金屬管線、儲罐等設備在石化行業(yè)中應用廣泛，但其在服役過程中容易受到諸多因素的影響，產(chǎn)生腐蝕甚至引發(fā)事故。從運輸介質(zhì)來看，管線、儲罐運輸存儲的介質(zhì)中常伴有H2S，CO2等物質(zhì)，這類物質(zhì)的加入使得管道的腐蝕以垢下腐蝕為主，多積于管道內(nèi)底，較為常見的是點蝕和坑蝕，嚴重時可呈現(xiàn)溝槽狀或坑洞。同時，金屬管道有其固有的缺陷，在有氧和水的情況下就會受環(huán)境介質(zhì)的化學或電化學作用而產(chǎn)生反應。由于傳輸介質(zhì)在流動過程中會不斷沖擊管壁，加快了管壁的內(nèi)部腐蝕，進一步發(fā)展可造成管道的穿孔、開裂，高壓下易引發(fā)火災、爆炸等嚴重事故。

我國每年因為腐蝕所造成的經(jīng)濟損失，占國民生產(chǎn)總值的5%左右。設備事故往往具有突發(fā)性、災難性，引起爆炸、火災、中毒和環(huán)境污染等，造成災難性的惡果，不但造成重大經(jīng)濟和環(huán)境損失，還常常使人民生命財產(chǎn)受到重大損失。管道腐蝕問題長期得不到解決會引發(fā)管漏、腐蝕穿孔、管裂、爆管等事故，會造成巨大的財產(chǎn)損失甚至威脅人身安全。若不能及時進行監(jiān)測預防和管控，可能形成重大隱患，給化工企業(yè)帶來嚴重的人員傷亡。

從檢測方式上來看，現(xiàn)階段對管線及儲罐的腐蝕評估多以人工定期抽樣檢測為主。許多工業(yè)管道所處環(huán)境惡劣或運輸腐蝕性物質(zhì)，人工檢測時需要長時間停工；同時，日常運行中無法實現(xiàn)對架空管道的檢修，需要在停機期間搭設工作支架；若將常用的便攜式檢測設備應用于含包覆層管道時，常需要提前拆除包覆層，這些檢測前的準備工作都顯著降低了檢測效率，增加了工業(yè)管道的維護成本。同時人工檢測還容易出現(xiàn)漏檢、誤檢等問題，無法消除安全隱患。

從檢測技術上來看，常用的管道腐蝕檢測方法有超聲檢測法和探針法。探針使用時需要插入管道壁內(nèi)，這會對管道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞且無法應用于管徑較細的管道及高溫管道，而超聲波檢測法是一種應用廣泛的管道無損檢測技術，具有綠色安全、檢測精準等特點，目前超聲管道測厚已經(jīng)成為煉油廠等石化企業(yè)應用廣泛的管道腐蝕檢測手段。

                 圖1超聲檢測法                                         圖2 探針法

傳統(tǒng)超聲檢測采用壓電超聲原理，需要采用耦合劑，無法適應高溫，具有較大的局限性，采用波導技術可對高溫管線、儲罐進行檢測，但波導桿檢測受耦合效果影響大，電磁超聲是一種新興的非接觸式超聲檢測方法，無需耦合劑，可應用與復雜場景下的腐蝕檢測。因此，課題提出采用電磁超聲檢測方式對管線、儲罐腐蝕情況進行定點監(jiān)測，通過物聯(lián)網(wǎng)技術將檢測數(shù)據(jù)進行上傳，最后采用計算機對數(shù)據(jù)進行分析計算，實現(xiàn)腐蝕預測和智能預警，形成數(shù)字化腐蝕監(jiān)測管理系統(tǒng)，實現(xiàn)管線、儲罐的全天候腐蝕在線監(jiān)測。

上世紀五十年代，超聲無損檢測被引入中國，并應用于工業(yè)生產(chǎn)中。近年來，固定化的檢測作為便捷性優(yōu)于傳統(tǒng)人工移動檢測的一種技術，受到了學者和行業(yè)內(nèi)許多公司的青睞。

2009年，王淑娟等通過構(gòu)建三維的電磁超聲表面波仿真模型，使用正交試驗的方法對電磁超聲換能器的關鍵設計參數(shù)進行確定，提出了電磁超聲換能器中永磁體、線圈等關鍵部件的設計準則。

2010年，段偉亮等設計了一款基于FPGA的電磁超聲測厚裝置，其內(nèi)部采用SOPC技術進行開發(fā)設計，該裝置的檢測分辨力可以達到0.1mm。

2012 年，高松巍等利ANSYS限元仿真軟件構(gòu)建了電磁超聲換能器的三維仿真模型，研究了電磁超聲表面波的輻射聲場分布情況。其研究結(jié)果對于電磁超聲進行長距離缺陷掃查時，電磁超聲換能器的安裝位置、安裝角度等關鍵參數(shù)的確定具有重要指導意義。

2017年，哈爾濱工業(yè)大學的孫崢等人利用ARM和FPGA設計了一款三通道的管道內(nèi)部電磁超聲實時測厚系統(tǒng)，測量精度可以達到0.1mm，測量范圍在 8~35mm之間，將電磁超聲換能器在管道內(nèi)部進行掃查，可以實現(xiàn)一定范圍內(nèi)的管道內(nèi)部厚度變化檢測。

2019年，中國石油大學的楊德成利用Fluent軟件進行了彎管處的仿真模型構(gòu)建與分析，通過Oka沖蝕預測方程分析了顆粒參數(shù)和管道結(jié)構(gòu)參數(shù)對彎管沖蝕的影響，研究了顆粒直徑和管徑比對彎管最大沖蝕位置的影響。其研究結(jié)果對管道彎管處的科學檢測具有重要的指導意義。

2020年，王亞平等利用COMSOL以及JMatPro軟件分析了高溫環(huán)境下對于電磁超聲的換能過程的影響，以及溫度與超聲橫波的能量傳遞、傳播速度等參數(shù)之間的關系，研究發(fā)現(xiàn)超聲波的能量衰減程度、傳播速度均與環(huán)境溫度成負相關關系，并且提出了溫度補償算法，為研究高溫環(huán)境下電磁超聲測厚的工作情況提供科學指導。

2021年，劉志運等將電磁超聲與渦流檢測技術相結(jié)合，將兩種無損檢測技術的特點進行互補融合，并分析了復合檢測技術在軌道交通檢測方面的應用前景，為電磁超聲檢測技術的發(fā)展方向提供了新的思路。

綜上所述，目前國內(nèi)學者對于管道彎管固體沖蝕模型以及電磁超聲無損檢測技術進行了深入的科學研究，對管道彎管固體沖蝕影響因素和電磁超聲換能器的工作機理、結(jié)構(gòu)設計以及系統(tǒng)研制等研究課題均有相關介紹，但是實際案例較少，未開展大規(guī)模的應用。