无损检测技术在城市地下管网建设中的应用

    新世纪以来, 城市规划建设迅猛发展, 市政基础设施不断完善, 综合功能进一步加强,一条条新建的宽阔大道纵横交错，一条条拥挤的背街小巷也正在扩建改造。这些城市道路的下面绝大部分敷设有地下管线,以满足人们正常的生活、生产能源需要。城市地下管网是城市的重要基础设施，也是城市实施可持续发展战略的重要组成部分，因此市政地下管网也被称为第二城市。

    地下管线工程是指铺设在地下的管线及相关的人防、地铁等工程，包括：城市供水、排水（雨水、 污水）、燃气（煤气、天然气、液化石油气）、热力、电力、电信、广播电视、照明电缆、工业管道 等地下道及电缆管线，防空地下通道、地下铁路等 交通廊道，及其他穿越公用道路的输送排放工业生产各种物料的专业性管道。

    当前城市建设快速发展，带动了地下管网建设与改造工程的大规模进行。比较熟知的地下管网就是用于输送石油、天然气和成品油的压力管道，因为地下压力管道的工作特点，其具有泄漏和爆炸的潜在危险,大多数的发达国家都颁布了有关法规来对地下压力管道的设计、施工焊接、运行等过程进行严格控制, 以确保地下管道的运行安全。SIUPExpo 2014上海国际城市地下管网建设工程展览会市场总监周成（021-3-1-1-3-0-0-7-6）告诉笔者，目前无损检测技术在城市地下管网建设中的应用主要有以下几个方面：

一、地下管道元件的无损检测

地下管道元件的无损检测地下管网由各种压力管道元件安装而形成，这些包括管子、管件、法兰、阀门、膨胀节、波纹管、密封元件及特种元件，材质分为金属和非金属两大类。

地下管道用的材料主要有无缝钢管和焊接钢管, 无缝钢管用的是液浸法或接触法超声波检测，以用来发现纵向缺陷。焊接管又分为螺旋和直缝焊接钢管，焊缝采用射线抽查或100%检测，而对于100%检 测，通常采用X射线实时成像检测技术。

锻制管件主要包括法兰、三通、弯头和封头等，通常采用超声波来检测锻件中的危害性冶金缺陷。一般情况下采用纵波直探头对加工过程中的实心锻 件进行检测，采用横波斜探头对内外径之比<80%的 环形或筒形锻件进行周向检测。

钢棒材主要用于锻件和螺栓的制造。对于直径< 50mm的钢螺栓件需采用超声来检测螺栓杆内存在的冶金缺陷。超声检测采用单晶直探头或双晶直探头的纵波检测方法。

管道附件的非金属镶装件、填料和密封垫，应根据管道所输送的介质，进行相应的介质耐腐蚀性、耐温等的检测。

二、管道安装过程的无损检测

管道安装过程中的焊接施工是管道建设中最主要的环节之一。在施工作业中, 安装单位在具备ISO9000 质量体系认证资质的前提下还需按照 ISO 9000 质量管理和质量保证系列标准,建立起管道施工焊接质量体系,由无损检测对管道焊接施工质量进行着直接的监督。

管口焊接、修补和返修完成后应及时进行目视检测,包括焊缝及管体表面清洁状态的检查,焊缝余 高、宽度、错边量和咬边深度的测量，焊缝表面裂纹、未熔合、夹渣、气孔等缺陷的检查等。焊缝外观需达到规定的验收标准，目视检测不合格的焊缝不得进行无损检测。检测工作开始前，检验量具需 经计量部门按照有关标准校准，且只能在校准期内使用。

射线检测一般使用X射线周向曝光机，用管道内爬行器将射线源送入管道内部环焊缝的位置，从外部采用胶片一次曝光，但胶片处理和评价需要较长的时间，往往影响管道施工的进度，因此，近年来国内外开发出专门用于管道环焊缝检测的X射线实时成像检测设备。

全自动超声检测技术目前在国外已被大量应用于长输管线的环焊缝检测，与传统手动超声检测和射线检测相比，其在检测速度、缺陷定量准确性、减少环境污染和降低作业强度等方面有着明显的优越性。全自动相控阵超声检测系统采用区域划分方法，将焊缝分成垂直方向上的若干个区，再由电子系统控制相控阵探头对其进行分区扫查，检测结果以双门带状图的形式显示，再辅以TOFD(衍射时差法) 和B扫描功能，对焊缝内部存在的缺陷进行分析和判断。加拿大R/D Tech公司已开发了专用于长输管线环焊缝检测的相控阵超声自动检测系统。

地下管道在焊接施工完成后，要进行压力试验 和气密性试验。压力试验以液体或气体为介质，对管道施加的压力为设计压力的1.5倍，对管道的强度 和严密性进行试验，试验结果应符合设计要求和GBJ 235—1982 标准中的相关规定。气密性试验以气体 为介质，在设计压力下，采用发泡剂、显色剂、气 体分子感测仪或其它专门手段等检查管道系统中泄漏点。试验结果应符合设计要求和GBJ 235—1982 标 准中的相关规定。

三、已用地下管道的无损检测

对已用地下管道进行检测的主要目的是评价管道本体的结构完整性，检测内容包括位置走向勘测、腐蚀评价、泄漏检测和缺陷检测技术等四大方面。根据其特点，检测技术又可分为内检测和外检测两大类。将检测仪器放在管道内部为内检测技术，目前主要为管道内部爬行器和智能管道机器人。将仪器放置在管道外部，通称为外检测技术，但根据是否需要与管体直接接触，外检测技术又分为开挖检测和非开挖检测技术。

管道检测机器人在管道检测中得到较为广泛的运用。目前，美国、英国、法国和德国等发达国家已开发出很成熟的产品，近年来我国也已开发出有关管道机器人的样机，并在检测中得到成功的应用。管道机器人是一种可在管道内行走的机械，可以携带一种或多种传感器，操作人员在远端控制而进行一系列的管道检测作业。目前国外的管道机器人的技术已经发展得比较成熟，它不仅能进行管道检测，还具有管道维护与维修等功能，是一个综合的管道检测维修系统。目前管道机器人很多使用漏磁通检测技术、涡流检测技术、激光检测技术和超声波检测技术。

对地下管道的外部检测，一般首先采用非开挖检测技术对管道本体的腐蚀状况进行快速测评，或采用在线泄漏检测技术对管道的泄漏状况进行诊断和评价，对于认为腐蚀严重或者发生泄漏的部位, 还需要进行开挖来对管道本体进行更进一步的检测，以发现管道本体上产生的裂纹和腐蚀等缺陷。管道开挖后，使用最多的仍为常规超声、磁粉和渗透检测技术。

埋地管道的开挖检测需要一定的工程量且会花费较长的时间，但有时如果不进行开挖会使指定检测部位与实际腐蚀最严重的部位可能存在误差，因此开挖点不一定是存在腐蚀缺陷或泄漏的部位，因此埋地管道的检测需要一种通过一个开挖点能够对两边较长范围内的管道进行精确定位检测的技术，常用的有超声导波检测技术。

元件的制造过程中，为保证快速、准确和高效的检测，焊接钢管的焊缝主要采用X射线实时成像检测技术，无缝钢管主要采用涡流检测技术，而锻件主要采用超声检测技术。安装过程中，主要是保证焊接的质量和提高检测效率，因此对环焊缝的检测采用管道专用的射线实时成像技术或自动超声检测技术。在埋地压力管道的使用过程中，主要检测因介质、载荷、温度和环境等因素的影响而产生的腐蚀、冲蚀和应力腐蚀开裂等缺陷，因此除开挖后采用超声、磁粉和渗透等常规无损检测方法外，还主要采用管道机器人和超声导波等专门适用于埋地管道的无损检测新技术和方法。

周成先生告诉笔者，在即将举办的SIUP Expo 2014上，组委会特别设立了管道无损检测展示专区，给检测行业业内人士提供了一个更加专业的交流与合作的平台，我相信在先进制造技术不断发展的形势下，管道检测也会不断趋于完善。