专利名称：用于检查保温层下腐蚀的检查方法
技术领域：
本发明涉及用于检查保温层下腐蚀(corrosion under insulation)的检查方法。 更具体地，本发明涉及能够在提供有隔热材料(heat insulator)的管道中容易地和经济地检查腐蚀的检查方法。
背景技术：
在由碳钢、低合金钢等制造的管道中发生的保温层下腐蚀是管道泄漏的主要原因，并且是长期运行下的化工厂中应该仔细监控的重要退化现象之一。通常，一个工厂铺设总计长达数十千米的极大长度的管道，并且这种管道通常用隔热材料覆盖。因此，为了对保温层下腐蚀(下文可以称为CUI)实施目视检查，必须除去所述隔热材料。这种隔热材料的除去(拆除)需要大量的工时和巨大的花费。而且，除去所有隔热材料之后的目视检查通常的结果是每1000个管只在两个或三个管中发现腐蚀。这是非常低效的。因此，存在开发CUI检查技术的需求，通过该技术能够对需要严格防爆的工厂设备中的管道实施检查而不需要拆除所述隔热材料。迄今为止，已经开发了各种用于管道的⑶I检查的非破坏性指导技术 (non-destructive instruction technique)。例如，己经开发了射线照相检查 (radiograph inspection)、使用导波白勺超声波探伤(ultrasonic flaw detection)等并用于实践之中。射线照相检查是其中通过使用放射源和面对所述放射源的传感器测量射线通过隔热材料和管道的透过强度，从而评价所述管道是否存在损坏的检测方法。而且，所述射线照相检查能够通过使用具有放射源和传感器的扫描仪沿所述管道的轴向方向扫描所述管道而提供管道的腐蚀薄化图(thinning map)。这样，所述射线照相检查能够提供关于管道腐蚀的视觉信息而不从所述管道除去隔热材料(非专利文献1)。超声波探伤是其中导波(超声波)通过管道长距离传播并探测从横截面已经发生改变处返回的回波，从而评估所述管道是否存在损坏的测试方法。其中导波通过管道传播的超声波探伤使得管道中的长距离检查成为可能，从而允许快速检查管道(非专利文献2)。引用列表非专利文献非专利文献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。非专利文献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。
发明内容
技术问题
但是，这些常规的检查技术只适用于受限的状况。更具体地，为了获得整个管道的腐蚀薄化图，所述放射照相检查需要通过扫描仪轴向地扫描所述管道。因为这个原因，所述放射照相检查只适用于管道中的直管。而且，所述放射照相检查系统，例如具有放射源和传感器的扫描仪，需要空间进行安装。因此，所述放射照相检查的应用被例如化工厂的复杂管道中的复杂性和窄管道缝隙所限制。另一方面，所述超声波探伤的不利之处在于回波(echoes)产生自任何横截面变化(不仅包括管道中的腐蚀薄化部分，而且包括管道中的连接部分和法兰部分)，而所述超声波探伤能够通过导波经由所述管道的长距离传播在长达数米的距离中探测缺陷。因此， 事先不知道所述管道的形状，所述超声波探伤就不能精确地评估所述管道中是否存在损伤。此外，来自连接部分或法兰部分的回波的回波强度很大。这将导致回波的连接，从而产生由于回波的连接而无法探测的部分。而且，所述超声波探伤需要从管道除去隔热材料。此外，这些常规检查技术适用于检查管道中是否发生腐蚀，但不适用于实时监控管道从而实时评估腐蚀的发展水平。考虑到以下问题，完成了本发明。本发明的一个主要目的是实现用于有效地、容易地和经济地检查保温层下的管道中的腐蚀的检查方法。解决问题的方案
为了实现该目的，本发明人努力地研究以建立用于有效地、容易地和经济地检查保温层下的管道的腐蚀的检查方法。作为努力研究的结果，本发明人发现可以通过使用光纤多普勒传感器(fiber optical Doppler sensor)探测来自管道的腐蚀部分处的剥落 (flaking)或开裂(cracking)(下文中可以将这种腐蚀部分称为腐蚀锈瘤(corrosive tubercle)(在日文中称为sabi-kobu)的声发射(其是弹性波，并且在下文可以称为“AE”) 来探测管道中的腐蚀。本发明基于该发现。也就是说，本发明提供了用于在提供有隔热材料的管道中检查保温层下腐蚀的检查方法，所述方法包括向所述管道提供光纤多普勒传感器；和通过使用所述光纤多普勒传感器检查所述管道中的腐蚀。所述光纤多普勒传感器在-200°C到250°C这样的宽温度范围是可使用的。因此， 通过使用所述光纤多普勒传感器，所述检查方法能够在各种探测条件下应用于探测CUI。此外，所述光纤多普勒传感器是防爆的，因此从所述光纤多普勒传感器不会产生电火花。因此，即使在具有防爆区域的工厂(例如石油化工厂)中也能够持久地(即非暂时性地)提供所述光纤多普勒传感器。这使得实施由腐蚀产生的AE的实时探测成为可能。因此，能够更容易地实施对保温层下腐蚀的检查。而且，这使得监控AE发生的累计次数成为可能。本发明的有利效果
一种根据本发明的用于检查保温层下腐蚀的检查方法，如上所述，设置为使得通过使用提供到述管道的光纤多普勒传感器探测管道中的腐蚀。结果，根据本发明的检查方法使得有效地、容易地和经济地实施对保温层下腐蚀的检查成为可能。
图 1
图1是示出光纤中多普勒效应的框图。图 2
图2是示出振动测试设备(oscillation measuring device)的框图。图 3
图3是示出探测到的AE的频率和谱功率(spectrum power)之间关系的波形图。图 4
图4是示意性地示出在本发明的实施例中使用的实体模型管道(mock-up piping)的横截面图。图 5
图5是绘出了实施例1中腐蚀的早期阶段中AE产生的次数和AE产生的累计次数的图。图 6
图6是示出了实施例2中通过位于3900 mm距离处的FOD传感器探测到的AE产生的次数的图。图 7
图7是示意性地示出如何将FOD传感器连接到法兰部分的前视图。图 8
图8是绘出了实施例3中与FOD传感器连接的管部分和法兰部分中AE产生的次数，和管部分和法兰部分中AE产生的累计次数的图。图 9
图9是绘出了实施例4中处于腐蚀中间阶段和后期阶段的管道中AE产生的次数，和腐蚀的中间阶段和后期阶段中AE产生的累计次数的图。
具体实施例方式以下描述了本发明的一个实施方案。应该注意，本发明不限于该实施方案。在本申请的说明书中，“在从A到B的范围中”的表述是指“不小于A，但不大于B”。在该实施方案中，本发明的用于检查保温层下腐蚀的检查方法是通过使用连接到管道的光纤多普勒(FOD)传感器探测来自管道的AE，从而检查所述管道中的腐蚀的方法。可以将所述FOD传感器连接到所述管道的任何部分，只要所述FOD传感器能够与管道的表面接触。为了所述FOD传感器更好的灵敏度起见，优选将所述FOD传感器连接到所述管道的管部分。该“管部分”指的是“除了形状不连续部分(shape-wise discontinuous portions)例如阀、法兰、分支等以外的管道部分”。同时，与覆盖除了法兰部分以外的管道其它部分的隔热材料相比，覆盖所述法兰的隔热材料可以容易地除去(拆除)。因此，考虑到将所述FOD传感器连接到所述法兰部分或在所述FOD传感器的维护或检查中从所述法兰部分除去隔热材料所需的极少劳动和低成本，可以将所述FOD传感器连接到法兰部分。可以将所述FOD传感器以任何方式连接到管道，条件是所述FOD传感器与所述管道的表面接触。例如，可以通过使用U型螺栓将所述FOD传感器连接到管部分，而通过使用夹具可以将所述FOD传感器连接到法兰部分。而且，可以通过使用可商购获得的粘合介质将所述FOD传感器连接到管道，所述粘合介质可以是例如可用于超声波探伤的sonny coat (产品名称由Nichigo Acetylene Co. , Ltd.制造)、粘合剂例如Aron-Alpha (产品名称: 由Konishi Co., Ltd.制造)等。此外，可以以下面的方式建立化工厂使得在将隔热材料连接到管道上之前将所述FOD传感器连接到所述管道。作为选择，可以在建立化工厂之后将所述FOD传感器连接到所述管道。简而言之，可以在实施用于检查保温层下腐蚀的检查方法之前的任何时间将所述FOD传感器连接到所述管道。对于保温层下腐蚀，为了能够有效地检查这种长距离管道，优选向管道提供多个所述FOD传感器。在连接到管道的所述FOD传感器的数量方面没有特殊限制，条件是所述 FOD传感器能够适当地探测来自所述管道的AE。因此，可以根据条件例如将要检查的管道的长度来决定所述FOD传感器的个数。根据本发明的检查方法允许通过测量AE发生的累计次数从腐蚀的发展水平的角度评估所述腐蚀。因为所述FOD传感器具有非常高的耐久性，所以优选向所述管道持久地提供所述FOD传感器以节省用于从管道除去隔热材料的劳动和花费。在下文中，详细地描述了用于检查保温层下腐蚀的本发明检查方法中采用的FOD 传感器和AE探测方法。[ 1.F0D 传感器]
所述FOD传感器是利用光纤的多普勒效应的传感器。所述FOD传感器能够探测入射到所述光纤的光的频率变化。如此，所述FOD传感器能够探测施加到所述光纤的应变(例如弹性波、应力变化等)。这里，参考图1解释所述“光纤的多普勒效应”，图1是用于解释光纤的多普勒效应的框图。例如，设定当光纤1接收具有声速C和频率&的光波时，所述光纤1被以伸长速度V拉长长度L。假设由于多普勒效应所述入射光的频率因此从&被调制到则调制后的频率可以通过使用多普勒方程表示为式(1)
Math.1
其中fo是入射光的频率，是调制后的频率，C是声速，和ν是光纤的伸长速度。如果式(1)中所述调制将入射光的频率&按fd调制到那么光纤的频率调制(frequency modulation) fd可以表示为式(2) Math. 2
其中&是入射光的频率，fd是光纤的频率调制，C是声速，和ν是光纤的伸长速度。使用式(3)(其是波的公式)，光纤的频率调制fd可以表示为式(4) Math. 3其中fo是入射光的频率，C是声速，和λ是波长。
权利要求
1.在提供有隔热材料的管道中用于检查保温层下腐蚀的方法，所述方法包括 向所述管道提供光纤多普勒传感器；和通过使用所述光纤多普勒传感器检查所述管道中的腐蚀。
2.权利要求1中所述的检查方法，其中向所述管道的法兰部分提供所述光纤多普勒传感器。
3.权利要求1或2中所述的检查方法，其中向所述管道提供多个所述光纤多普勒传感器。
4.权利要求1-3任意一项中所述的检查方法，其中所述光纤多普勒传感器探测频率为 10 kHz-150 kHz 的声发射。
5.权利要求1-4任意一项中所述的检查方法，其包括 监测声发射发生的累计次数，从而评价腐蚀的发展水平。
全文摘要
本发明实现了用于检查保温层下腐蚀的方法。根据本发明的这种检查方法使得在提供有隔热材料的管道中容易地和经济地检查腐蚀成为可能。所述检查方法是在提供有隔热材料的管道中用于检查保温层下腐蚀的方法，包括向所述管道提供光纤多普勒传感器；并通过使用所述光纤多普勒传感器检查所述管道中的腐蚀。
文档编号G01N29/24GK102203585SQ200980142799
公开日2011年9月28日 申请日期2009年10月29日 优先权日2008年10月30日
发明者多田丰和, 森久和, 町岛祐一, 长秀雄 申请人:住友化学株式会社
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