管道漏磁内检测器性能审核评估方法

管道漏磁内检测器性能审核评估方法

高富超

国家管网集团西部管道有限责任公司 新疆乌鲁木齐， 830013

摘 要：管道漏磁内检测器的性能指标是管道运营单位选择内检测服务提供商的重要依据，如何有效对漏磁内检测器进行性能评估并对内检测实施过程进行有效管控，直接影响项目的数据质量水平甚至管道完整性管理。本文主要从过程验证、历史数据分析、牵拉试验、数据质量抽查、开挖验证五个方面对内检测器性能能评估方法进行论述。

关键词：漏磁内检测；性能评估

内检测器性能指标主要表征了内检测器系统探测、定位、识别、表征和测量管道异常、部件和管道特征的能力，包括能识别的特征、异常的类型、检测阈值、检测概率，相应的识别概率，尺寸量化和表征精度，里程和周向测量精度及相关限制条件（磁化水平、检测速度、壁厚、清洁度等、异常点的角度和分类）等^[1]。

漏磁内检测器性能评估过程应基于历史数据、牵拉试验、开挖验证、数据质量检查，通过统计分析方法建立和验证检测器性能规格中具有统计意义的检测 阈值、POD、POI、检测器缺陷量化精度、定位精度等性能规格指标^[2]。

1、检测过程确认

检测过程确认主要包括：检测期间运行条件、管道路径；检测器安装、调试、运行等过程监督；数据批量处理、过滤、整理、数据分析规则；内检测数据的确认、评估过程管理；管道部件和附属物与报告位置的初步比对，对检测器部分指标进行初步确认。

2、通过历史数据对检测器进行评估

历史数据包括相同运行工况和检测系统的其它管段数据、同管段的历史漏磁内检测报告、开挖验证报告、原始数据或历史项目的数据用户化软件、管道工程历史数据、历史牵拉数据等，通过历史数据可以全面评估检测器的性能规格。

优点：在历史数据全部掌握的情况下，可以全面评估检测器的性能规格。

不足：

1）输送介质、输量、运行速度、管道壁厚、压力、温度等不同运行工况对数据质量、检测器性能评估结果产生一定影响，若以上因素变化较小在允许范围内，也可以忽略影响。

2）设备升级换代及关键零部件的更换、数据量化模型的改进会影响检测器性能评估结果的参考价值。

3、通过牵拉试验对检测器进行评估

牵拉试验是通过来自真实的或者人工缺陷的全尺寸牵拉试验数据建立或验证内检测器性能规格。

开展牵拉实验时，应考虑的影响因素：特征类型、特征尺寸、特征位置、与其他特征的相互影响、管道壁厚、牵拉速度等。开展牵拉试验可进行全因子试验设计、正交试验设计或者部分因子试验设计。

全因子试验设计：考虑影响牵拉试验测试结果的全部因素进行全方位测试。

正交实验设计：正交试验是采取部分试验来代替全面试验的方法, 挑选出有代表性的试验点来进行试验, 通过对代表性的试验结果进行分析, 了解全面试验的情况, 以实现工艺的优化^[3]。

目前牵拉试验采用的是部分因子试验设计，主要为速度因素，其余可考虑的因素包括特征位置、管道壁厚。

1、基于牵拉试验数据检测器数据评估的基本过程^[4]

可验证的技术指标：检测概率（POD）、识别概率（POI）、可信度（基于检测器量化精度指标和内检测结果的概率测算）、置信度、轴向（周向）定位精度、检测/报告阈值。若现场测量误差e< ，则证明单点测量结果符合检测器指标要求。最终确定全部验证点数据符合率是否达到可信度指标要求。

单点测量计算方法如公式（1）（2）所示。

（1）

其中： （2）

为组合后的公差； 为内检测测量相对深度的公差； 为现场测量相对深度的公差； 为超声现场测量相对深度的公差； 指定置信度下由标准正态分布表得到； 超声现场检测相对深度标准差。

在大量单点测量验证基础上可进行基于统计学的性能规格验证，计算内检测器估计可信度的上限，与性能规格指标中的可信度上限进行比较。方法如公式（3）（4）（5）所示。

（3）

其中 （4）

（5）

为内检测器的估计可信度上限， 为单点验证测量的总数量； 为单点验证测量中结论为符合的数量；比较 大于内检测器给出性能规格P，则内检测器性能指标符合要求。

优点：验证过程管体缺陷类型比较全面、缺陷尺寸均匀分布，可实现检测器技术指标（POD、POI、置信度、可信度、检测阈值、定位精度、磁化水平）的较全面验证。

不足：在牵拉模拟状态下，无法验证真实运行工况下的设备机械结构、数据采集系统的稳定性；牵拉标样管以制造缺陷为主，自然缺陷管缺陷收集较为困难，自然缺陷数量难以达到验证检测器技术指标要求；大口径检测器对牵拉动力系统要求较高，难以实现较高速度运行。

4、通过数据质量抽查进行评估

通过内检测服务提供的商客户端应用软件抽查漏磁内检测项目中的原始数据，复核内检测器运行速度、漏磁信号数据质量（噪声和通道完好率）、跟踪点设置、数据分析结果、管道重要特征点识别等，对管道内检测数据进行数据检查，确认漏磁检测数据质量及分析结果。

1）检测器速度要求：运行速度在内检测器运行速度指标范围内，超速部分需要核实数据质量是否满足要求或是否需要降级使用，超速管段不能大于检测段长度的2%，通常检测速度在1-5m/s；

2）漏磁信号数据质量：数据丢失量不超过总扫查量的 2%，首次检测或高风险管道数据丢失量不超过总扫查量的1%，且不允许相邻数据连续丢失，一般情况下数据抽查比例不低于7%；

3）跟踪点设置：设标点不大于1km，大落差、阀室、穿跨越、大转弯、高后果区等特殊位置应加密；

4）数据分析：对抽查数据段的金属损失、焊缝异常及其他管道特征点分析标记情况进行检查，确认无超过报告阈值的点出现漏标；

5）管道重要特征点识别：阀门、三通、弯头、壁厚变化、法兰等特征识别率大于98%，出现法兰、阀门、大内径三通等特征丢失，则要质疑所有记录信息的真实性。

优点：结合工艺运行条件，可直观的检查内检测信号数据质量及分析结果。

不足：不能直接验证漏磁检测器金属损失量化的性能指标。

5、通过开挖验证进行评估

开挖验证过程是基于6597《油气管道内检测技术规范》标准的算法开展。

优点：可以通过漏磁内检测数据分析结果直接选取关注点进行开挖，开挖验证结果可以直接反应检测器对部分特定缺陷的尺寸量化能力。

不足：开挖验证点数量不足，验证点不具备统计学意义。

现状：长输管道运营单位缺乏有效的检测器性能验证手段，如牵拉试验场、历史数据及基于历史数据的检测器性能评估方法；基于第三方测量结果的开挖验证方法由于受开挖数量限制，对内检测器性能指标验证具有很大局限性。

有条件的管道运营单位应从内检测器的牵拉实验、历史数据积累、检测完成初期的数据质量抽查等方法中提升自身对内检测器性能评估能力，从而鉴别内检测服务商的检测服务水平。

参考文献：

[1]SY/T 6597-2018.油气管道内检测技术规范[S]

[2]API STD 1163-2013.In-Line Inspection Systems Qualification

[3]刘瑞江, 张业旺, 闻崇炜, 汤　建.正交试验设计和分析方法研究[J].实验技术与管理,2010,27(9):52

[4]阙永彬.管道内检测缺陷尺寸量化精度的可靠性评价方法[J]油漆储运，2020，39（5）：537-539

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