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摘要：随着管道完整性管理技术水平的迅速发展和油气管道安全运行的实际需要，管道内检测技术受到业界的特别重视，并随之迅速发展起来。本文通过对当前内检测技术发展状况的系统介绍，说明我国油气管道内检测技术和装置的不足，发展具有自主知识产权的油气管道内检测技术与装备的战略意义，同时指出我国油气管道内检测技术和装置的未来研究方向和发展趋势。
关键词：管道完整性管理；油气管道；内检测
随着油气管道完整性管理理念的兴起，管道内检测技术也随之得到迅速发展。1965年美国TUBOSCOPE公司成功研制了世界首台管道漏磁检测器，并将其运用在实际的管道检测中。1973年英国天然气公司（British Gas，BG）首次采用漏磁内检测器对管道进行内检测。90年代初，我国开始发展管道内检测技术。中油管道检测技术有限责任公司从国外引进了管道内检测器，从此我国开始研究和应用管道内检测技术。目前，我国的内检测技术取得了很大进步，但是与国际先进的内检测技术相比差距较大[1-2]。
1.1油气管道内检测技术的原理
所谓管道内检测技术，就是在不影响油气管道输送条件下，通过使用智能检测设备（INTELLGENT PIG）完成对管道存在缺陷的检测，并对所发现的缺陷进行适用性评价（FITNESS-FOR-PURPOSE）以进行科学合理的维修[3]。
1.1.1漏磁检测技术
（1）轴向磁场检测技术
轴向磁场检测技术发展历史较长，技术比较成熟，应用较为广泛的检测技术。GE PII检测公司开发出轴向磁场的三轴探头检测设备能够检测同一柱而上缺陷处磁场的矢量大小、方向及分布，为数据分析建立的数据模型提供了比单轴更为丰富的数据信息，可精确量化金属损失缺陷的几何尺寸，大大提高缺陷的量化精度。
（2）横向磁场检测技术
传统的轴向磁场检测技术对轴向缺陷较敏感，而对沿管道轴向的纵向金属损失缺陷不敏感，被轴向磁场漏磁检测器发现或者探测到的信号较弱，横向磁场检测器 [4]提高了对沿管道轴向狭长金属损失缺陷的检测灵敏度。
（3）螺旋磁场检测技术
在2011年里约国际管道会议上，TDW公司发表了论文《倾斜漏磁场在线检测技术》，螺旋磁场检测技术可以在在没有明显的增加测量节长度的情况下，能够实现对各个方向狭长裂缝的精确测量[5]。
1.1.2超声波检测技术
超声波检测技术的原理如图1所示，由检测器的发射探头产生超声波，产生的超声波被管道的内壁及外壁反射后，被检测器的接收探头接收，可以通过发射和接收超声波的时间差及超声波的传播速度，计算出所测量管道的壁厚。同时，根据超声波的不同反射角度，可以计算出缺陷的相关参数[6-7]。
利用超声波技术进行检测的优点是检测结果精度比较高，且效率较高。其缺点是超声波检测器对检测介质比较敏感，如果管壁附着物比较厚，将影响检测结果，同时检测器的使用要求也比较苛刻。
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图1超声波检测原理示意图
1.1.3电磁超声检测法
由于裂纹形态和分布的特殊性，将常规的腐蚀缺陷检测方法应用于裂纹检测时都显得无能为力。而电磁超声检测技术对于裂纹缺陷有很好的检测效果
磁超声检测技术的转换效率较低，信噪比较低，电磁超声辐射模式较宽，能量不集中，且受提离影响较大[8]。此外，建立和求解电磁场模型的复杂性，制约了电磁超声定量无损检测技术的发展。
1.1.4超声导波技术
超声导波技术（又称长距离超声遥探法）能检出管道内外部腐蚀或冲蚀、环向裂纹、焊缝错边、焊接缺陷、疲劳裂纹等缺陷。
超声导波检测的优点是能传播长距离而衰减很小，在一个位置固定脉冲回波列阵就可一次性对管壁进行长距离大范围的100%快速检测（100%覆盖管道壁厚），检测过程简单，不需要耦合剂特别是对于地下埋管不开挖状态下的长距离检测更具有独特的优势[9]。
超声导波检测技术采用的是低频超声波，无法发现总横截面损失量没有超过检测灵敏度的细小裂纹、纵向缺陷、小而孤立的腐蚀坑或腐蚀穿孔；超声导波检测需要通过实验选择最佳频率，需要采用模拟管壁减薄的对比试验管[10]；检测中通常使用法兰、焊缝回波作基准，受焊缝余高不均匀而影响评价的准确程度。
1.1.5各种检测技术综合对比
通过以上的总结，将各种检测技术综合对比汇总如表1所示。
表2各种检测技术综合对比汇总
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注：1）WT为管道壁厚
总结出油气管道内检测研究的关键问题：
（1）管道检测技术的可靠性、精度和灵敏度问题。
（2）对于多种缺陷的识别能力问题。
（3）管道检测技术的整体检测效率问题。
（4）对于不同类型管道和外界因素的适用性问题。
（5）数据的采集、保存及后期处理能力问题。
1.2 油气管道内检测发展趋势
没有一种完美的检测方法可以适合各种缺陷的检测。如何组合及搭配，发挥各自的优势，提高检测的效果及准确度是以后的研究方向。深入发展具有自主知识产权的管道裂纹检测技术，建立管道裂纹定性与定量评价体系。用三维图像直观地显示管道内壁缺陷是管道内检测技术发展的趋势。
1.2.1 充分发挥油气管网监控与数据采集系统的全局优势
充分利用我国输油管道管理已普遍应用的监控与数据采集系统—SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition），虽然SCADA不具备管道泄漏检测定位功能，但可对油气管网进行远程监视和控制，各有专攻，数据共享，节约成本。
1.2.2 设计具有超高精度的内检测器
目前油气管道内检测器对于多种缺陷的识别能力有限，因此应设计具有以下特点的超高精度的内检测器[11-14]。
（1）更加智能且灵活可控的行走系统，在不影响管道正常运行的情况下，能够应对管道内各种复杂工况，包括具备通过连续弯道、急弯道及变内径管道等运动能力；
（2）更加智能的检测系统，对管道内外壁腐蚀、变形及裂纹等各种缺陷都有一定的识别能力，同时具有良好的抗干扰能力和完善的检测数据视图功能；
（3）更为精准的缺陷定位系统，结合在线组态管理平台，将管道缺陷定位纳人油气管道在线监控管理系统的一部分；
（4）高性能的电源系统，能够应付各种管道复杂工况，具有更高的容量与更小的尺寸，能够满足检测装置正常运转的所有需求；
1.2.3 先进的管道内检测数据管理
在大数据背景下完成管道内检测数据的分析整合，能够有效提升管道管理水平，实现企业精细化管理，并保证管道安全可靠高效运行，提出基于内检测里程和焊缝对齐的管道内检测数据比对，内外检测数据比对，管道精确位置确定及其在日常管理、GIS展示等方而的应用，管道风险和可靠性评价等深度挖掘应用的方法[15-17]。在大数据背景下建立先进的管道内检测数据管理要做到以下几点：
（1）应尽快建立管道系统数据库，并整理恢复管道从规划设计、建造施工到生产运营的基础数据，为管道精细化管理奠定基础。
（2）建立或优化基于管道完整性数据模型的信息化系统，使其适应以管道内检测数据为核心的管道数据管理模式，并对管道在线点进行里程或位置的精确定位。
（3）利用管道惯性测绘数据和精确参考点，确定管道的精确位置，力争使其定位精度达到亚毫米级别，同时做好相关数据的保密工作。
1.3 总结
通过分析油气管道内检测的原理，分别阐述了目前主要应用的内检测技术的优缺点，指出我国管道内检测方面问题：管道检测技术的可靠性、精度和灵敏度问题；对于多种缺陷的识别能力问题；对于不同类型管道和外界因素的适用性问题。数据的采集、保存及后期处理能力问题。
同时提出我国油气管道内检测的发展趋势，充分发挥SCADA系统对油气管网进行远程监视和控制；研发超高精度的管道内检测器；在大数据背景下对管道内检测数据进行优化管理，有效提升管道管理水平，实现企业精细化管理，并保证管道安全可靠高效运行。
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