Kỹ thuật kiểm tra đường ống đến nay gần như đã thay đổi hoàn toàn kể từ thời điểm kỹ thuật kiểm tra siêu âm thủ công và X-quang phim được sử dụng. Vào những năm 1980, kỹ thuật viên dựa vào kỹ thuật kiểm tra siêu âm (UT) xung-phản xạ cơ bản để kiểm tra độ dày thành ống, còn để phát hiện ăn mòn thì sử dụng kỹ thuật khai quật xâm lấn hoặc thử nghiệm hạt từ thô (MPT). Các phương pháp này gặp khó khăn về thông lượng, độ chính xác và khả năng thích ứng. Vấn đề trở nên trầm trọng hơn khi cơ sở hạ tầng xuống cấp và các quy định chặt chẽ hơn về môi trường. Trong khi chụp X-quang truyền thống không phát hiện được vết nứt do hydro gây ra (HIC) trong đường ống dẫn khí chua, thì Bộ chuyển đổi âm – điện từ (EMAT) hiện có thể xuyên qua màng sinh học biển mà không cần chất kết dính. Sự hội tụ của các bản sao kỹ thuật số do AI điều khiển, cảm biến lượng tử và máy bay không người lái tự động nâng cao hơn nữa khả năng quản lý tính toàn vẹn của đường ống.
Kiểm tra đường ống đã phát triển vượt ra ngoài các Kỹ thuật NDT cơ bản, giải quyết các vấn đề như cơ sở hạ tầng cũ kỹ, môi trường khắc nghiệt và các yêu cầu quy định. Hệ thống đường ống đa dạng đi kèm thêm nhiều trở ngại. Kiểm tra siêu âm, Kiểm tra dòng điện xoáy và NDT nói chung hỗ trợ các ngành công nghiệp về mặt này và tạo điều kiện cho hoạt động và kiểm tra diễn ra suôn sẻ. Đường ống dẫn khí chua áp suất cao như đường ống Elgin-Franklin Biển Bắc có thể bị giòn do hydro thấm H₂S, gây ra các vết nứt nhỏ dưới bề mặt. Các kỹ thuật kiểm tra đường ống NDT truyền thống như chụp X-quang thường bỏ sót những khuyết tật này. UT thông thường cũng gặp khó khăn trong việc thực hiện kiểm tra do tiếng ồn từ cặn bẩn trên biển:
- Tối ưu hóa góc sóng cắt giúp phát hiện các khuyết tật như các cụm nứt do hydro (HIC) hình thành song song với thành ống.
- Các màng sinh học hình thành trên các đường ống dưới biển có thể làm giảm tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) vì chúng làm suy yếu tín hiệu siêu âm. Để khắc phục điều này, có thể triển khai các giải pháp như sau: Kiểm tra siêu âm mảng pha với đầu dò mảng ma trận kép sử dụng sóng cắt khúc xạ để chụp ảnh HIC trong thép.
- Thiết bị dò UT dựa trên EMAT có thể loại bỏ các vấn đề về chất kết dính và thâm nhập vào lớp sinh trưởng dày của biển, được Xác suất phát hiện (POD) cao đối với các vết nứt nhỏ hơn 2 mm.
Đường ống thép cacbon chôn trong đất kiềm như ở Midlands, Vương quốc Anh, có thể phát triển các nứt do ăn mòn ứng suất (SCC) tuần hoàn và quá áp catốt. Kiểm tra dòng điện xoáy thiếu độ phân giải độ sâu thích hợp để kiểm tra khuyết tật như vậy, trong khi UT thủ công quá chậm đối với đường ống đường dài. Các khuẩn lạc SCC cho thấy sự căn chỉnh trục, đòi hỏi UT sóng lan truyền để phát hiện các vết nứt gần bề mặt. Các biến thể ứng suất trong đất có thể làm méo tín hiệu khuyết tật, làm phức tạp việc định cỡ. Đường ống ngoài khơi vận chuyển chất lỏng đa pha chứa cát thường bị mỏng thành ống nhanh hơn tại điểm khúc cua. UT thủ công trên các đường ống này không thể lập bản đồ độ dày theo thời gian thực, gây ra rò rỉ đột ngột: Dòng chảy hỗn loạn có thể tạo ra các kiểu xói mòn không đồng đều, đòi hỏi lưới độ dày mật độ cao có độ phân giải khoảng 1cm; Chất lỏng ở nhiệt độ cao trên 150°C có thể làm hỏng các chất kết dính UT thông thường. Để chống lại điều này, các biện pháp sau đây được triển khai: Hệ thống AUT rô bốt sử dụng đầu dò áp điện có khả năng chịu nhiệt để tạo bản đồ độ dày 3D; Sóng dọc xung-phản hồi UT với khả năng điều khiển độ khuếch đại thích ứng có thể bù cho hiện tượng rỗ trên bề mặt đường ống dòng chảy.
Các đường ống được sửa chữa bằng sợi thủy tinh như những đường ống trong cơ sở hạ tầng biển và đại dương đang lão hóa đòi hỏi phải đánh giá không xâm lấn các vết nứt nhựa và ăn mòn nền. Các phương pháp truyền thống như Nhiệt ảnh IR không đủ độ sâu để thâm nhập. Vật liệu composite làm suy yếu sóng siêu âm, đòi hỏi tần số nhỏ hơn 1MHz để quét xuyên qua độ dày. Việc phân biệt giữa các lỗ rỗng dính và ăn mòn đang hoạt động khi sửa chữa thường rất khó khăn. Vấn đề này được giải quyết bằng cách: Full Matrix Capture (FMC) với Phương pháp lấy nét toàn phần có thể tái tạo hình ảnh 3D về sự ăn mòn của chất nền ngay cả khi xuyên qua các vật liệu composite dày. Laser UT thực hiện quét không tiếp xúc có thể phát hiện các vết đứt trong quá trình sửa chữa đường ống ngoài khơi.
Kiểm tra tự động các đường ống có đường kính dưới 6 inch: Các đường ống phun có đường kính nhỏ trong các dự án CCS (thu giữ carbon) dễ bị đóng cặn và rỗ bên trong nhưng không thể tiếp cận bằng máy móc thông thường. Robot thu nhỏ có khả năng tải trọng cảm biến hạn chế. Trong khi các hình học phức tạp như chữ T và bộ giảm tốc làm gián đoạn đường đi của chùm tia UT. Những điều này được khắc phục bằng: Cảm biến UT dựa trên MEMS được triển khai trên các máy thu thập dữ liệu độ dày trong ống. Đầu dò PAUT đa hướng với chức năng quét theo hình cung có thể thích ứng với hình dạng khuỷu tay, đảm bảo phạm vi phủ sóng tốt hơn.
Chuỗi dữ liệu NDT an toàn bằng blockchain để giúp đảm bảo hồ sơ chống giả mạo nhằm tuân thủ các quy định do đối tác hoặc cơ quan thẩm quyền đưa ra. Xu hướng kiểm tra đường ống phát triển từ X-quang phim đến Chụp ma trận (FMC) và Siêu âm cảm ứng bằng laser, cảm biến dựa trên MEMS, rô-bốt và LiDAR siêu phổ để mang lại độ chính xác dưới milimét ngay cả trong những môi trường khắc nghiệt nhất. Các xu hướng mới nổi có tính dự đoán và giúp đánh giá các cấu trúc và hệ thống theo thời gian thực. Người vận hành có thể lựa chọn áp dụng các Công nghệ NDT thế hệ mới này để đảm bảo an toàn cho đường ống. Việc áp dụng các kỹ thuật NDT mới đã hộ trợ tích cực trong việc phát hiện các khuyết tật như nứt ăn mòn ứng suất (SCC) và giòn do hydro dưới biển.
Từ khóa: bức xạ; NDT;
– CMD –
