫（线/面），再到C扫（体）的转变。

对装置进行“预测性维修维护”是大势所趋，脉冲涡流扫查技术使之逐渐具备了物质条件。利用脉冲涡流进行腐蚀隐患扫查，是厂矿装置完整性管理的极好补充。该技术现通过优化，操作更加方便，更容易发现腐蚀缺陷位置。

脉冲涡流法PEC（也称瞬变电磁法TEM）是采油炼化等装置开展“RBI （基于风险的检测）”和“定点测厚体系（科学布点）”的最好补充手段。

技术功能简介

“脉冲涡流法管道腐蚀缺陷扫查技术”，其整体上可分为硬件总成和软件算法。硬件包括主机（发射和接收两部分）、探头和线缆。硬件部分关键的技术核心是主机和探头配合的稳定性与灵敏度，软件算法技术核心则是信号解析的灵敏度和降噪算法。

“脉冲涡流法管道腐蚀缺陷扫查技术”的主要技术功能包括：

技术指标与参数

1. 基本物理参数

2. 基本性能参数

3. 探头穿透能力汇总表：

现场服务近期案例简介

1. 东省某地炼脉冲涡流扫查

2. 河北省某炼油厂脉冲涡流扫查专项服务

案例 1(常减压装置常顶馏出线第二弯头) 

经过超声波测厚仪复核，脉冲涡流扫查数据基本准确。脉冲涡流扫查数据最低为5.81mm，超声波测厚实测数据如下：

案例 2（焦化装置分馏塔馏出线） 

案例 3（焦化装置重沸器出口短节） 

3. 海南省某炼化脉冲涡流不拆保温扫查储罐和塔壁服务