长输管道无损检测自动化技术的研究现状

秦 涵

中国船级社质量认证公司四川分公司，四川 成都 610000

摘要：研究长输管道无损检测自动化技术，提高检测的可靠性和自动化程度，加强对在建和服役管道的检测和监测具有重要意义。

关键词：无损检测；自动化技术；研究进展；

目前，无损检测自动化技术已广泛应用于机械武器、电子、造船、航空航天、石油化工等领域的焊缝和铸件的检测。其应用效果对于反映检测目标的电、磁、光、声等特性具有较高的检测效率，是评价检测对象的数量、性质、大小和质量位置的重要技术保证。

一、无损检测自动化中使用的数字图像分析的常用方法

1.图像匹配。图像匹配方法的步骤是：先选取一些同类型的标准目标作为样板，再统计处理每个图像的灰度特征，从中确定目标体的特征。

2.目标体无关特征模型匹配。目标体无关特征模型匹配方法是指，在没有区分目标体的情况下,通过变换处理等方法获取特征量，建立相应的模型，并能够进行分类匹配。

3.目标体有关特征模型匹配。目标体有关特征模型匹配方法是指：在一个理想状态下，建立一种类型目标的特征描述，并借助具体图像进行处理变换得到具体的特征描述，然后经过匹配最终进行分类。

4.目标提取描述分类。目标提取描述分类方法是指：先对数字图像进行处理，将目标体从图像中分离出来，然后获取目标体的特征描述，经过决策之后再分类。

二、目前无损检测自动化技术的研究进展

1.数字图像自动分析。无损检测自动化技术的开发与应用对于数字图像自动分析的观测指标具有较高要求，其对于检测物体分析能力也是数字图像技术的完善方向。而自动化标准中图像分析能力是否具备实时性、精准性、独立行、灵敏性、以及自动性，都决定了无损检测自动化技术的应用效果。当满足以上诸多特性之后，才能通过数字图像的自动分析效果支持无损检测技术达到较高的自动化水平。目前，无损检测技术在数字图像自动分析方面需要通过三个步骤完成检测任务。（1）需要对检测图像进行匹配，选取检测舞台的标准样本，通过统计采集图像的灰度特征，明确检测指标与检测方向。（2）在明确检测目标是否存在关键特征匹配度的情况下，以特征条件区分特征模型的特征参量获取条件，并建立标体无关特征模型匹配，以便进行检测物体分类匹配。（3）明确与检测特征存在关联度较高的特征模型，以此模型作为描述物体检测特征的量化指标，并借助辅助型图像处理软件描述客观的被测物体特征，以便做出检测分析。通过以上三个流程，被检测物体可以通过数字图像信息的处理过程，完成目标样本的特征分类，进而提供决策条件与评估指标，为检测输出实际数值提供参考。

2.长输管道的应用研究方向。目前，在我国长输管道无损检测自动化技术的发展中，已经将无损检测技术发展成为运用多项综合技术的检测模式，依托我国863计划的扶植取得了较高的研究成果。但是目前我国管道机器人的研究仍处于实验阶段，长输管道的自动化检测依然需要引进国外生产的X射线检测设备。当前我国在此方向的研究成果主要为超声检测技术，以及管外检测向管内检测转移的技术发展方向。一方面，超声检测技术能够提高天然气运算的长距离检测效果。此前在检测天然气输送管道时，需要针对所有管道接口处进行拍摄，其反复工作量较高，而且容易出现检测漏洞遗留安全隐患。而利用超声检测技术，将数字化的检测结果作为探伤X胶片的检测方式，反而能够提升其检测精度，在核对程度上降低了重复作业的时间与精力。管道内无损检测自动化技术可以弥补X射线在传统探伤方法中的缺陷，从而快速检测出管道内壁裂纹，进而提高检测工作的时效性。另一方面，管外检测向管内检测转移是长输管道的检测难点与重点。为了提高其检测技术的效果，降低维护周期的时间占比，采取外检测向管内检测转移的方式也是对于长输管道全方位检测的技术基础。而且在实际应用过程中，通过加深管道检测程度，以及提升检测精度，可以有效提高长输管道运行的安全性。

3.食品检测方面的发展近况。在无损检测自动化技术不断完善的过程中，不仅工业化生产得到了有效助力，同时在食品检测方面也得到了广泛运用。而对于食品检测方向的应用效果，主要是针对食品外表品质、物理品质、内部品质的检测内容。在食品安全问题逐步得到社会关注之后，无损检测自动化技术的应用极大的解决了食品检测难点与重点问题。无损检测自动化技术利用振动和声波可以快速获取食品内部的组织形态结构，进而分析其物理品质是否达到了生产需求。如食品密度、食品含水量、肉类食品脂肪含量等。通过检测食品内部的电磁学特性，利用被动特性法与主动特性法进行分析，食品本身的测定指标在电磁场内被物理放大，进而快速观察到食品是否受到电磁影响，并通过监测量子变化分析存储条件的安全性，以便调试食品的测试频率，为其提供安全性更高的存储条件设置。

三、长输管道无损检测自动化技术的发展趋势

1.超声检测技术将成为管道检测的主要技术。对长距离的天然气输送管道进行检测时，常规的检测方法是采用X射线胶片照相探伤来检验，长距离的天然气输送管道有很多的接缝，每个接缝处都要拍照，工作量十分巨大，给工作人员带来很大的作业压力，这种方法还会消耗大量的X光胶片，管道检测工作周期长、胶片处理工作十分繁琐。将数字化技术应用于X射线胶片照相探伤，可以提高检测精度，但是很难检测出管道裂纹，为能源的安全输送埋下了隐患。超声波检测技术应用于管道无损检测和自动化检测可以很好的弥补X射线胶片照相探伤方法的缺陷，并且可以大大提高检测精度，提高输送管道的裂纹检出率。对于输送管道存在的一些微裂纹等，超声波检测技术的检测效果要大大优于那些常规的无损检测方法，操作也更加便捷，可以很好的降低工作量。

2.管外检测向管内检测转移,在役检测成为检测重、难点。随着各国对管道运输安全性和重要性认识的提高，管道无损检测自动化技术会得到快速的发展，管道的主动维护以及周期性检测将成为管道检测的发展趋势，管道检测也会从以往的管外检测逐渐向管内检测转移，全方位的管道检测可以更好的提升检测工作的精度，加深检测程度，提升管道运输的安全性。管道在役检测需要结合多门学科的知识，需要先进技术和资金投入做保证，在役检测除了要使用常规的位置、速度传感器之外，还需要视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器实现技术融合，建立周围环境的模型，并要通过分析决策，对整个管道检测进行控制。（3） 检测设备向多功能化、智能化发展。在传统的管道检测中，通常使用半自动化的爬行探测器，随着科学技术的发展，检测设备朝向多功能化、智能化方向发展。为了减少人为因素对管道检测的影响，同时降低检测人员的工作量，管道检测机器人的设计研发是管道检测的发展趋势。爬行器虽然能够完成管道检测，但具有一定的局限性，它只能检测管道。外部，无法实现管道检测的在役检测。海底管道、核工厂管道等的检测存在很大的风险，因此要借助机器人去完成，为了提升机器人的工作效率，研发人员要充分考虑机器人的能源供给、保证通讯畅通。

总之，对于无损检测自动化技术的未来发展仍然具备较大的发展空间，已经发展潜力，是我国完善众多工业技术领域的技术保证，因此对于无损检测自动化技术的研究也需要不断完善与创新。

参考文献：

[1]林侠萍.李航，分析长输管道无损检测自动化技术的研究进展.2019.

[2]张小琳.王红艳，浅谈长输管道无损检测自动化技术的研究进展.2018.