新世紀(jì)以來(lái), 城市規(guī)劃建設(shè)迅猛發(fā)展, 市政基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善, 綜合功能進(jìn)一步加強(qiáng),一條條新建的寬闊大道縱橫交錯(cuò)，一條條擁擠的背街小巷也正在擴(kuò)建改造。這些城市道路的下面絕大部分敷設(shè)有地下管線,以滿(mǎn)足人們正常的生活、生產(chǎn)能源需要。城市地下管網(wǎng)是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施，也是城市實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，因此市政地下管網(wǎng)也被稱(chēng)為第二城市。
地下管線工程是指鋪設(shè)在地下的管線及相關(guān)的人防、地鐵等工程，包括：城市供水、排水（雨水、 污水）、燃?xì)猓簹狻⑻烊粴狻⒁夯蜌猓崃Α㈦娏Α㈦娦拧V播電視、照明電纜、工業(yè)管道 等地下道及電纜管線，防空地下通道、地下鐵路等 交通廊道，及其他穿越公用道路的輸送排放工業(yè)生產(chǎn)各種物料的專(zhuān)業(yè)性管道。
當(dāng)前城市建設(shè)快速發(fā)展，帶動(dòng)了地下管網(wǎng)建設(shè)與改造工程的大規(guī)模進(jìn)行。比較熟知的地下管網(wǎng)就是用于輸送石油、天然氣和成品油的壓力管道，因?yàn)榈叵聣毫艿赖墓ぷ魈攸c(diǎn)，其具有泄漏和爆炸的潛在危險(xiǎn),大多數(shù)的發(fā)達(dá)國(guó)家都頒布了有關(guān)法規(guī)來(lái)對(duì)地下壓力管道的設(shè)計(jì)、施工焊接、運(yùn)行等過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格控制, 以確保地下管道的運(yùn)行安全。SIUP Expo 2014上海國(guó)際城市地下管網(wǎng)建設(shè)工程展覽會(huì)市場(chǎng)總監(jiān)周成告訴筆者，目前無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在城市地下管網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：
一、地下管道元件的無(wú)損檢測(cè)
地下管道元件的無(wú)損檢測(cè)地下管網(wǎng)由各種壓力管道元件安裝而形成，這些包括管子、管件、法蘭、閥門(mén)、膨脹節(jié)、波紋管、密封元件及特種元件，材質(zhì)分為金屬和非金屬兩大類(lèi)。
地下管道用的材料主要有無(wú)縫鋼管和焊接鋼管, 無(wú)縫鋼管用的是液浸法或接觸法超聲波檢測(cè)，以用來(lái)發(fā)現(xiàn)縱向缺陷。焊接管又分為螺旋和直縫焊接鋼管，焊縫采用射線抽查或100%檢測(cè)，而對(duì)于100%檢 測(cè)，通常采用X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)。
鍛制管件主要包括法蘭、三通、彎頭和封頭等，通常采用超聲波來(lái)檢測(cè)鍛件中的危害性冶金缺陷。一般情況下采用縱波直探頭對(duì)加工過(guò)程中的實(shí)心鍛 件進(jìn)行檢測(cè)，采用橫波斜探頭對(duì)內(nèi)外徑之比<80%的 環(huán)形或筒形鍛件進(jìn)行周向檢測(cè)。
鋼棒材主要用于鍛件和螺栓的制造。對(duì)于直徑< 50mm的鋼螺栓件需采用超聲來(lái)檢測(cè)螺栓桿內(nèi)存在的冶金缺陷。超聲檢測(cè)采用單晶直探頭或雙晶直探頭的縱波檢測(cè)方法。
管道附件的非金屬鑲裝件、填料和密封墊，應(yīng)根據(jù)管道所輸送的介質(zhì)，進(jìn)行相應(yīng)的介質(zhì)耐腐蝕性、耐溫等的檢測(cè)。
二、管道安裝過(guò)程的無(wú)損檢測(cè)
管道安裝過(guò)程中的焊接施工是管道建設(shè)中最主要的環(huán)節(jié)之一。在施工作業(yè)中, 安裝單位在具備ISO9000 質(zhì)量體系認(rèn)證資質(zhì)的前提下還需按照 ISO 9000 質(zhì)量管理和質(zhì)量保證系列標(biāo)準(zhǔn),建立起管道施工焊接質(zhì)量體系,由無(wú)損檢測(cè)對(duì)管道焊接施工質(zhì)量進(jìn)行著直接的監(jiān)督。
管口焊接、修補(bǔ)和返修完成后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行目視檢測(cè),包括焊縫及管體表面清潔狀態(tài)的檢查,焊縫余 高、寬度、錯(cuò)邊量和咬邊深度的測(cè)量，焊縫表面裂紋、未熔合、夾渣、氣孔等缺陷的檢查等。焊縫外觀需達(dá)到規(guī)定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，目視檢測(cè)不合格的焊縫不得進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。檢測(cè)工作開(kāi)始前，檢驗(yàn)量具需 經(jīng)計(jì)量部門(mén)按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)，且只能在校準(zhǔn)期內(nèi)使用。
射線檢測(cè)一般使用X射線周向曝光機(jī)，用管道內(nèi)爬行器將射線源送入管道內(nèi)部環(huán)焊縫的位置，從外部采用膠片一次曝光，但膠片處理和評(píng)價(jià)需要較長(zhǎng)的時(shí)間，往往影響管道施工的進(jìn)度，因此，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)出專(zhuān)門(mén)用于管道環(huán)焊縫檢測(cè)的X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)設(shè)備。
全自動(dòng)超聲檢測(cè)技術(shù)目前在國(guó)外已被大量應(yīng)用于長(zhǎng)輸管線的環(huán)焊縫檢測(cè)，與傳統(tǒng)手動(dòng)超聲檢測(cè)和射線檢測(cè)相比，其在檢測(cè)速度、缺陷定量準(zhǔn)確性、減少環(huán)境污染和降低作業(yè)強(qiáng)度等方面有著明顯的優(yōu)越性。全自動(dòng)相控陣超聲檢測(cè)系統(tǒng)采用區(qū)域劃分方法，將焊縫分成垂直方向上的若干個(gè)區(qū)，再由電子系統(tǒng)控制相控陣探頭對(duì)其進(jìn)行分區(qū)掃查，檢測(cè)結(jié)果以雙門(mén)帶狀圖的形式顯示，再輔以TOFD(衍射時(shí)差法) 和B掃描功能，對(duì)焊縫內(nèi)部存在的缺陷進(jìn)行分析和判斷。加拿大R/D Tech公司已開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用于長(zhǎng)輸管線環(huán)焊縫檢測(cè)的相控陣超聲自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。
地下管道在焊接施工完成后，要進(jìn)行壓力試驗(yàn) 和氣密性試驗(yàn)。壓力試驗(yàn)以液體或氣體為介質(zhì)，對(duì)管道施加的壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍，對(duì)管道的強(qiáng)度 和嚴(yán)密性進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和GBJ 235—1982 標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)規(guī)定。氣密性試驗(yàn)以氣體 為介質(zhì)，在設(shè)計(jì)壓力下，采用發(fā)泡劑、顯色劑、氣 體分子感測(cè)儀或其它專(zhuān)門(mén)手段等檢查管道系統(tǒng)中泄漏點(diǎn)。試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和GBJ 235—1982 標(biāo) 準(zhǔn)中的相關(guān)規(guī)定。
三、已用地下管道的無(wú)損檢測(cè)
對(duì)已用地下管道進(jìn)行檢測(cè)的主要目的是評(píng)價(jià)管道本體的結(jié)構(gòu)完整性，檢測(cè)內(nèi)容包括位置走向勘測(cè)、腐蝕評(píng)價(jià)、泄漏檢測(cè)和缺陷檢測(cè)技術(shù)等四大方面。根據(jù)其特點(diǎn)，檢測(cè)技術(shù)又可分為內(nèi)檢測(cè)和外檢測(cè)兩大類(lèi)。將檢測(cè)儀器放在管道內(nèi)部為內(nèi)檢測(cè)技術(shù)，目前主要為管道內(nèi)部爬行器和智能管道機(jī)器人。將儀器放置在管道外部，通稱(chēng)為外檢測(cè)技術(shù)，但根據(jù)是否需要與管體直接接觸，外檢測(cè)技術(shù)又分為開(kāi)挖檢測(cè)和非開(kāi)挖檢測(cè)技術(shù)。
管道檢測(cè)機(jī)器人在管道檢測(cè)中得到較為廣泛的運(yùn)用。目前，美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已開(kāi)發(fā)出很成熟的產(chǎn)品，近年來(lái)我國(guó)也已開(kāi)發(fā)出有關(guān)管道機(jī)器人的樣機(jī)，并在檢測(cè)中得到成功的應(yīng)用。管道機(jī)器人是一種可在管道內(nèi)行走的機(jī)械，可以攜帶一種或多種傳感器，操作人員在遠(yuǎn)端控制而進(jìn)行一系列的管道檢測(cè)作業(yè)。目前國(guó)外的管道機(jī)器人的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，它不僅能進(jìn)行管道檢測(cè)，還具有管道維護(hù)與維修等功能，是一個(gè)綜合的管道檢測(cè)維修系統(tǒng)。目前管道機(jī)器人很多使用漏磁通檢測(cè)技術(shù)、渦流檢測(cè)技術(shù)、激光檢測(cè)技術(shù)和超聲波檢測(cè)技術(shù)。
對(duì)地下管道的外部檢測(cè)，一般首先采用非開(kāi)挖檢測(cè)技術(shù)對(duì)管道本體的腐蝕狀況進(jìn)行快速測(cè)評(píng)，或采用在線泄漏檢測(cè)技術(shù)對(duì)管道的泄漏狀況進(jìn)行診斷和評(píng)價(jià)，對(duì)于認(rèn)為腐蝕嚴(yán)重或者發(fā)生泄漏的部位, 還需要進(jìn)行開(kāi)挖來(lái)對(duì)管道本體進(jìn)行更進(jìn)一步的檢測(cè)，以發(fā)現(xiàn)管道本體上產(chǎn)生的裂紋和腐蝕等缺陷。管道開(kāi)挖后，使用最多的仍為常規(guī)超聲、磁粉和滲透檢測(cè)技術(shù)。
埋地管道的開(kāi)挖檢測(cè)需要一定的工程量且會(huì)花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，但有時(shí)如果不進(jìn)行開(kāi)挖會(huì)使指定檢測(cè)部位與實(shí)際腐蝕最嚴(yán)重的部位可能存在誤差，因此開(kāi)挖點(diǎn)不一定是存在腐蝕缺陷或泄漏的部位，因此埋地管道的檢測(cè)需要一種通過(guò)一個(gè)開(kāi)挖點(diǎn)能夠?qū)蛇呡^長(zhǎng)范圍內(nèi)的管道進(jìn)行精確定位檢測(cè)的技術(shù)，常用的有超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)。
元件的制造過(guò)程中，為保證快速、準(zhǔn)確和高效的檢測(cè)，焊接鋼管的焊縫主要采用X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)，無(wú)縫鋼管主要采用渦流檢測(cè)技術(shù)，而鍛件主要采用超聲檢測(cè)技術(shù)。安裝過(guò)程中，主要是保證焊接的質(zhì)量和提高檢測(cè)效率，因此對(duì)環(huán)焊縫的檢測(cè)采用管道專(zhuān)用的射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)或自動(dòng)超聲檢測(cè)技術(shù)。在埋地壓力管道的使用過(guò)程中，主要檢測(cè)因介質(zhì)、載荷、溫度和環(huán)境等因素的影響而產(chǎn)生的腐蝕、沖蝕和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂等缺陷，因此除開(kāi)挖后采用超聲、磁粉和滲透等常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法外，還主要采用管道機(jī)器人和超聲導(dǎo)波等專(zhuān)門(mén)適用于埋地管道的無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)和方法。
周成先生告訴筆者，在即將舉辦的SIUP Expo 2014上，組委會(huì)特別設(shè)立了管道無(wú)損檢測(cè)展示專(zhuān)區(qū)，給檢測(cè)行業(yè)業(yè)內(nèi)人士提供了一個(gè)更加專(zhuān)業(yè)的交流與合作的平臺(tái)，我相信在先進(jìn)制造技術(shù)不斷發(fā)展的形勢(shì)下，管道檢測(cè)也會(huì)不斷趨于完善。注?SIUP-2014電話(huà)（021-3-1-1-3-0-0-7-6）
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