摘要：管道漏磁内检测器的最初形态是清管器，因为在作业时会发出类似猪叫的声音，并且当从管道中取出时检测器又脏又黑，所以习惯把检测器叫做PIG；随着检测技术的进步，管道内部的清管器逐渐升级成为可以携带检测信息的清管器，即管道漏磁检测器，作用是检测管道内的腐蚀情况。本文利用环焊缝和磁路方式相结合的方法判读特征曲线的极性，再利用特征曲线一致性的比较原则，并结合特征信号的特征和盗油孔的方式，有效识别出管道盗油孔的信号，避免管道盗油孔信号的误判和漏检，为今后成品油管道漏磁内检测数据的分析和信号识别提供了技术支持。
关键词：管道盗油孔；漏磁内检测；信号识别
１、盗油孔形式
盗油孔的形式主要有三种：①抱箍式，利用较大规格的扁钢做成环形管卡状盗油装置，然后沿盗油阀螺纹短管铅块方向打孔进行盗油，此方式使用较少；②钢钎式，利用较粗且有一定长度的无缝钢管制成一钎头带锥度的钢钎插入管道，在锥头侧面开孔，在钎尾安装一旁通阀盗油，此方式使用较少；③焊接式，在管道上直接焊接短管，连接安装钻孔控制阀，再通过高压非金属软管连接远程盗油阀，此方式较多。
根据盗油方式可知，实现盗油需要两个条件：①管道上打孔后管道内的液体在一定压力条件下产生外泄通道，这样管体会产生缺陷，造成管道本体结构的不连续，则管体内部会形成金属损失；②打孔处一定有外接金属物，才能实现一定压力条件下外泄液体的密闭通道，则管体外部会形成金属增加。
２、检测方法
２．１漏磁内检测原理
漏磁检测基本原理是铁磁性材料被磁化后，其表面和近表面缺陷在材料表面形成漏磁场，通过检测漏磁场来发现缺陷。漏磁内检测器利用固定在筒体上的永磁铁产生的磁力线，通过永磁铁上的钢刷耦合进入管壁，再通过另一侧的钢刷、永磁铁和筒体在管壁全周产生一个闭合磁回路，使两个钢刷间的管壁达到磁饱和来实施检测。检测时，如果管壁的材料连续均匀，则管壁中的磁力线将被约束在管壁中，其磁通是平行于管壁表面的，几乎没有磁力线从表面穿出；但当管壁的材料表面和内部存在缺陷（不连续）时，其缺陷处的磁导率会很小，磁阻很大，使得磁路中的磁通发生畸变，磁力线路径改变，部分磁通会直接通过缺陷或在管壁材料内部绕过缺陷外，还有部分磁通会离开管壁表面，通过空气绕过缺陷再重新进入管壁中，在管壁缺陷处形成漏磁场，漏磁场形状取决于缺陷的几何形状；漏磁信号被位于两磁极之间的磁传感器检测到，并转换成电信号，信号经过滤波、放大、模数转换等处理后被采集到检测器的存储器中。检测完成后，可离线对数据进行识别和判读，获得管道包括缺陷在内的管道相关特征信息。
２．２漏磁信号分析
漏磁场信号反应了所检管道的相关特征信息，从漏磁场信号分析可以得到管道的缺陷、环焊缝等相关特征信息。管道的漏磁场信号包含水平分量Ｂｘ（轴向分量）、垂直分量Ｂｙ（径向分量）和环向分量（周向分量）。假设平行于管道轴心上有一矩形缺陷，则水平分量平行于管道轴心，缺陷中心处水平分量有极大值且左右对称，其有一个极大峰值和两个谷值，利用其峰谷值可以评估缺陷的径向深度；垂直分量与管道轴心垂直，其关于缺陷中心对称且中心处为零，缺陷的左边缘处达到正的最大值，缺陷的右边缘处达到负的最大值，垂直分量有一个大小相等且正负相反的峰值，利用其峰峰间距值可以评估缺陷的轴向长度；环向分量沿着管道圆周方向均匀分布，利用其感应的通道数量可以评估缺陷的周向宽度。
２．３漏磁信号识别
管道内检测完成后，利用数据分析软件对管道的缺陷和特征信息进行识别和判读，因磁力线从磁铁的Ｎ极出来进入Ｓ极，在磁体内部磁力线从Ｓ极到Ｎ极。故识别软件的结果与检测器磁铁的装配方式相关。定义如下：沿管道的轴向方向（见图２），左侧装配的励磁磁铁的Ｎ极在上Ｓ极在下，右侧装配的励磁磁铁的Ｓ极在上Ｎ极在下，则检测器闭合磁路磁力线排列为顺时针方向，称为顺时针磁路装配，以下简称为顺磁路；同理磁力线排列为逆时针方向的，简称为逆磁路。
２．３．１金属增加特征识别
因管道环焊缝焊接工艺原因，环焊缝有一定的焊接余高，而环焊缝焊接余高外与管材本体平整位置处相比，焊接余高位置会产生金属增加。只要是金属增加的地方，就能够通过特征信号极性一致性比较原则，对此类特征信号进行特征判断。
２．３．２金属损失特征识别
环焊缝属于金属增加，而在管体上金属损失的特征和金属增加特征是一个相反的特征，顺磁路金属损失检测漏磁特征垂直分量信号中取其中任意一个通道，并将信号放大。金属损失漏磁信号特征点都是先下后上的趋势，可以看作是一个周期的余弦函数，极性值是先负后正。
３、特征信号工程实例应用
３．１特征信号识别
通过对某长输管道漏磁检测数据的分析，发现该特征点的特征漏磁信号垂直分量如图1所示。为便于观察和分析，从图1的漏磁特征信号垂直分量中取中间两个通道，并将信号放大，特征漏磁信号垂直分量放大信号如图2所示。
图1 某长输管道的特征漏磁信号垂直分量示意 图2 某长输管道的特征漏磁信号垂直分量放大信号示意图
从图2可以看出，此信号包含两部分，信号外部幅值大的信号特征极性为先上后下，信号内部幅值小的信号特征极性为先下后上。已知环焊缝（金属增加）的极性为先上后下，通过极性特征信号一致性比较原则，首先可以判断出该特征信号的判读特征，外部特征信号为金属增加特征，内部特征信号为金属损失特征；其次，依据该特征信号垂直分量的峰峰间距值和环向分量的占比通道，经过评估判断出该特征信号的长度和宽度均为４０ｍｍ。
综上，根据盗油孔方式可知，一个盗油孔会在管道上产生两个特征：一方面管体盗油孔会产生金属损失；另一方面，密闭盗油孔会产生金属增加，可见盗油孔由外部的金属增加和内部的金属损失两部分组成。盗油孔的外部金属增加部分一般为圆形短接，这样其长度和宽度相等，因此，可以判断出该处漏磁曲线特征为可疑盗油孔特征。
３．２盗油孔开挖验证
通过上述分析，根据漏磁内检测相关开挖验证方法，对特征点位于１２点钟方向，大小为４０ｍｍ，金属增加信号中间带金属损失信号的可疑盗油孔进行开挖验证，开挖验证的现场图中能明显看出此处为盗油孔。
４、结语
利用漏磁内检测技术，以及环焊缝和磁路方式相结合的方法进行特征信号的极性判读，能够判断出金属增加和金属损失特征信号的极性。利用极性信号一致性的比较原则，能够对特征信号的极性和特征进行判断；依据该特征信号垂直分量的峰峰间距值和环向分量的占比通道，能评估出该特征信号的长度和宽度。
漏磁内检测盗油孔信号可以分解为两部分：一部分是外部的金属增加信号，实际特征为外部的密闭通道；另一部分是内部的金属损失信号，实际特征为内部的盗油孔通道；盗油孔一般为圆形，其长度和宽度相等。根据上述盗油孔特征识别方法，开挖结果表明：通过极性信号一致性比较原则，并结合特征信号和盗油孔的方式，能有效识别成品油管道的盗油孔，避免管道盗油孔信号的误判和漏检，为今后管道漏磁内检测数据分析和信号识别提供技术支持。
参考文献：
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论文作者:李钊
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/5
标签：信号论文; 特征论文; 管道论文; 分量论文; 金属论文; 缺陷论文; 管壁论文; 《防护工程》2019年第2期论文;