[发明专利]一种基于伪随机脉冲涡流的双金属机械复合管缺陷检测方法

说明书

一种基于伪随机脉冲涡流的双金属机械复合管缺陷检测方法，包含以下步骤：1)将近场‑远场复合检测探头放入被测双金属机械复合管中，探头中心与被测管道轴线同轴；2)使用反馈移位寄存器生成伪随机脉冲，加载到探头激励线圈中；3)在近场区和远场区分别使用TMR阵列和接收线圈对进行信号接收；4)将接收信号与激励信号进行离散循环相关，得到脉冲涡流检测信号；5)提取脉冲涡流检测信号的特征，建立信号特征与内衬、结合面和基管缺陷的映射关系；6)协同利用近场和远场区的脉冲涡流检测信号，建立双金属机械复合管缺陷的分类空间，实现双金属机械复合管缺陷的分类识别和定量评估。

技术领域

本发明属于电磁无损检测领域，具体涉及一种能全面检测油气输送用双金属机械复合管缺陷的涡流检测技术。

背景技术

近年来，我国油气田开采已向深井和高腐蚀方向发展，材料的腐蚀问题日益突出。为了提高油气管防腐蚀性能和降低耐蚀合金成本，双金属复合管应运而生。这种管道由两种不同金属管材构成，以碳素钢或合金钢为外层基管，薄壁耐蚀合金为内衬防腐层，因而既具有碳钢优异的力学性能，又有耐蚀合金优良的抗腐蚀性能。尽管双金属复合管的内衬已有很好的耐蚀性，但用以连接管段的环焊缝存在着成分和组织的不均匀性，导致焊缝的耐蚀性降低，常常优先于内衬母材发生环焊缝腐蚀。产品制造及施工应用中产生的残余应力和外力，会使得内衬在腐蚀性环境下发生应力腐蚀裂纹。管内介质中存在高浓度的H₂S与Cl^-时，内衬不锈钢的钝化膜易发生破裂而导致内表面的点蚀。机械式复合管的界面属于非扩散结合，容易产生分层和内衬褶皱；若界面存在未排尽的水蒸气与空气，在管道受热时水蒸气与空气膨胀则会引起内衬鼓包。处于地下环境的基管外壁在防腐层完整性遭到破坏后会发生大面积腐蚀。可见，由于结构的特殊性，双金属机械复合管的失效形式多种多样，从内衬、结合面到基管都有可能产生缺陷，缺陷种类包含裂纹、点蚀、内衬褶皱/鼓包、大面积腐蚀等多种形式，使得在役缺陷检测及后续的损伤修复难度较大。

随着我国西气东输、川气东送等工程的延续，在油气产量大、腐蚀性强、回报率高的集输管线采用双金属复合管的需求日益凸显。与此同时，已建成的双金属复合管线陆续出现失效，严重影响油气正常输送，亟需切实有效的检测手段。自1991年双金属复合管投入使用以来，国内外研究人员一直在探索双金属复合管的无损检测方法，但迄今为止还没有能适用于所有形式缺陷的成熟技术。如公开号为CN106404806A的发明专利申请公开了一种双金属复合管管端堆焊层无损探伤方法，使用超声波探伤仪对堆焊层与基层之间的层状缺陷进行检测以及使用周向射线探伤仪对堆焊层区域的裂纹、气孔、未熔合和夹杂缺陷进行检测。该检测方法主要针对堆焊层以及堆焊基层之间的缺陷，对于机械复合管，由于基管和内衬的接触面是机械分离的，超声波难以越过接触面，因此不能全面检测基管和内衬的缺陷。又如公开号为CN107271548A的发明专利申请公开了一种基于界面波的双层金属复合管的裂纹检测方法，该方法通过对表面波作用于双层金属复合管产生的信号进行分析以确定裂纹是否存在，并在裂纹存在时，利用表面波在内层金属管和外层金属管的结合面转化为界面波进一步确定裂纹的轴向位置和周向位置。该方法只能实现双层金属复合管道界面损伤的识别，无法对双金属复合管基管和内衬本体的缺陷进行检测。因此，研究一种能全面检测双金属机械复合管缺陷的无损检测新方法，对保障油气田用双金属复合管线的服役安全和促进双金属复合管在更多行业的应用具有重要的理论意义和实用价值。

本发明提出使用伪随机序列生成的脉冲代替传统的矩形脉冲作为脉冲涡流检测的激励信号，结合近-远场复合检测技术和脉冲压缩技术，实现双金属机械复合管多尺度缺陷的全面检测。伪随机序列是一种可以预先确定并可以重复产生和复制，又具有随机统计特性的序列。与矩形脉冲相比，经伪随机序列编码的脉冲信号在不增加峰值发射功率的前提下具有更大的平均发射功率，在通信、雷达、电磁勘探等技术领域得到广泛应用。在无损检测领域，伪随机编码信号已被用于提高空气耦合超声检测信号的信噪比和分辨率，但尚未见到将伪随机脉冲信号用于涡流检测的相关研究。

发明内容