隨著管道運輸業的發展，管道系統的安全運行越來越重要并為人們所重視。而管道系統的可靠性和有效性常常受到降解過程(如腐蝕、磨蝕、沉積、阻塞等)的較深影響，其中腐蝕過程影響最為顯著。腐蝕可以引發管道的嚴重失效，有時還伴隨著環境污染、人員傷害的風險。腐蝕引起的設備停機維修和更換，會導致經濟的巨大損失。相關評估得出，在一些工業化國家中，每年因腐蝕造成的經濟損失約占到國民生產總值的4.6%。因此須對管道進行有效的內檢測，以防止事故的發生。

　　無損檢測是一種不破壞組織結構的技術應用，目前已提出了許多依據不同原理的無損檢測技術，并已在實際應用中取得顯著效果，主要的無損檢測技術包括如下幾種。

　　1.漏磁檢測技術

　　智能清管器已被廣泛應用于長距離輸氣管道的內檢測中(圖1)。其中漏磁式智能清管器在檢測領域中占到很大份額，這種清管器采用漏磁檢測技術進行腐蝕缺陷的檢測和表征。

　　             （ａ） 清管器                  （ｂ） 檢測原理

圖１ 漏磁式清管器

   漏磁檢測技術建立在鐵磁性材料的高磁導率特性上。檢測過程中，管壁被充分磁化，當管道內壁有腐蝕缺陷或其他異常出現時，磁通量會從管壁泄漏出來，然后被傳感器檢測到。泄漏的磁通量是金屬材料中磁場飽和度的函數，這取決于管壁厚度的大小。當鋼管中無缺陷時，磁通量絕大部分通過鋼管，此時磁力線分布均勻；當鋼管內部有缺陷時，磁力線發生彎曲，且部分磁通量漏出鋼管表面，檢測被磁化鋼管表面逸出的漏磁通，可判斷是否存在缺陷，通過分析傳感器檢測的結果，可得到缺陷的相關信息。

　　此方法在小口徑及厚壁的管道使用中受限。改進的內腐蝕檢測傳感器(IES)。它基于“磁場擾動”的技術，測量管壁小面積內的直接磁響應，而不必要求管壁材料達到磁飽和。因此ICS的檢測效果不受管壁厚度的影響。傳統的漏磁檢測需要對檢測中產生的復雜信號進行解釋，而此種方法只需要檢測缺陷中心最小信號強度即可分析缺陷深度，缺陷的長度也可通過信號直接測量，優勢是明顯的：具有一個內在的絕對誤差，檢測過程是在磁場的線性變化區域內進行，檢測對象不需要較高的抗磁性，可以從檢測到的磁場反映中直接表征缺陷的幾何形狀。

（ａ） 無缺陷          （ｂ） 有缺陷
圖２ ＩＣＳ工作原理（磁通線）

　　2.超聲波檢測技術

　　1)傳統脈沖超聲波檢測

　　此檢測方法也叫做壓電超聲檢測。檢測時，通過垂直于管道的超聲波探頭，發射超聲波脈沖信號，比較管內表面和外表面兩次脈沖反射波之間的脈沖間距，反映出管壁壁厚，從而檢測到管壁是否受到腐蝕及腐蝕程度大小。

　　超聲波檢測可以直接對管道蝕坑深度、大小、位置進行檢測，檢測結果可以作為計算管道最大輸送壓力的計算依據。對厚壁管、大口徑管道的檢測適應性強，并對管道的應力腐蝕開裂和材料內缺陷的檢測有較高精度。由于聲波的傳播需要介質，因此在實際檢測應用中，探頭與管壁間需要有油、水等聲波的傳播介質作為連續的耦合劑。所以，在輸油管道中壓電超聲波檢測被廣泛應用，而在聲波衰減較快的輸氣管道上，超聲波檢測應用受限。

　　2)超聲導波檢測

　　超聲導波檢測采用低頻扭曲波或縱波，超聲導波可以在較遠的距離上傳播而信號衰減很小，因此管道不開挖狀態下在一個位置固定脈沖回波陣列就可做大范圍的檢測。電磁超聲檢測技術即渦流-聲檢測(EMAT)技術，作為超聲導波的一種激勵方式，是超聲檢測發展中的前沿技術之一，屬非接觸超聲檢測。通過在試件中震蕩激發出不同形式的超聲波，實現快速檢測。電磁超聲檢測模型，見圖3。

圖３ 電磁超聲檢測管道模型

　　圖3中當通有高頻電流的激勵線圈靠近金屬管道時，金屬管道表層會感生出高頻渦流。電磁鐵在金屬管道附近產生一個強磁場，渦流在強磁場作用下使管道中的帶電粒子產生高頻的力。這是一個高頻機械振動的力，能夠在試件中傳播，即產生超聲波，此過程可逆。從管道內缺陷部位反射回來的超聲波在外加磁場的作用下形成渦流，渦流產生的磁場使得線圈兩端電壓發生變化，通過檢測分析電壓信號，可以對腐蝕缺陷進行定位與分級。

圖４ 電磁超聲與壓電超聲的對比

　　圖4給出了常規超聲與電磁超聲的異同處。兩者除了激勵部分是壓電晶片和電磁感應的區別外，其他部分具備很多的共同點。但是電磁超聲技術利用電磁作用在被測金屬管道中激發出超聲信號，直接接觸而不需耦合劑，同時具備了常規超聲檢測的高精度、探傷靈敏度穩定的特點，因此適用于高速、高溫的環境中，可對表面有沉積層或防護層的管道進行直接檢測。

　　3)脈沖渦流檢測技術

　　傳統的渦流檢測采用正弦波信號來激勵驅動線圈，通過一個與驅動線圈同軸心的傳感器線圈測量試樣的阻抗。相對于傳統的渦流檢測，脈沖渦流技術使用寬頻譜脈沖來激發探測器的驅動線圈，激發的脈沖分散在試樣上。由于脈沖首先影響表面，因此需要應用信號時限分析來獲得底面缺陷的信息。脈沖渦流(PEC)檢測技術是一種最新的無損檢測技術，已經成功應用在管道的腐蝕等缺陷檢測中。

　　脈沖信號輸入波加到探頭的激勵線圈兩端，周期性的寬頻譜脈沖電流感生出快速衰減的脈沖磁場。而變化的磁場在金屬管道中感應出脈沖渦流，向金屬管道內部傳播，并感應出快速衰減的渦流場。隨著渦流場的衰減，檢測線圈上就會感應出隨時間變化的電壓。由于脈沖渦流在金屬管道內的傳播過程是逐漸衰減的，因而管道厚度不同，最終得到的檢測線圈上的瞬態感應電壓信號的波形也不同。所以，通過接收瞬態感應電壓信號，并對信號進行處理和分析，就可以得到金屬管道壁厚與瞬態感應電壓信號的關系，進而利用這種關系對導體試件厚度進行檢測。

　　3.光學原理類檢測技術

　　光學原理類的檢測技術主要有閉路電視(CCTV)管道內窺檢測技術、激光全息檢測技術和電子散斑干涉檢測技術等。此類檢測技術對管道內腐蝕等缺陷的定位和分級中，具有較高的精度，且易于通過圖像直觀顯示缺陷狀況，在實際檢測中優勢明顯。

　　1)CCTV管道內窺技術

　　CCTV管道內窺檢測系統是由PC主控器、操縱線纜、帶攝像頭的爬行器三部分組成，基本原理如圖5所示。光學系統由一個激光二極管、一個環形光發生器和一個電荷耦合攝像機組成。檢測過程中，激光二極管和環形光發生器在管壁上投射產生與管道中心軸線正交的光圈，通過電荷耦合攝像機對光圈進行成像。主控器主要控制爬行器在管道內前進的速度和方向，控制攝像頭對管內壁進行全程拍攝。

　　操縱線纜將攝像機攝取的圖片信息傳回到PC機上，通過PC機帶有的圖片分析系統提取管內照片的光強度信息，可以產生管道內壁的表面圖像，缺陷和異常點可以由提取出的表面圖像分析識別出。

　圖５ ＣＣＴＶ管道內窺技術原理圖

　4.射線照相類檢測技術

　　在無損檢測技術中，射線照相技術有著很大優勢，因為在檢測過程中它可以不移除管道的外防護層，可以在較高溫的環境中進行檢測。射線照相技術可以用來檢測管道局部腐蝕，借助標準的圖像特性顯示儀測量壁厚。

　　1)X射線數字化實時成像檢測技術

　　X射線數字化實時檢測實時成像的原理是將光電轉換技術與計算機數字圖像處理技術相結合，把不可見的X射線圖像經增強方法轉換為可見的視頻圖像，再經計算機對圖像進行數字化處理，使視頻圖像的對比度和清晰度達到X射線照相底片的影像質量，從而提高探傷靈敏度和缺陷識別能力。

　　X射線數字化實時檢測技術的優點是使膠片成像的耗材(膠片)減少，極大降低了檢測費用，提高成像功效。并且檢測記錄可永久性保存，結果比較直觀。檢測技術簡單，輻照范圍廣，檢測時不需去掉管道上的保溫層。

　　2)紅外無損檢測技術

　　紅外無損檢測技術是基于物體的缺陷區域和完整區域不同的熱傳導能力，使工件表面溫度場分布發生異常，通過對工件表面的溫度場分布情況的分析，確定工件缺陷位置和大小。

　　在檢測過程中，向被測管道內注入熱量，部分熱流向管道內部擴散，并引起管道表面溫度分布的變化。對于無缺陷的管道，當熱流均勻注入時，熱流能夠均勻的向管道內部擴散或沿管道表面擴散，因此表面的溫度場分布均勻；當管道內部存在缺陷(腐蝕或夾雜等)時，熱量的傳播會在缺陷處加強或受阻，造成熱量堆積或流失，因此表面會出現溫度的高低變化。局部溫差的存在會致使紅外輻射強度的變化，借助紅外熱像儀將紅外輻射轉化為可見的熱圖，分析可以得到缺陷情況。