專利名稱：用于檢查保溫層下腐蝕的檢查方法
技術領域：
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)濟地檢查腐蝕的檢查方法。
背景技術：
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，并且是長期運行下的化工廠中應該仔細監(jiān)控的重要退化現(xiàn)象之一。通常，一個工廠鋪設總計長達數(shù)十千米的極大長度的管道，并且這種管道通常用隔熱材料覆蓋。因此，為了對保溫層下腐蝕(下文可以稱為CUI)實施目視檢查，必須除去所述隔熱材料。這種隔熱材料的除去(拆除)需要大量的工時和巨大的花費。而且，除去所有隔熱材料之后的目視檢查通常的結果是每1000個管只在兩個或三個管中發(fā)現(xiàn)腐蝕。這是非常低效的。因此，存在開發(fā)CUI檢查技術的需求，通過該技術能夠對需要嚴格防爆的工廠設備中的管道實施檢查而不需要拆除所述隔熱材料。迄今為止，已經(jīng)開發(fā)了各種用于管道的⑶I檢查的非破壞性指導技術 (non-destructive instruction technique)。例如，己經(jīng)開發(fā)了射線照相檢查 (radiograph inspection)、使用導波白勺超聲波探傷(ultrasonic flaw detection)等并用于實踐之中。射線照相檢查是其中通過使用放射源和面對所述放射源的傳感器測量射線通過隔熱材料和管道的透過強度，從而評價所述管道是否存在損壞的檢測方法。而且，所述射線照相檢查能夠通過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于管道腐蝕的視覺信息而不從所述管道除去隔熱材料(非專利文獻1)。超聲波探傷是其中導波(超聲波)通過管道長距離傳播并探測從橫截面已經(jīng)發(fā)生改變處返回的回波，從而評估所述管道是否存在損壞的測試方法。其中導波通過管道傳播的超聲波探傷使得管道中的長距離檢查成為可能，從而允許快速檢查管道(非專利文獻2)。引用列表非專利文獻非專利文獻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)明內容
技術問題
但是，這些常規(guī)的檢查技術只適用于受限的狀況。更具體地，為了獲得整個管道的腐蝕薄化圖，所述放射照相檢查需要通過掃描儀軸向地掃描所述管道。因為這個原因，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，需要空間進行安裝。因此，所述放射照相檢查的應用被例如化工廠的復雜管道中的復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導波經(jīng)由所述管道的長距離傳播在長達數(shù)米的距離中探測缺陷。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估所述管道中是否存在損傷。此外，來自連接部分或法蘭部分的回波的回波強度很大。這將導致回波的連接，從而產(chǎn)生由于回波的連接而無法探測的部分。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)檢查技術適用于檢查管道中是否發(fā)生腐蝕，但不適用于實時監(jiān)控管道從而實時評估腐蝕的發(fā)展水平?？紤]到以下問題，完成了本發(fā)明。本發(fā)明的一個主要目的是實現(xiàn)用于有效地、容易地和經(jīng)濟地檢查保溫層下的管道中的腐蝕的檢查方法。解決問題的方案
為了實現(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。作為努力研究的結果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)可以通過使用光纖多普勒傳感器(fiber optical Doppler sensor)探測來自管道的腐蝕部分處的剝落 (flaking)或開裂(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”) 來探測管道中的腐蝕。本發(fā)明基于該發(fā)現(xiàn)。也就是說，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條件下應用于探測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(即非暫時性地)提供所述光纖多普勒傳感器。這使得實施由腐蝕產(chǎn)生的AE的實時探測成為可能。因此，能夠更容易地實施對保溫層下腐蝕的檢查。而且，這使得監(jiān)控AE發(fā)生的累計次數(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，設置為使得通過使用提供到述管道的光纖多普勒傳感器探測管道中的腐蝕。結果，根據(jù)本發(fā)明的檢查方法使得有效地、容易地和經(jīng)濟地實施對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的框圖。圖 2
圖2是示出振動測試設備(oscillation measuring device)的框圖。圖 3
圖3是示出探測到的AE的頻率和譜功率(spectrum power)之間關系的波形圖。圖 4
圖4是示意性地示出在本發(fā)明的實施例中使用的實體模型管道(mock-up piping)的橫截面圖。圖 5
圖5是繪出了實施例1中腐蝕的早期階段中AE產(chǎn)生的次數(shù)和AE產(chǎn)生的累計次數(shù)的圖。圖 6
圖6是示出了實施例2中通過位于3900 mm距離處的FOD傳感器探測到的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)生的累計次數(shù)的圖。圖 9
圖9是繪出了實施例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)生的累計次數(shù)的圖。
具體實施例方式以下描述了本發(fā)明的一個實施方案。應該注意，本發(fā)明不限于該實施方案。在本申請的說明書中，“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使用連接到管道的光纖多普勒(FOD)傳感器探測來自管道的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，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，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傳感器的維護或檢查中從所述法蘭部分除去隔熱材料所需的極少勞動和低成本，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，可以通過使用U型螺栓將所述FOD傳感器連接到管部分，而通過使用夾具可以將所述FOD傳感器連接到法蘭部分。而且，可以通過使用可商購獲得的粘合介質將所述FOD傳感器連接到管道，所述粘合介質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。簡而言之，可以在實施用于檢查保溫層下腐蝕的檢查方法之前的任何時間將所述FOD傳感器連接到所述管道。對于保溫層下腐蝕，為了能夠有效地檢查這種長距離管道，優(yōu)選向管道提供多個所述FOD傳感器。在連接到管道的所述FOD傳感器的數(shù)量方面沒有特殊限制，條件是所述 FOD傳感器能夠適當?shù)靥綔y來自所述管道的AE。因此，可以根據(jù)條件例如將要檢查的管道的長度來決定所述FOD傳感器的個數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的檢查方法允許通過測量AE發(fā)生的累計次數(shù)從腐蝕的發(fā)展水平的角度評估所述腐蝕。因為所述FOD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和花費。在下文中，詳細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探測方法。[ 1.F0D 傳感器]
所述FOD傳感器是利用光纖的多普勒效應的傳感器。所述FOD傳感器能夠探測入射到所述光纖的光的頻率變化。如此，所述FOD傳感器能夠探測施加到所述光纖的應變(例如彈性波、應力變化等)。這里，參考圖1解釋所述“光纖的多普勒效應”，圖1是用于解釋光纖的多普勒效應的框圖。例如，設定當光纖1接收具有聲速C和頻率&的光波時，所述光纖1被以伸長速度V拉長長度L。假設由于多普勒效應所述入射光的頻率因此從&被調制到則調制后的頻率可以通過使用多普勒方程表示為式(1)
Math.1
其中fo是入射光的頻率，是調制后的頻率，C是聲速，和ν是光纖的伸長速度。如果式(1)中所述調制將入射光的頻率&按fd調制到那么光纖的頻率調制(frequency modulation) fd可以表示為式(2) Math. 2
其中&是入射光的頻率，fd是光纖的頻率調制，C是聲速，和ν是光纖的伸長速度。使用式(3)(其是波的公式)，光纖的頻率調制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。
權利要求
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；和通過使用所述光纖多普勒傳感器檢查所述管道中的腐蝕。
2.權利要求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所述光纖多普勒傳感器。
4.權利要求1-3任意一項中所述的檢查方法，其中所述光纖多普勒傳感器探測頻率為 10 kHz-150 kHz 的聲發(fā)射。
5.權利要求1-4任意一項中所述的檢查方法，其包括 監(jiān)測聲發(fā)射發(fā)生的累計次數(shù)，從而評價腐蝕的發(fā)展水平。
全文摘要
本發(fā)明實現(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G01N29/24GK102203585SQ200980142799
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月29日 優(yōu)先權日2008年10月30日
發(fā)明者多田豐和, 森久和, 町島祐一, 長秀雄 申請人:住友化學株式會社