大口径管道投产前聚氨酯测径内检测器研制与应用

针对传统内检测器的技术缺陷及中俄东线天然气管道工程的实际需求,研制了一种适用于大口径管道投产前测径的新型高密度聚氨酯内检测器。安装在高密度聚氨酯泡沫主体的智能测径装置不但能够发现管道内径变化、记录变形位置,而且能够准确识别管道环焊缝数量,结合管道施工记录对环焊缝信息进行验证。论述了该检测器的工作原理、结构组成及电子系统的设计与实现,将其应用于中俄东线天然气管道工程的现场检测,结果表明:与传统皮碗式钢骨架智能测径器相比,该检测器所需运行推力更小,可支持的运行速度更高,结构更加鲁棒,维护简单,在保证检测精度与检出率的同时,可大幅降低使用成本,对于大口径管道几何变形检测具有重要的工程意义。(图7,参28)     

一种新型投产前管道智能测径检测器

传统的投产前管道测径方法存在检测周期长、人力物力消耗大、可靠性差等问题。为此,研发了一种新型投产前管道智能测径检测器,该设备的机械主体由筒体、皮碗、变形探头臂及里程轮组成,电气主体由记录仪、电池组、标记器及变形传感器组成。投产前管道智能测径检测器主要依靠空压机作为动力源,在不建立背压的管内环境下运行,并需解决不稳定的运行状态造成的检测数据丢失、信号失真等问题。现场实际应用结果表明：该装置能够在较短时间内快速发现、量化和定位站间管道存在的变形,从而大大缩短管道的施工工期,为管道验收提供科学依据。（图3,表1,参8）。     

输气管道气电混合动力漏磁检测器研制与应用

【目的】针对传统空压机动力源漏磁检测器在新建及低流量、零输量等长输天然气管道中难以适用的问题,研制一种气电混合动力漏磁检测器,并对其技术优势进行分析与验证。【方法】根据检测器在气体管道中行进的普遍原理,基于传统空压机动力源漏磁检测器实施管道内检测时的运行状态分析,提出气电混合动力内检测器在管道中行进的动力学模型,在漏磁检测器中额外增加电机主动驱动功能,使检测器在鼓风机和自有动力下行进,若遇阻力突变区,电机介入工作,规避了检测器卡堵憋压、发生气爆而高速行进等问题,同时保证其在管道中的通行性。【结果】气电混合动力漏磁检测器在中俄东线天然气管道工程大庆—哈尔滨（大哈）支线实施投产前内检测,在全长52 km的管道中共检测出各类特征6 930处,并对其中1处金属损失进行开挖验证,缺陷里程、类型、地面定位信息、长度、宽度、深度、时钟位置等各项检测数据均符合相关标准要求。【结论】气电混合动力漏磁检测器采用鼓风机和自有动力作为行进动力具有明显优势,在实际工程应用中表现出较好的安全性、动力性及数据稳定性：低压低流鼓风机避免了空压机产生高压气体带来的安全隐患;速度可控使检测器可以匀速前进,保障了采集数据质...     

基于永磁扰动原理的管道支管专项内检测器研制与应用北大核心

长输油气管道打孔盗油现象日益严重,一旦发生管道失效,会给生产经营和人身、财产安全带来巨大风险。针对传统漏磁内检测存在费用高、检测周期长等缺点,研制了一种基于永磁扰动原理的低成本支管快速检测设备。阐述了管道支管检测技术的基本原理及特性,重点介绍了内检测器的机械结构与电子系统。现场应用表明:管道支管专项内检测器可以有效检测出典型金属缺失、直径5 mm以上的盗油支管及内部管体变形等缺陷,对保障管道安全运行有积极作用,可以推广应用。     

基于磁致伸缩效应的管道裂纹检测器机械结构的设计

针对长输天然气管道裂纹检测问题,研制了一种天然气管道裂纹检测器的机械结构。该设备基于磁致伸缩效应而设计,其结构分前、后两节,前后节骨架上安装相同数量的裂纹检测器探头机构,前后节间靠万向节连接。前节为皮碗驱动节,利用管道内输送介质提供的驱动压差作为驱动力,不影响管道介质的正常输送,其携带速度控制系统,适用于大口径管道高速大流量环境;后节为电池记录节,提供设备运行所需电力,并将探头采集信号进行存储。探头机构机械性能和整机牵拉测试试验结果表明:该机械结构具有足够的强度,并能适应管道变形的要求,使探头壳紧贴管道内壁;设备能有效检测出长度为50 mm、深度为3 mm的裂纹缺陷,可避免由于裂纹扩展而造成的管道开裂等安全事故的发生。     

漏磁检测器用于海底管道的磁化研究

为了研制海底管道漏磁检测器,使用陆上管道漏磁检测器对海底管道的磁化效果进行研究。利用Ansys有限元仿真软件分析了海底管道厚壁管、混凝土配重层、双层管对漏磁场的影响。小口径漏磁检测器用于海底双层管检测时,被测管壁的磁场强度可达漏磁检测磁场要求阈值下限,需要改进。大口径漏磁检测器用于海底管道检测时,管壁的磁场强度能够达到漏磁检测的要求,缺陷信号量化和识别精度亦能够满足漏磁检测器的设计要求。研究成果对指导海底管道漏磁检测器的开发具有重要意义。     

小曲率半径低压输气管道内检测器研制与应用

为满足油田小曲率半径低压天然气集输管道的检测需求，研制了一种适用于此类管道的漏磁内检测器。将漏磁内检测器聚氨酯导向盘更换为钢刷结构，有效减小内检测器在弯头处的启动压差，以降低内检测器运行速度，并对内检测器励磁结构进行优化，以减小永磁体体积。将改造后的内检测器应用于某油田此类输气管道，结果表明：与原有输气管道漏磁内检测器相比，改造后的内检测器在弯头处的启动压差降低约40%，内检测器最大运行速度由11 m/s降至6.8 m/s,95%检测里程控速在5 m/s以下，并可以准确获取管道内外壁缺陷数据。研究成果弥补了小曲率半径低压力输气管道内检测器的技术短板，可有效提升油田集输管道本质安全水平。（图4，表4，参22）     

输气管道内检测器断裂丢失及救援回收

输气管道内检测器在管道中运行工作时,易在管壁形变、弯头及爬坡等承受较大阻力的位置,发生卡堵或局部断裂情况,给管道运行造成重大安全隐患,必须迅速定位、及时救援回收。针对中石化某输气管道发生内检测器局部断裂丢失的实际情况,通过分析原因、定位区间、制定方案、实施救援的步骤,及时安全有效地回收了断裂遗落在管道中的内检测器。结果表明:管道内检测器受到较大拉作用力时,极易在机械连接处断裂;丢失的检测器可通过磁信号探测仪精确定位;实施救援时选取的清管设备要根据被救援设备的质量、管道运行状态等进行特殊定制,确保一次救援成功。研究成果为输气管道内检测器的丢失救援提供了经验借鉴。     

基于智能清管检测的酸气集输管道可靠性评价

普光气田高含硫天然气集输管道腐蚀风险较高,为了全面掌握管体的状态,在投产前后分别对集输管道进行了智能清管检测.投产前检测发现外部金属损失点10处,投产后一年检测发现外部缺陷点9处、内部缺陷点7处.经开挖验证和检测分析,外部金属损失为建造或施工损伤,内部损失点由气液界面腐蚀造成.采用概率统计方法评估管道的可靠性,采用剩余强度理论评估管道的安全性,结果表明:检测到的缺陷点未对管道安全造成明显影响,管道整体可靠性较高.(表2,图3,参7)     

中俄东线天然气管道运行保障关键技术

在中俄东线天然气管道投产后的运行阶段,因其高钢级、大口径、高压力、大输量的特点,且沿线途经高寒冻土区,故管道运行的不确定性因素多、风险高、维护与安全保障难度大。系统分析了中俄东线天然气管道在运行工艺方面面临的管网优化运行、冬季调峰、冰堵防治及放空回收等问题;在完整性管理方面面临的大口径管道内检测、高钢级管道安全状态评估等问题;在线路风险防控方面面临的天然气管道泄漏与安全状态监测、腐蚀、冻涨融沉防治等问题;在维抢修方面面临的管径1 422 mm管道的切割、退磁、修复等系列技术难题。归纳总结了国内外相关技术现状,提出解决问题的技术思路,总结了中俄东线天然气管道工程目前已取得的部分技术成果,以期为未来油气管道的建设与运营提供参考。(参52)     

川气东送管道干线清管实践

目前天然气长输管道清管作业尚未形成统一的标准、规范,在清管器选型、清管器参数确定、速度控制等方面均无明确规定。对川气东送管道清管作业工况进行分析,从设备选型、参数确定、收球流程调整、清管器的监听、速度预测等方面入手,开展了大口径管道清管研究实践。可采用聚氨酯泡沫清管器和皮碗清管器相结合的清管方式,其中皮碗清管的过盈量为主要管道壁厚段的3%,聚氨酯泡沫清管器为5%。通过调整收球流程,控制收球速度,选择在阀室以及进出站对清管器进行监听。作业前通过SPS模拟清管器运行速度,与实际相差约为5%,除发球和收球阶段外,皮碗清管器和泡沫清管器运行速度相差不大。通过掌握管道内部特点,清除管道内杂质,提高管道运行效率,检验管道通过能力,为后续的内检测工作奠定基础。总结了相关经验并提出了改进建议,可为以后大口径管道清管提供借鉴。     

天然气管道检测器速度控制装置研制及应用

管道检测器利用管道内介质产生的压力实现自运行,完成对管道缺陷的检测。为保证检测器的检测精度,要求其运行速度不高于5 m/s。由于天然气管道介质流速过快,提出了搭载速度控制装置调节检测器运行速度的方法,介绍了速度控制装置工作原理,研制了扇叶型和锥筒型两种通过控制泄流通道面积来调节检测器运行速度的速度控制装置,通过将里程轮提供的速度信号与控制程序预设速度区间进行实时对比,利用电机提供的驱动力控制速度控制装置的运行,实现对检测器运行速度的实时调控,将速度调节至预设区间内。该装置通过了试验与工业化应用,工作正常,可满足工业现场工况条件。     

大口径高压力复杂地形管道变形应力检测方法

中俄东线天然气管道具有超大口径、高钢级(X80)、高压力等级的特点,处于地质活跃的北部冻土与半冻土带,沿线易发生地质灾害,由此而来的非设计载荷会导致管道整体应力水平超过管道应变能力,给管道结构完整性与安全运行带来巨大挑战,采用高精度检测方法测量管道运行期间的应力是对管道进行安全评价的关键。针对中俄东线天然气管道的实际服役状况,在利用超声LCR波检测管道应力理论及方法的基础上,测量了超声LCR波在X80钢弹性变形及塑性变形中的传播时间,探究了超声LCR波在X80钢弹性变形及塑性变形中的传播规律。在中俄东线天然气管道投产运行之初,形成可靠适用的管道应力测量工程应用技术,为其今后运维中的安全评估提供了技术储备。(图5,参19)     

海洋管道外防腐层检测技术现状

海底管道检测的目的是通过定期和特殊的检测,保证管道安全运行,防止油气泄漏,保护海洋环境。根据检测的不同时期、不同部位和不同的检测要求,海洋管道检测分为投产前检测、定期检测和特殊检测等形式。详述了电流梯度探测技术及目前最先进的原子能清管器检测工具的应用。     

油气管道通径检测器重心偏移的误差修正算法

通径检测器作为管道内检测必不可少的工具,在解决管道安全隐患问题上发挥着不可替代的作用。简述了油气管道通径检测器的检测原理,对其运行检测过程中由于振动和重力作用引起的重心偏移所造成的误差进行了分析,得出通径检测器在发生旋转以及重心偏移后的实际初始倾角以及实际初始高度值。通过对支撑皮碗进行力学分析,得出在实际运行过程中通径检测器在遭遇振动和重力作用下的重心偏移量。基于此,提出了一种重心偏移修正算法,对每一瞬时状态重心的偏移量进行修正,有效提高了通径检测器的检测精度,对通径检测器技术的研究和发展具有一定的指导意义。     

管道弱磁应力内检测装置的设计与应用

新建管道的应力检测是其长期稳定运行的有力保障,传统内检测方法只能检测出管道已经产生的腐蚀和缺陷,无法检测出应力集中区域。为此,应用弱磁检测理论,基于数据采集系统、传感器及采集定位系统、变形检测系统、视觉检测系统、机械结构等的设计,完成了管道弱磁内检测装置的设计制造。该装置利用自主爬行装置,携带弱磁检测视觉记录装置,将变形检测、弱磁检测、视觉分析检测3种检测方法相结合,可以准确检测出新投产管道的缺陷应力集中区域,针对管道打压前后的变化状况,实现对新建管道事故的提前预防。     

管道横向励磁漏磁内检测器研制

针对长输油气管道轴向金属损失缺陷检测的问题,研制了一种适用于管径711 mm的横向励磁漏磁内检测器。横向励磁漏磁检测器由驱动节与记录节连接而成,其结构主要包括支撑系统、驱动系统、磁化系统、传感器系统、采集系统等。通过采用辅助磁极的励磁设计,横向励磁漏磁内检测器磁化系统不但能够达到管道壁厚的磁化饱和要求,而且改善了磁化效果,使传感器位置处的漏磁场梯度减小,提高了缺陷量化精度。将新研制的管道横向励磁漏磁内检测器进行牵拉试验和工业应用验证,结果表明:与轴向励磁漏磁内检测器相比,管道横向励磁漏磁内检测器采集的轴向沟纹、轴向类裂纹缺陷的数据信号更明显,可提高轴向缺陷的检测精度与检出率,对于识别管道轴向缺陷具有重要的工程意义。(图6,表4,参14)     

大口径、高压力长输天然气管道的投产技术

通过分析总结天然气长输管道各种投产工艺的优缺点和适应性,结合川气东送管道投产经验,确定了对于大口径、高压力长输天然气管道的投产,采用无清管器有氮气天然气推氮气推空气投产工艺、“先站场、后线路”的置换顺序具有经济可行安全可靠等优点.对投产前的检查、氮气置换、天然气置换、管道升压、试供气等投产过程中的关键技术进行了分析,重点探讨了管道投产氮气置换的注氮设施、注氮位置、注氮量、注氮温度、注氮速度及氮气封存范围等技术参数.该技术可为国内外新建大口径、高压力天然气管道的投产提供参考.     

管道横向励磁漏磁内检测器研制北大核心

针对长输油气管道轴向金属损失缺陷检测的问题,研制了一种适用于管径711 mm的横向励磁漏磁内检测器。横向励磁漏磁检测器由驱动节与记录节连接而成,其结构主要包括支撑系统、驱动系统、磁化系统、传感器系统、采集系统等。通过采用辅助磁极的励磁设计,横向励磁漏磁内检测器磁化系统不但能够达到管道壁厚的磁化饱和要求,而且改善了磁化效果,使传感器位置处的漏磁场梯度减小,提高了缺陷量化精度。将新研制的管道横向励磁漏磁内检测器进行牵拉试验和工业应用验证,结果表明:与轴向励磁漏磁内检测器相比,管道横向励磁漏磁内检测器采集的轴向沟纹、轴向类裂纹缺陷的数据信号更明显,可提高轴向缺陷的检测精度与检出率,对于识别管道轴向缺陷具有重要的工程意义。(图6,表4,参14)     

可变径管道检测器皮碗结构设计及密封性能

可变径油气管道检测器是一种可以同时对一个发、收球站间距内的不同口径管道进行在役检测的管道检测设备,其优点是通过能力强、适用范围广、经济性好。通过对实现变径检测的可变径皮碗的结构设计及密封性能进行研究,提出一套适用于油气介质的40~48 in(1 in=25.4 mm)可变径皮碗结构。利用有限元仿真分析、可变径管道检测器牵拉、气体密封驱动测试方法,验证了可变径皮碗结构方案的合理性和可行性。通过现场工业应用,证明可变径皮碗结构设计及密封性能均满足设计指标和现场应用要求。打破了国外长期对可变径清管与检测技术的垄断,为中国自主研发可变径清管及检测装备早日实现系列化工业现场应用奠定了坚实的技术基础。