Development Status and Key Technologies in Subsea Pipeline Inspection ROVs

doi:10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.008

Abstract

Abstract:

Defects such as corrosion and cracks were easily generated in subsea pipelines under the long-term influences of the marine environment. Limitations such as low safety， insufficient efficiency， and high cost existed in traditional detection methods， therefore， ROVs equipped with professional detection equipment were gradually adopted as the mainstream detection scheme. The classification， performance， and system composition of ROVs were first comprehensively analyzed. Then， based on the actual requirements of subsea pipeline inspection and combined with the research status of ROV-based inspection technology， the existing technical characteristics of subsea pipeline inspection ROVs were analyzed. Subsequently， the key technologies of ROV-based subsea pipeline inspection were further discussed. The technical principles of optical inspection technology， acoustic inspection technology， electromagnetic inspection technology， and radiographic inspection technology were elaborated， and the characteristics and applicable scenarios of each inspection technology were summarized. Finally， the future development of subsea pipeline inspection ROVs was prospected.

Key words: remotely operated vehicle（ROV）, underwater pipeline inspection, inspection technology, marine equipment

摘要：

海底管道在长期海洋环境影响下易产生腐蚀、裂纹等缺陷，传统检测方法存在安全性低、效率不足且成本高等局限，因此搭载专业检测设备的遥控水下机器人（ROV）逐渐成为主流检测方案。首先全面分析ROV的分类、性能及系统组成；然后，从海底管道检测的实际需求出发，结合基于ROV的海底管道检测技术研究现状，分析海底管道检测ROV的现有技术特点；随后，进一步探讨基于ROV的海底管道检测关键技术，重点阐述光学检测技术、声学检测技术、电磁检测技术及射线检测技术的技术原理，并对各检测技术的特征及适用场景进行总结；最后对海底管道检测ROV未来发展进行展望。

关键词: 遥控水下机器人, 海底管道检测, 检测技术, 海洋装备

CLC Number:

P754

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Figures/Tables 15

Fig.1 Classification of underwater robots

Fig.2 Various types of ROV

Tab.1 Characteristics of different types of ROV

ROV 类型	质量/kg	驱动方式	收放方式	最大工作深度/m	任务形式	适用环境	优点	缺点
微型观察级	3~20	电驱动	手动	100	水下影像采集、浅水区域巡检	浅水区域，近岸环境	体积小，灵活，适合浅水环境，快速部署	深度有限，负载较轻，适合简单任务
标准观察级	30~120	电驱动	手动	300	水下影像采集、检测任务	近海区域，轻度污染环境	性能稳定，适合常规水下检测和观察任务	受限于较小载荷，深度较浅，适用于基础监测任务
标准作业级	100~1500	电/液压驱动	收放系统	3000	水下管道检查、设备安装与修复	中深水域，恶劣环境（如石油平台）	较强的负载能力，适用于较难工作任务，有深度优势	成本较高，体积较大，操作复杂
重型作业级	<5000	电/液压驱动	收放系统	6000	高难度作业、水下修复、大型工程	深海环境，复杂水下作业	强大负载能力，适合深海、大型设备的操作，稳定性高	成本高，操作复杂，难以在浅水区使用
特种级	根据任务定制	电/液压驱动	收放系统	根据任务定制	深海钻探、核电站腔体清洗	极端、特殊水下环境	适应定向极端环境，扩展能力强	成本高，操作复杂，适用性低

Fig.3 Schematic diagram of a work-class ROV system

Fig.4 Superior survey ROV

Fig.5 Subsea pipeline inspection ROV

Tab.2 Technical parameters of abroad representative rov-based subsea pipeline inspection equipment

名称	研发机构	检测内容	检测速度 v/（m·min $- 1$ ）	可检壁厚 h/mm	可穿透涂层厚度/mm	检测原理
MEC-Pipescanners	英国 Innospection	局部外部和内部缺陷、管壁腐蚀与损失	<10	h<30	15	电磁涡流检测技术
vCompact	英国 TSC Subsea	管壁厚度、腐蚀损失	<3.6	6<h<75	25	声学共振技术
ARTEMIS	英国 TSC Subsea	腐蚀测绘图、管壁厚度、管内介质检测	0.05	6<h<75	100	声学共振技术、脉冲涡流阵列技术
Discovery	英国Tracerco	诊断流动异常、管壁详细图像信息	<0.001 27	20	50	射线扫描检测

Tab.2 Technical parameters of abroad representative rov-based subsea pipeline inspection equipment

名称	研发机构	检测内容	检测速度 v/（m·min $- 1$ ）	可检壁厚 h/mm	可穿透涂层厚度/mm	检测原理
MEC-Pipescanners	英国 Innospection	局部外部和内部缺陷、管壁腐蚀与损失	<10	h<30	15	电磁涡流检测技术
vCompact	英国 TSC Subsea	管壁厚度、腐蚀损失	<3.6	6<h<75	25	声学共振技术
ARTEMIS	英国 TSC Subsea	腐蚀测绘图、管壁厚度、管内介质检测	0.05	6<h<75	100	声学共振技术、脉冲涡流阵列技术
Discovery	英国Tracerco	诊断流动异常、管壁详细图像信息	<0.001 27	20	50	射线扫描检测

Fig.6 Subsea pipeline inspection equipment

Tab.3 Technical parameters of domestic representative ROV-based subsea pipeline detection equipment

名称

研发

机构

检测

内容

检测速度

v/（m·min $- 1$ ）

可检

壁厚

h/mm

可穿

透涂

层厚度

b/mm

检测

原理

FIFISH PRO W6

鳍源

科技

外部

缺陷

v<90

视觉

检测技术

便携式

智能管道检测仪器

中国

石油

大学

管道

裂纹

0.3

h<3

b<6

交流

电磁场

检测技术

水下管道的脉冲

涡流检测

样机

大连

理工

大学

腐蚀

缺陷

7.6<

h<17.9

120

脉冲涡流检测技术

海底管道声呐成像巡检技术

浙江

大学

管道

位姿

声学检测

Tab.3 Technical parameters of domestic representative ROV-based subsea pipeline detection equipment

名称

研发

机构

检测

内容

检测速度

v/（m·min $- 1$ ）

可检

壁厚

h/mm

可穿

透涂

层厚度

b/mm

检测

原理

FIFISH PRO W6

鳍源

科技

外部

缺陷

v<90

视觉

检测技术

便携式

智能管道检测仪器

中国

石油

大学

管道

裂纹

0.3

h<3

b<6

交流

电磁场

检测技术

水下管道的脉冲

涡流检测

样机

大连

理工

大学

腐蚀

缺陷

7.6<

h<17.9

120

脉冲涡流检测技术

海底管道声呐成像巡检技术

浙江

大学

管道

位姿

声学检测

Fig.7 Principle diagram of laser scanning detection

Fig.8 Principle diagram of electromagnetic detection

Fig.9 Principle diagram of sound wave detection

Fig.10 Principle diagram of radiographic detection

Fig.11 Diagram of composite detection

Tab.4 Technical characteristics of ROV-based subsea pipeline inspection

检测原理	检测技术	优点	缺点	适用场景	清洁度要求
声学检测	超声波检测技术	高精度、适用多种材料、穿透性强	需耦合剂、操作技术要求高、检测面积小	壁厚、腐蚀、焊缝质量检测	需去除较厚涂层、表面应清洁
	导波超声波检测技术	非破坏性大范围检测、检测分辨率高	受环境影响大、对材料要求高	长距离检测、大范围扫描	可不去除涂层、表面应清洁
	超声波衍射时差法	缺陷高精度定位检测	适用于平直表面检测、曲面检测困难	焊缝、裂纹定位	需去除较厚涂层、表面应清洁
	声呐检测技术	无需接触管道	分辨率低、受环境条件影响大	运行中管道监测、早期故障预警	可不去除涂层、表面清洁度影响小
电磁、声学检测	电磁超声检测技术	无需耦合剂、非接触性检测、耐高温	存在近表面盲区、信噪比差、转换效率低	在线检测、管道的腐蚀、裂纹等的检测	可不去除涂层、表面应清洁
电磁检测	传统涡流检测技术	非接触性检测、对微小裂纹腐蚀敏感、探头结构简单	检测深度较浅、存在趋肤效应	金属管道表面裂纹腐蚀检测	需去除较厚涂层、表面应清洁
	脉冲涡流检测技术	非接触性检测、穿透性强、具备多层结构和厚壁检测能力	信号解析复杂、环境电磁噪声影响大	带涂层、多层以及厚壁结构检测	可不去除涂层、表面应清洁
	交流电磁场检测技术	非接触性检测、快速检测、可覆盖大面积	受管道表面平整度的影响、需精确校准	表面裂纹和浅层腐蚀检测	需去除较厚涂层、表面应清洁
	水下磁粉探伤技术	检测结果直观、缺点定位精准	仅能检测表面缺陷、受水流和温度影响	水下管道表面裂纹、裂缝检测	需去除较厚涂层、表面应清洁
光学成像	可见光/红外光成像	高清图像显示、能检测明显裂纹	仅能检测表面缺陷、受环境影响大	表面明显裂纹、腐蚀检测	无需去除涂层、表面应清洁
射线检测	X射线/γ射线	内部缺陷检测、全深度扫描	安全要求高、设备质量大、检测时间长	深层缺陷检测、复杂结构检测	无需去除涂层、表面应清洁
阴极保护电位	电位检测	直接评估防护效果、在线持续检测	无法定位单个缺陷点、需要定期维护	腐蚀防护系统监测、长期管道监测	无需去除涂层、表面应清洁
复合检测技术	各类检测技术	全面性、高可靠性	高成本、系统复杂性	据检测技术而定	据检测技术而定

Tab.4 Technical characteristics of ROV-based subsea pipeline inspection

检测原理	检测技术	优点	缺点	适用场景	清洁度要求
声学检测	超声波检测技术	高精度、适用多种材料、穿透性强	需耦合剂、操作技术要求高、检测面积小	壁厚、腐蚀、焊缝质量检测	需去除较厚涂层、表面应清洁
	导波超声波检测技术	非破坏性大范围检测、检测分辨率高	受环境影响大、对材料要求高	长距离检测、大范围扫描	可不去除涂层、表面应清洁
	超声波衍射时差法	缺陷高精度定位检测	适用于平直表面检测、曲面检测困难	焊缝、裂纹定位	需去除较厚涂层、表面应清洁
	声呐检测技术	无需接触管道	分辨率低、受环境条件影响大	运行中管道监测、早期故障预警	可不去除涂层、表面清洁度影响小
电磁、声学检测	电磁超声检测技术	无需耦合剂、非接触性检测、耐高温	存在近表面盲区、信噪比差、转换效率低	在线检测、管道的腐蚀、裂纹等的检测	可不去除涂层、表面应清洁
电磁检测	传统涡流检测技术	非接触性检测、对微小裂纹腐蚀敏感、探头结构简单	检测深度较浅、存在趋肤效应	金属管道表面裂纹腐蚀检测	需去除较厚涂层、表面应清洁
	脉冲涡流检测技术	非接触性检测、穿透性强、具备多层结构和厚壁检测能力	信号解析复杂、环境电磁噪声影响大	带涂层、多层以及厚壁结构检测	可不去除涂层、表面应清洁
	交流电磁场检测技术	非接触性检测、快速检测、可覆盖大面积	受管道表面平整度的影响、需精确校准	表面裂纹和浅层腐蚀检测	需去除较厚涂层、表面应清洁
	水下磁粉探伤技术	检测结果直观、缺点定位精准	仅能检测表面缺陷、受水流和温度影响	水下管道表面裂纹、裂缝检测	需去除较厚涂层、表面应清洁
光学成像	可见光/红外光成像	高清图像显示、能检测明显裂纹	仅能检测表面缺陷、受环境影响大	表面明显裂纹、腐蚀检测	无需去除涂层、表面应清洁
射线检测	X射线/γ射线	内部缺陷检测、全深度扫描	安全要求高、设备质量大、检测时间长	深层缺陷检测、复杂结构检测	无需去除涂层、表面应清洁
阴极保护电位	电位检测	直接评估防护效果、在线持续检测	无法定位单个缺陷点、需要定期维护	腐蚀防护系统监测、长期管道监测	无需去除涂层、表面应清洁
复合检测技术	各类检测技术	全面性、高可靠性	高成本、系统复杂性	据检测技术而定	据检测技术而定

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