專利名稱：用于檢查保溫層下腐蝕的檢查方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢查保溫層下腐蝕(corrosion under insulation)的檢查方法。 更具體地，本發(fā)明涉及能夠在提供有隔熱材料(heat insulator)的管道中容易地和經(jīng)濟(jì)地檢查腐蝕的檢查方法。
背景技術(shù)：
在由碳鋼、低合金鋼等制造的管道中發(fā)生的保溫層下腐蝕是管道泄漏的主要原因，并且是長(zhǎng)期運(yùn)行下的化工廠中應(yīng)該仔細(xì)監(jiān)控的重要退化現(xiàn)象之一。通常，一個(gè)工廠鋪設(shè)總計(jì)長(zhǎng)達(dá)數(shù)十千米的極大長(zhǎng)度的管道，并且這種管道通常用隔熱材料覆蓋。因此，為了對(duì)保溫層下腐蝕(下文可以稱為CUI)實(shí)施目視檢查，必須除去所述隔熱材料。這種隔熱材料的除去(拆除)需要大量的工時(shí)和巨大的花費(fèi)。而且，除去所有隔熱材料之后的目視檢查通常的結(jié)果是每1000個(gè)管只在兩個(gè)或三個(gè)管中發(fā)現(xiàn)腐蝕。這是非常低效的。因此，存在開(kāi)發(fā)CUI檢查技術(shù)的需求，通過(guò)該技術(shù)能夠?qū)π枰獓?yán)格防爆的工廠設(shè)備中的管道實(shí)施檢查而不需要拆除所述隔熱材料。迄今為止，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種用于管道的⑶I檢查的非破壞性指導(dǎo)技術(shù) (non-destructive instruction technique)。例如，己經(jīng)開(kāi)發(fā)了射線照相檢查 (radiograph inspection)、使用導(dǎo)波白勺超聲波探傷(ultrasonic flaw detection)等并用于實(shí)踐之中。射線照相檢查是其中通過(guò)使用放射源和面對(duì)所述放射源的傳感器測(cè)量射線通過(guò)隔熱材料和管道的透過(guò)強(qiáng)度，從而評(píng)價(jià)所述管道是否存在損壞的檢測(cè)方法。而且，所述射線照相檢查能夠通過(guò)使用具有放射源和傳感器的掃描儀沿所述管道的軸向方向掃描所述管道而提供管道的腐蝕薄化圖(thinning map)。這樣，所述射線照相檢查能夠提供關(guān)于管道腐蝕的視覺(jué)信息而不從所述管道除去隔熱材料(非專利文獻(xiàn)1)。超聲波探傷是其中導(dǎo)波(超聲波)通過(guò)管道長(zhǎng)距離傳播并探測(cè)從橫截面已經(jīng)發(fā)生改變處返回的回波，從而評(píng)估所述管道是否存在損壞的測(cè)試方法。其中導(dǎo)波通過(guò)管道傳播的超聲波探傷使得管道中的長(zhǎng)距離檢查成為可能，從而允許快速檢查管道(非專利文獻(xiàn)2)。引用列表非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1
Shunei KAWABE “Inspection on thinning in piping by using guide waves，， igaidoha wo mochiita haikan genniku Aensa gijutsu), The piping engineering, Japan Industrial Publishing Co., Ltd. , 2008 年 6 月，p. 19—24。非專利文獻(xiàn)2
Yoshiaki NAGASHIMA, Masao ENDOj Masahiro MIKIj Kazuhiko MANIWAj “Automated Inspection on crude oil piping by using RT，， (RT wo mochiita genyu haikann jidou kensa), Inspection Engineering, Japan Industrial Publishing Co. , Ltd, 2006年 1月，ρ·18-24。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題
但是，這些常規(guī)的檢查技術(shù)只適用于受限的狀況。更具體地，為了獲得整個(gè)管道的腐蝕薄化圖，所述放射照相檢查需要通過(guò)掃描儀軸向地掃描所述管道。因?yàn)檫@個(gè)原因，所述放射照相檢查只適用于管道中的直管。而且，所述放射照相檢查系統(tǒng)，例如具有放射源和傳感器的掃描儀，需要空間進(jìn)行安裝。因此，所述放射照相檢查的應(yīng)用被例如化工廠的復(fù)雜管道中的復(fù)雜性和窄管道縫隙所限制。另一方面，所述超聲波探傷的不利之處在于回波(echoes)產(chǎn)生自任何橫截面變化(不僅包括管道中的腐蝕薄化部分，而且包括管道中的連接部分和法蘭部分)，而所述超聲波探傷能夠通過(guò)導(dǎo)波經(jīng)由所述管道的長(zhǎng)距離傳播在長(zhǎng)達(dá)數(shù)米的距離中探測(cè)缺陷。因此， 事先不知道所述管道的形狀，所述超聲波探傷就不能精確地評(píng)估所述管道中是否存在損傷。此外，來(lái)自連接部分或法蘭部分的回波的回波強(qiáng)度很大。這將導(dǎo)致回波的連接，從而產(chǎn)生由于回波的連接而無(wú)法探測(cè)的部分。而且，所述超聲波探傷需要從管道除去隔熱材料。此外，這些常規(guī)檢查技術(shù)適用于檢查管道中是否發(fā)生腐蝕，但不適用于實(shí)時(shí)監(jiān)控管道從而實(shí)時(shí)評(píng)估腐蝕的發(fā)展水平?？紤]到以下問(wèn)題，完成了本發(fā)明。本發(fā)明的一個(gè)主要目的是實(shí)現(xiàn)用于有效地、容易地和經(jīng)濟(jì)地檢查保溫層下的管道中的腐蝕的檢查方法。解決問(wèn)題的方案
為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明人努力地研究以建立用于有效地、容易地和經(jīng)濟(jì)地檢查保溫層下的管道的腐蝕的檢查方法。作為努力研究的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)使用光纖多普勒傳感器(fiber optical Doppler sensor)探測(cè)來(lái)自管道的腐蝕部分處的剝落 (flaking)或開(kāi)裂(cracking)(下文中可以將這種腐蝕部分稱為腐蝕銹瘤(corrosive tubercle)(在日文中稱為sabi-kobu)的聲發(fā)射(其是彈性波，并且在下文可以稱為“AE”) 來(lái)探測(cè)管道中的腐蝕。本發(fā)明基于該發(fā)現(xiàn)。也就是說(shuō)，本發(fā)明提供了用于在提供有隔熱材料的管道中檢查保溫層下腐蝕的檢查方法，所述方法包括向所述管道提供光纖多普勒傳感器；和通過(guò)使用所述光纖多普勒傳感器檢查所述管道中的腐蝕。所述光纖多普勒傳感器在-200°C到250°C這樣的寬溫度范圍是可使用的。因此， 通過(guò)使用所述光纖多普勒傳感器，所述檢查方法能夠在各種探測(cè)條件下應(yīng)用于探測(cè)CUI。此外，所述光纖多普勒傳感器是防爆的，因此從所述光纖多普勒傳感器不會(huì)產(chǎn)生電火花。因此，即使在具有防爆區(qū)域的工廠(例如石油化工廠)中也能夠持久地(即非暫時(shí)性地)提供所述光纖多普勒傳感器。這使得實(shí)施由腐蝕產(chǎn)生的AE的實(shí)時(shí)探測(cè)成為可能。因此，能夠更容易地實(shí)施對(duì)保溫層下腐蝕的檢查。而且，這使得監(jiān)控AE發(fā)生的累計(jì)次數(shù)成為可能。本發(fā)明的有利效果
一種根據(jù)本發(fā)明的用于檢查保溫層下腐蝕的檢查方法，如上所述，設(shè)置為使得通過(guò)使用提供到述管道的光纖多普勒傳感器探測(cè)管道中的腐蝕。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的檢查方法使得有效地、容易地和經(jīng)濟(jì)地實(shí)施對(duì)保溫層下腐蝕的檢查成為可能。


圖 1
圖1是示出光纖中多普勒效應(yīng)的框圖。圖 2
圖2是示出振動(dòng)測(cè)試設(shè)備(oscillation measuring device)的框圖。圖 3
圖3是示出探測(cè)到的AE的頻率和譜功率(spectrum power)之間關(guān)系的波形圖。圖 4
圖4是示意性地示出在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的實(shí)體模型管道(mock-up piping)的橫截面圖。圖 5
圖5是繪出了實(shí)施例1中腐蝕的早期階段中AE產(chǎn)生的次數(shù)和AE產(chǎn)生的累計(jì)次數(shù)的圖。圖 6
圖6是示出了實(shí)施例2中通過(guò)位于3900 mm距離處的FOD傳感器探測(cè)到的AE產(chǎn)生的次數(shù)的圖。圖 7
圖7是示意性地示出如何將FOD傳感器連接到法蘭部分的前視圖。圖 8
圖8是繪出了實(shí)施例3中與FOD傳感器連接的管部分和法蘭部分中AE產(chǎn)生的次數(shù)，和管部分和法蘭部分中AE產(chǎn)生的累計(jì)次數(shù)的圖。圖 9
圖9是繪出了實(shí)施例4中處于腐蝕中間階段和后期階段的管道中AE產(chǎn)生的次數(shù)，和腐蝕的中間階段和后期階段中AE產(chǎn)生的累計(jì)次數(shù)的圖。
具體實(shí)施例方式以下描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案。應(yīng)該注意，本發(fā)明不限于該實(shí)施方案。在本申請(qǐng)的說(shuō)明書中，“在從A到B的范圍中”的表述是指“不小于A，但不大于B”。在該實(shí)施方案中，本發(fā)明的用于檢查保溫層下腐蝕的檢查方法是通過(guò)使用連接到管道的光纖多普勒(FOD)傳感器探測(cè)來(lái)自管道的AE，從而檢查所述管道中的腐蝕的方法?？梢詫⑺鯢OD傳感器連接到所述管道的任何部分，只要所述FOD傳感器能夠與管道的表面接觸。為了所述FOD傳感器更好的靈敏度起見(jiàn)，優(yōu)選將所述FOD傳感器連接到所述管道的管部分。該“管部分”指的是“除了形狀不連續(xù)部分(shape-wise discontinuous portions)例如閥、法蘭、分支等以外的管道部分”。同時(shí)，與覆蓋除了法蘭部分以外的管道其它部分的隔熱材料相比，覆蓋所述法蘭的隔熱材料可以容易地除去(拆除)。因此，考慮到將所述FOD傳感器連接到所述法蘭部分或在所述FOD傳感器的維護(hù)或檢查中從所述法蘭部分除去隔熱材料所需的極少勞動(dòng)和低成本，可以將所述FOD傳感器連接到法蘭部分?？梢詫⑺鯢OD傳感器以任何方式連接到管道，條件是所述FOD傳感器與所述管道的表面接觸。例如，可以通過(guò)使用U型螺栓將所述FOD傳感器連接到管部分，而通過(guò)使用夾具可以將所述FOD傳感器連接到法蘭部分。而且，可以通過(guò)使用可商購(gòu)獲得的粘合介質(zhì)將所述FOD傳感器連接到管道，所述粘合介質(zhì)可以是例如可用于超聲波探傷的sonny coat (產(chǎn)品名稱由Nichigo Acetylene Co. , Ltd.制造)、粘合劑例如Aron-Alpha (產(chǎn)品名稱: 由Konishi Co., Ltd.制造)等。此外，可以以下面的方式建立化工廠使得在將隔熱材料連接到管道上之前將所述FOD傳感器連接到所述管道。作為選擇，可以在建立化工廠之后將所述FOD傳感器連接到所述管道。簡(jiǎn)而言之，可以在實(shí)施用于檢查保溫層下腐蝕的檢查方法之前的任何時(shí)間將所述FOD傳感器連接到所述管道。對(duì)于保溫層下腐蝕，為了能夠有效地檢查這種長(zhǎng)距離管道，優(yōu)選向管道提供多個(gè)所述FOD傳感器。在連接到管道的所述FOD傳感器的數(shù)量方面沒(méi)有特殊限制，條件是所述 FOD傳感器能夠適當(dāng)?shù)靥綔y(cè)來(lái)自所述管道的AE。因此，可以根據(jù)條件例如將要檢查的管道的長(zhǎng)度來(lái)決定所述FOD傳感器的個(gè)數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的檢查方法允許通過(guò)測(cè)量AE發(fā)生的累計(jì)次數(shù)從腐蝕的發(fā)展水平的角度評(píng)估所述腐蝕。因?yàn)樗鯢OD傳感器具有非常高的耐久性，所以優(yōu)選向所述管道持久地提供所述FOD傳感器以節(jié)省用于從管道除去隔熱材料的勞動(dòng)和花費(fèi)。在下文中，詳細(xì)地描述了用于檢查保溫層下腐蝕的本發(fā)明檢查方法中采用的FOD 傳感器和AE探測(cè)方法。[ 1.F0D 傳感器]
所述FOD傳感器是利用光纖的多普勒效應(yīng)的傳感器。所述FOD傳感器能夠探測(cè)入射到所述光纖的光的頻率變化。如此，所述FOD傳感器能夠探測(cè)施加到所述光纖的應(yīng)變(例如彈性波、應(yīng)力變化等)。這里，參考圖1解釋所述“光纖的多普勒效應(yīng)”，圖1是用于解釋光纖的多普勒效應(yīng)的框圖。例如，設(shè)定當(dāng)光纖1接收具有聲速C和頻率&的光波時(shí)，所述光纖1被以伸長(zhǎng)速度V拉長(zhǎng)長(zhǎng)度L。假設(shè)由于多普勒效應(yīng)所述入射光的頻率因此從&被調(diào)制到則調(diào)制后的頻率可以通過(guò)使用多普勒方程表示為式(1)
Math.1
其中fo是入射光的頻率，是調(diào)制后的頻率，C是聲速，和ν是光纖的伸長(zhǎng)速度。如果式(1)中所述調(diào)制將入射光的頻率&按fd調(diào)制到那么光纖的頻率調(diào)制(frequency modulation) fd可以表示為式(2) Math. 2
其中&是入射光的頻率，fd是光纖的頻率調(diào)制，C是聲速，和ν是光纖的伸長(zhǎng)速度。使用式(3)(其是波的公式)，光纖的頻率調(diào)制fd可以表示為式(4) Math. 3其中fo是入射光的頻率，C是聲速，和λ是波長(zhǎng)。
權(quán)利要求
1.在提供有隔熱材料的管道中用于檢查保溫層下腐蝕的方法，所述方法包括 向所述管道提供光纖多普勒傳感器；和通過(guò)使用所述光纖多普勒傳感器檢查所述管道中的腐蝕。
2.權(quán)利要求1中所述的檢查方法，其中向所述管道的法蘭部分提供所述光纖多普勒傳感器。
3.權(quán)利要求1或2中所述的檢查方法，其中向所述管道提供多個(gè)所述光纖多普勒傳感器。
4.權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)中所述的檢查方法，其中所述光纖多普勒傳感器探測(cè)頻率為 10 kHz-150 kHz 的聲發(fā)射。
5.權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)中所述的檢查方法，其包括 監(jiān)測(cè)聲發(fā)射發(fā)生的累計(jì)次數(shù)，從而評(píng)價(jià)腐蝕的發(fā)展水平。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了用于檢查保溫層下腐蝕的方法。根據(jù)本發(fā)明的這種檢查方法使得在提供有隔熱材料的管道中容易地和經(jīng)濟(jì)地檢查腐蝕成為可能。所述檢查方法是在提供有隔熱材料的管道中用于檢查保溫層下腐蝕的方法，包括向所述管道提供光纖多普勒傳感器；并通過(guò)使用所述光纖多普勒傳感器檢查所述管道中的腐蝕。
文檔編號(hào)G01N29/24GK102203585SQ200980142799
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者多田豐和, 森久和, 町島祐一, 長(zhǎng)秀雄 申請(qǐng)人:住友化學(xué)株式會(huì)社