水下智能检测、维修及维护技术的国内外发展现状及趋势.pdfVIP

海上油气设施水下智能检测、维修及维护技术的国内外

发展现状及趋势

1项目背景与意义

1.1国内外产业现状和技术发展趋势

随着海上石油工业的发展,许多海洋石油设施(包括各类平台、海

底管道、海底电缆和特种船舶等)进入了设计寿命的中后期。在长期的

使用过程中,其材料会产生各种性质和特点的缺陷,这些缺陷将可能严

重影响着海洋石油设施的安全及人员的生命。为了掌握水下构件的损坏

和腐蚀状况,水下检测技术得到不断应用和发展,为了修复水下甚至海

底下的石油设施的缺陷,水下维修技术随之迅速发展。

1.1.1国外水下检测与维修技术的发展

由于海洋工程结构物的损伤、破坏以致塌覆将造成巨大的人员伤

亡和经济损失,海洋工程结构物的安全状况不仅直接影响到经济效益,

而且关系到生命和环境安全。随着各国对油气勘探开发安全性和环保要

求的不断提高以及油田勘探开发区域的不断扩大,对海洋结构物评价精

度及可靠性的要求也越来越高,对平台实施定期检测、进行实时监测及

维护已经成为必然要求。世界各海洋石油生产国对海上工程结构物的检

测与安全性评估十分重视,相继建立相关法规条例对平台安全运行进行

监督和管理。

水下工程结构物的检测是一项十分复杂的系统工程,其特殊的工

作环境、复杂的检测对象以及较高的检测要求使一些常用的无损检测方

法难于实施。各国海洋石油企业和相关管理机构都积极组织并资助开展

相关的研究工作,探索海洋结构物安全检测与评价的新途径与新技术。

经过多年的研究开发与工程应用,国外水下检测与维修技术有了长足的

进步,取得了一批以交流磁场法(ACFM)为代表的应用成果。下面通过6

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个方面的技术进展加以概述。

（1）交流磁场法技术

交流磁场法(ACFM)是从交流电压降测量法(ACPD)发展而来的一门

新兴的无损检测技术,20世纪80年代伦敦大学完成了ACFM的理论分

析,90年代初开始应用于海洋石油平台的检测。ACFM利用导电材料中的

缺陷会改变电磁场的分布产生压电磁性效应,通过测量电磁场分布的变

化,并和标准的理想缺陷所形成的电磁场进行比较,从而确定缺陷。该方

法综合了ACPD和涡流检测两种方法,通过测量探测区域近表面的磁场变

化而不是电场电压,因此可以实现非接触探伤。利用ACFM非接触法确定

缺陷尺寸,首先在被测区域内输入交流电,由于“趋肤”效应,电流聚集

在导体表面,如果试件中有缺陷存在,电流线在缺陷附近会发生偏转,从

而在试件上诱发出畸变的磁场,用磁场探头测得磁场的分量的变化,就

能确定裂纹的长度和深度。

ACFM具有如下特点:①检测速度快、精度高,对裂纹缺陷的检测定

性定量一次完成；②使用遥测技术穿透金属及非金属的涂层,实行非接

触检测,无须清理被测表面的油漆和涂层；③可以测量任何电导体材料,

包括各种金属及合金；④不需要进行繁杂的仪器校正；⑤最大限度减小

人为因素造成的误差；⑥高稳定性和分辨率,能准确检测出裂纹的长度

及深度；⑦不论缺陷的大小都有足够的精确性；⑧适应性好。由于ACFM

具有上述特点,有望在水下结构裂纹类缺陷检测中占主导地垃,替代水

下超声、磁粉等检测技术。

（2）电场特征检测法(FSM)

FSM(FieldSignatureMethod)技术是挪威CorrOcean公司开发的一

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种新型无损检测技术,这种方法主要用来检测各种形式的腐蚀,也可检

测大多数的裂纹以及监控腐蚀和裂纹的扩展。其原理是将探针或电极在

待测区布置成阵列,然后测量通过金属结构电场的微小变化,用测得的

电压值与初始设定的测量值进行比较,依此来检测由于腐蚀等引起的金

属损失、裂纹、凹坑或凹槽。基于FSM技术,CorrOcean开发了便携式

FSM检测无损检测仪(FSM-IT)。

这种检测技术的主要优点:(1)具有高的检测精度且检测结果不受

操作者的影响;(2)能够用于检测复杂的几何体(弯头、T-接头、Y-接头

等),同时对于这些几何体,采用FSM技术可大大的减少检测的时间。对

一个测点,如果UT需要1～2小时,采用FSM技术则只需3～4分钟;(3)

由于具有远程检测能力,就减少或消除了建脚手架的费用;(4