带包覆层铁磁性管道腐蚀检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及管道检测技术领域，具体讲是一种带包覆层铁磁性管道腐蚀检测方 法。
【背景技术】
[0002] 带包覆层铁磁性管道目前常用在油气运输领域，例如带保护层的钢管等。带包覆 层铁磁性管道腐蚀在世界范围内的炼油、石化、能源、化工、海上石油开采支架平台等行业 都是一个重要的、普遍存在的且极其严峻的问题。带包覆层铁磁性管道腐蚀是许多工业铁 磁性管道泄露的主要原因，运些泄露往往导致了人民人身和财产安全事故，给国家和社会 造成重大损失，所W运也是国家投入大量维护经费预算来减缓运些问题发生的原因。
[0003]由于带包覆层铁磁性管道所固有的特殊性，带包覆层铁磁性管道腐蚀的检测一般 要求先移除管道外层的包覆层，然后再对管道进行常规的无损检测，检测完成后再重新安 装上包覆层，同时对于重新安装上的包覆层也有可能因为工艺的差异，导致金属保护层和 保溫层搭接不合理而发生破裂，造成雨水渗入而产生管道二次腐蚀和新的腐蚀；运样一来 不仅造成了管道腐蚀检测效率的大大降低，而且由于包覆层的安装费用比检测成本还要教 贵，所W运样就增加了总体检测费用，同时，对于在役的运行管道，必须先停止工作运行，然 后再进行无损检测，运样就更加增大了企业的经济损失。
[0004] 常规的超声、磁粉、满流及目视等无损检测技术都需要先去除管道外的包覆层再 进行检测，而且运些技术都需要进行停机检测。近些年来，国内外研究人员也在不断地对不 拆除包覆层铁磁性管道腐蚀检测进行研究，例如射线、导波和智能猪爬行器等，射线检测由 于现场福射及检测成本高等原因在实际当中不便使用；导波检测带包覆层管道腐蚀时需要 拆除部分包覆层在管道表面安装导波探头，低频导波可W检测长距离管线，检测效率高，定 位准确，但是对于小面积腐蚀和均匀性腐蚀区域检出率较差；智能猪爬行器检测对包覆层 管道几何形状要求较高，使用受限制，而且必须停机检测。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种不需要拆除包覆 层，而且不需要停机检测检测准确度高，对于点蚀和大面积腐蚀均能检测的带包覆层铁磁 性管道腐蚀检测方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提出一种带包覆层铁磁性管道腐蚀检测方法，它包 括W下步骤： (1)、通过磁场梯度检测装置放在管道的包覆层上，沿着管道的方向移动并检测磁场 强度，得出磁场强度在Ξ维坐标系中的Ξ个基准方向的Ξ个分量（化，曲，Hz)分别在坐标系 的Ξ个方向（X，y，Z)的变化率，构成磁梯度矩阵，共包括9个要素，记为G，表示如下：
由于在无源空间中，磁场强度的散度和旋度为0，即
因此，该矩阵中的9个元素中，只需要得到5个相互独立的元素的值就可W计算出该矩 阵中的全部元素的值； (2) 、根据磁场梯度检测装置所检测的值，计算磁场梯度检测装置在移动中的某点的磁 场梯度矩阵中的9个元素中的5个元素的值，并绘制出运5个元素的值随着距离的变化而 变化的曲线，由于是5个独立的元素，因此得到5条曲线； (3)、对5条曲线各自做差分处理，并设置每条曲线的上下腐蚀阔值线，所述腐蚀阔值 线的计算方法为，做了差分后的曲线的纵向的均值加减η倍的方差，1< n<5,超出腐蚀阔值 线的部分设为异常区； (4)、将上述5条曲线的异常区进行整合：将轴向位置相同的磁异常合并，取其最大值， 将轴向位置不同的磁异常保留，然后对磁异常幅值判断，当异常变化小于背景场时，则滤去 该异常，当异常变化大于背景场时，则保留该异常，将W上5个独立分量整合到1个轴向位 置，得到一幅图； (5)、根据整合后保留的异常特征：磁异常起始和终点位置W及磁异常幅值判定腐蚀的 位置、长度和腐蚀程度，并得出最终腐蚀显示结果，腐蚀的位置根据横坐标确定，腐蚀的长 度根据异常的横向长度来确定，腐蚀程度根据异常特征的幅度来确定。
[0007] 采用上述方法后，本发明相对于现有技术具有W下优点，第一、检测时不需要在管 道上添加激励源，也不需要接触管道，因此不需要拆除管道的包覆层，第二、由于是在磁场 的无源空间中进行检测，不需要对管道导波，对管道的形状没有要求，也不需要停机对管道 进行检测，第Ξ、对点蚀和大面积腐蚀均能检测。
[0008] 所述步骤（1)中的磁场梯度检测装置为在一个平面上呈十字布置的4个Ξ分量测 磁传感器，通过检测4个Ξ分量测磁传感器中每个测磁传感器中的Ξ个方向的磁感应强度 值计算十字中屯、位置的磁场梯度，从而测得十字中屯、位置的磁场梯度矩阵。采用运种方式 测得的磁场梯度值会更加准确。
[0009] 所述步骤（1)中，磁场梯度检测装置的底面为与带包覆层的管道的外周的弧形相 配合的内凹的弧形面。采用运种结构方便讲磁场梯度检测装置在管道的外壁上延管道的方 向滑动而不会晃动，可W保证检测的准确性。
[0010] 作为改进，在检测时，先在管道的外周每隔一定角度进行一次横向粗查，待检查完 管道的整个外周之后，在异常区域进行横向w及周向的扫查，得出精确的腐蚀位置w及腐 蚀长度和腐蚀程度。采用运种方式，可W更加精确的检测出管道的腐蚀，对于一些小的腐蚀 和一些比较均匀的腐蚀也能够检测，检测结果更加准确。
[0011] 所述每个一定角度是指每隔120度或者每隔90度。每隔120度，那么检测整个管 道的外周则需要检测3次，如果是每隔90度，那么检测整个管道的外周则需要检测4次。每 次隔的角度越小，那么检测的次数越多，检测的结果就更准确，但是检测的过程就更繁琐， 检测的时间就过长，因此需要设置一个合理的间隔角度，做到检测结果既准确，检测过程又 简单，因此，设置120度W及90度是一个比较合理的间隔角度值。
[0012] 所述步骤（4)中，所述背景场是空采时所得到的5条曲线进行差分处理后得到的 图像，所述空采是指在待检测的管道周围，非管道检测范围内的区域，移动探头检测磁场梯 度，所述异常变化小于背景场是指异常的幅度值小于背景场的最大幅度值，所述异常变化 大于背景场是指异常的幅度值大于背景场的最大幅度值。为了防止检测环境的磁场环境干 扰，采用运种方法可W过滤干扰，达到最好的检测效果。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明步骤2中得出5条曲线的示意图； 图2为本发明步骤3中针对一条曲线进行差分处理后得到的图形； 图3为本发明中异常区的图像示意图； 图4为本发明中异常区整合后的图像示意图； 图5为根据异常区整合后的图像示意图制作的腐蚀示意图； 图6为本发明采用的一种磁场梯度检测装置的结构示意图； 图7为检测时的示意图； 图8为磁场梯度检测装置的内部结构示意图。
[0014] 如图所示：1、管道，2、磁场梯度检测装置，2. 1、把手，2. 2、测磁传感器，3、图像处理 显示装置。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明： 如图1-图8所示，本发明提出本发明提出一种带包覆层铁磁性管道腐蚀检测方法，它 包括W下步骤： (1)、通过磁场梯度检测装置放在管道的包覆层上，沿着管道的方向移动并检测磁场 强度，得出磁场强度在Ξ维坐标系中的Ξ个基准方向的Ξ个分量（化，曲，Hz)分别在坐标系 的Ξ个方向（X，y，Z)的变化率，构成磁梯度矩阵，共包括9个要素，记为G，表示如下：
由于在无源空间中，磁场强度的散度和旋度为0，即
因此，该矩阵中的9个元素中，只需要得到5个相互独立的元素的值就可W计算出该矩 阵中的全部元素的值；当然在实际应用中，也可W选择6个、7个、8个甚至全部9个元素的 值来进行检测，但是只需要测量出5个值就可W得到其它值，因此运些均在本申请保护范 围之内。
[0016] 本实施例中采用呈十字型布置的四个测磁传感器的磁场梯度测量装置来检测磁 场梯度，每个测磁传感器均为Ξ分量测磁传感器，四个测磁传感器的布置如图6所示，在一 个平面内，B0和B2对称设置，B1和B3对称设置，B0到中屯、的距离、B2到中屯、的距离、B1到 中屯、的距离W及B3到中屯、的距离均相同，当然在实际应用中只要B0和B2对称设置，B1和 B3对称设置即可，B0到B2之间的距离也可W和B1到B3之间的距离不相同，设置的相同是 为了方便磁场梯度的计算。那么得到中屯、点的磁场梯度矩阵为
上述公式中ΔX为分别为B1与B3之间的距离，ΔZ为B0与B2之间的距离，Blx为B1 传感器测得的X方向的磁场强度分量，B3x为B3传感器测得的X方向的磁场强度分量，Bly 为B1传感器测得的y方向的磁场强度分量，B3y为B3传感器测得的y方向的磁场强度分 量，依次类推。通过测量可W得到磁场梯度矩阵G的9个元素的值，但是在实际应用中，由 于还满足
，因此只需要得到5个元素的值就可W，从运9个元素中随机 选择5个元素，然后绘制出磁场梯度测量装置移动时，运5个元素变化的曲线，如图1所示。
[0017] (2 )、根据磁场梯度检测装置所检测的值，计算磁场梯度检测装置在移动中的某点 的磁场梯度矩阵中的