基于内检测数据的管道凹陷应变计算

针对内检测中发现的凹陷对管道结构强度的影响问题,开展凹陷应变的计算分析,以期有效指导管道凹陷的开挖验证及修复工作。总结了基于内检测数据的凹陷应变计算方法和技术路线,指出了滤波分析的必要性和可行性。依据ASME B31.8-2010的相关规定,结合实际的管道内检测数据,得到了7种典型滤波方法下的应变计算结果。通过对比应变计算结果,分析了不同滤波方法对管道凹陷数据处理及应变计算的影响和适用性。结果表明:基于管道凹陷内检测数据的应变计算技术可行,低通滤波方法对管道凹陷数据的滤波效果较好,可获得较合理的凹陷应变计算结果;低通滤波方法中,选择合适的截止频率参数对凹陷应变的准确计算至关重要,截止频率的取值与内检测信号的噪声大小密切相关。     

地震区油气管道的应变与位移检测技术

为了对地震区油气管道所承受的附加应力进行有效检查,提出基于惯性导航技术的应变及位移检测方法,可对油气管道全线进行有效检测,及时发现管道位移和应变集中点。通过使用搭载惯性导航单元的内检测器对管道进行检测,并与地面标记点、里程计进行组合导航数据融合得到精确的管道中心线坐标后,进一步对管道弯曲应变进行计算,可有效查找管道全线的应变变化及位移区域,并能够检测应变及位移变化量。通过牵引试验验证了应变检测的正确性及数据重复性,该方法为地震区长输油气管道的安全运行提供了有效保障。     

基于IMU数据的冻土区管道融沉风险段识别方法

惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)可检测得到管道全线的弯曲应变海量数据,但目前缺乏高效利用IMU数据进行管道定量评价的方法.为此,提出一种基于IMU应变检测数据的冻土区融沉风险段管道识别方法,其主要包括IMU应变数据预处理方法,即数据对齐和弯头、凹陷、三通等非融沉段大应变特征识别...     

基于BP-MC方法的断层区管道可靠性分析

走滑断层是埋地管道常见的地质灾害。断层引发的地面位移往往使管道变形过大而失效,开展断层区管道可靠性分析对管道的安全评估具有重要意义。为此,基于非线性有限元软件ABAQUS建立穿越走滑断层的X80钢管道有限元模型,计算管道几何尺寸、地表位移、内压以及土壤类型等多因素影响下管道的设计应变,形成工程中管道设计应变的有限元数据,基于该数据库创建了BP双隐层神经网络的设计应变预测模型,建立了基于应变准则的极限状态方程,结合MC(Monte Carlo)法,开展了走滑断层区X80管道的可靠性计算,并进行了管道可靠性的影响因素分析。BP-MC方法计算结果准确,运行时间成本低,适用于断层作用下管道的可靠性分析。(图6,表3,参28)     

在役长输天然气管道几何凹坑缺陷管理策略

介绍了输气管道几何凹坑缺陷的分类方法,比较分析了国外有关几何凹坑缺陷的评价方法,指出以几何凹坑最大深度和以几何凹坑在管道内外表面产生的最大应变为评价指标存在的不足,深入研究了Lukasiewicz-Czyz及Gao Ming等给出的等效应变表达式,将其计算结果分别与采用ASME B31.8标准推荐公式的计算结果相比较,结果表明:相对Lukasiewicz-Czyz公式所得值,利用ASME B31.8公式所得内表面等效应变低估了1倍,外表面等效应变低估了0.5倍;相对Gao Ming公式所得值,利用ASME B31.8公式计算所得内表面等效应变低估了2倍,外表面等效应变低估了0.2倍.给出了基于风险的几何凹坑缺陷处理程序及检测建议,对于保障我国天然气管道的安全运营,促进管道完整性管理的进步和完善具有一定意义.     

基于组合滤波的漏磁内检测数据特征无损压缩方法

针对管道超高清漏磁内检测海量数据不宜于存储和分析的问题,提出一种基于组合滤波的超高清漏磁内检测数据特征无损压缩方法。根据信号特征将漏磁内检测数据分为正常数据、小特征数据、大特征数据3种类型,并对不同类型数据设计相应的滤波算法进行滤波,实现对超高清漏磁内检测数据的组合滤波。正常数据采用高压缩比的旋转门算法进行压缩,小特征数据和大特征数据采用速度较快的Lempel Zip4(LZ4)无损压缩算法进行压缩。结果表明：与普通分段压缩方法相比,基于组合滤波的特征无损压缩方法在提高压缩比的同时平滑了正常数据,增强了特征数据的信号特征,可为超高清漏磁内检测数据的压缩提供借鉴。（图9,表1,参22）     

地质灾害作用下油气管道设计应变计算模型北大核心

根据基于应变与基于可靠性的两种管道设计新方法的工程需要,对我国油气管道面临的断层、采空、冻土、滑坡等常见地质灾害类型及其土壤位移模式进行了分类总结。以断层作用下管道设计应变计算的有限元分析力学模型及设计应变经验公式为基础,将其推广到采空、冻土、滑坡等其他地质灾害类型的研究中,提出简化的管道地质灾害综合位移模型及管道设计应变计算模型,模型将地质灾害位移类比为水平面和垂直面内的断层位移形式,从而衍生出其他地质灾害形式管道应变计算方法。该方法计算精度高、效率高、适用性广,特别是满足了多种地质灾害作用下油气管道可靠性的设计需要。     

地质灾害作用下油气管道设计应变计算模型

根据基于应变与基于可靠性的两种管道设计新方法的工程需要,对我国油气管道面临的断层、采空、冻土、滑坡等常见地质灾害类型及其土壤位移模式进行了分类总结。以断层作用下管道设计应变计算的有限元分析力学模型及设计应变经验公式为基础,将其推广到采空、冻土、滑坡等其他地质灾害类型的研究中,提出简化的管道地质灾害综合位移模型及管道设计应变计算模型,模型将地质灾害位移类比为水平面和垂直面内的断层位移形式,从而衍生出其他地质灾害形式管道应变计算方法。该方法计算精度高、效率高、适用性广,特别是满足了多种地质灾害作用下油气管道可靠性的设计需要。     

轴向腐蚀缺陷宽度对管道极限内压荷载的影响

针对海底管道的中高强度钢腐蚀极限内压预测问题，采用有限元弹塑性分析方法，考虑材料非线性和几何非线性，建立非线性分析模型并与试验数据进行对比分析，验证了有限元模型的合理性和准确性。基于有限元计算结果分析得出腐蚀深度、腐蚀长度及腐蚀宽度对海底管道极限内压的影响，并回归得到了适用于轴向腐蚀管道极限荷载的计算公式。通过与腐蚀管道爆破试验数据和现有腐蚀管道计算方法的比较分析，验证了该方法能够得到较准确的结果，可为海底腐蚀管道在内压荷载作用下的评估提供一定的依据。     

高钢级管道环焊缝应变能力评价

为了评价高钢级管道环焊缝的应变能力,建立了基于材料损伤理论的管道环焊缝有限元模型。通过优化裂纹尖端网格尺寸,准确模拟了裂纹尖端的应力分布及撕裂过程。采用屈服强度和均匀延伸率表征高钢级管道的材料特性,计算并分析了管道环焊缝的裂纹驱动力曲线,建立了裂纹扩展失稳准则和材料断裂韧性准则两种失效判据,研究了管道材料性能、裂纹长度及内压对裂纹驱动力的影响,定量分析了这些影响因素与管道应变能力之间的关系。结果表明:较之内压,裂纹长度对管道应变能力影响较大,材料均匀延伸率较屈服强度对管道的应变能力影响更大。针对基于应变设计的管道,建议对环焊缝提出均匀延伸率等塑性容量指标的要求,从而更好地为基于应变的高钢级管道的设计和评价提供技术依据。     

断层作用下海底管道应变的改进解析分析方法

活动断层是海底管道的主要地质灾害威胁之一,断层作用下管道会产生过量的轴向变形而失效。提出一种改进的走滑断层作用下海底管道应变解析分析方法:根据线性强化模型考虑了管材的非线性本构关系,通过理想弹塑性本构的非线性土弹簧模型准确计算土壤非线性约束对管道结构响应的影响,由管道受力微分控制方程推导得到管道内轴向应变的解析结果,并给出管道伸长量的显示表达式。最终基于平衡方程和迭代计算,可以精确计算管道应力应变。对比有限元计算结果,改进后的管道应变解析分析方法较现有的推荐方法(Newmark法)计算精度更高。     

基于MATLAB的LC二阶低通滤波网络频域分析

在信号处理过程中,LC二阶低通滤波网络的应用非常广泛,电路参数的选择决定了滤波网络的性能。对LC二阶低通滤波网络进行了数学建模,得到LC二阶低通滤波网络信号的传递函数,并基于MATLAB对其频率特性进行了仿真与分析。     

基于应变的管道环焊缝失效评估图评价方法改进

当管道名义应力超过材料屈服强度时,基于应变的失效评估图是评价管道内裂纹缺陷的重要手段,焊缝强度匹配是影响管道环焊缝断裂行为的重要参数,而传统的基于应变失效评估图方法未考虑焊缝强度匹配的影响。基于此,采用数值模拟方法建立了管道环焊缝外表面局部环向裂纹驱动力有限元模型,并基于BS 7910-2019《金属结构裂纹验收评定方法指南》的参考应变计算方法,探索了裂纹深度、裂纹长度、焊缝强度匹配系数、管材屈服强度对基于应变失效评估图评价管道环焊缝裂纹缺陷精度的影响,提出了将焊缝强度匹配纳入基于应变的失效评估图的改进方法与计算模型。改进后的基于应变失效评估图方法大大提高了其适用范围与评价精度,可为工程中开展管道环焊缝的适用性评估提供参考。（图14,表1,参24）     

林区TM图像消除噪声方法的比较

介绍了几种消除噪声滤波方法的数学基础,并结合吉林省汪清林业局数据,分别用低通滤波、统计滤波、增强型自适应滤波、均值平滑滤波、中值滤波方法对研究区TM遥感图像进行滤波消噪处理,并以平滑指数FI、边缘保持因素T和峰值信噪比PSNR为评价指标,对实验结果进行了对比分析,结果表明,统计滤波（D=1）和增强型自适应滤波用于林区TM图像消除噪声的滤波器中比较好。     

湿陷性黄土地区管道基于应变的设计方法

湿陷性黄土在一定条件下发生自重湿陷,将对沿途管道的安全运行产生一定影响。针对我国典型地区黄土湿陷位移计算方法,建立了湿陷性黄土地区基于管土相互作用原理的管道设计应变计算有限元模型,并提出了管道许用应变的确定方法。以新粤浙管道工程中湿陷性黄土地区埋地管道建设为例对基于应变的设计方法进行分析,得出管道应变分布与位移之间关系,为湿陷性黄土地区管道的设计与安全评价提供了依据。     

管道内检测数据对齐方法与应用

随着内检测的不断推进,大部分管道已经开展了两轮及以上次数的内检测作业,获得了大量内检测数据。由于内检测受外部环境及检测误差的影响,多轮内检测数据在里程、缺陷识别与量化方面存在一定差异,难以实现多轮内检测数据的快速对齐,且人工对齐工作量巨大。为研究内检测数据的快速对齐方法,结合大量内检测数据,构建了内检测数据对齐算法模型,基于该模型实现了内检测数据的快速对齐,并通过不同单位、不同格式的内检测数据进行应用测试。测试结果表明:该方法可以实现管道阀门、三通等特征100%对齐,管节对齐比例达99%以上,弯头对齐比例达90%以上。基于该方法,可快速对内检测数据进行深度挖掘分析,预测管道本体缺陷发展趋势,为管道腐蚀控制及管道本体管理提供数据支撑,实现管道本体风险的预控,提高管道完整性管理水平。     

长输管道内检测数据比对方法

为了提高管道内检测数据的利用率,充分挖掘内检测数据的价值,结合国内外长输管道内检测数据比对方法,分析了在关键点对齐过程中可能出现的问题并提出了解决方法,同时总结了关键点对齐的步骤。在焊缝、弯头及阀门等关键点对齐的情况下,两轮内检测数据进行缺陷匹配(包括腐蚀、制造缺陷、凹陷、裂纹及其他缺陷)的主要依据是相对里程、钟点方向及表面位置这3个位置要素。根据缺陷增长速率可以将缺陷划分为活性缺陷点、非活性缺陷点、新增缺陷点以及其他缺陷点4类。通过对某长输管道的两次内检测数据进行对比分析,确定了缺陷位置,并估算了缺陷增长速率,为管道运营单位的决策提供了参考。     

基于MATLAB的LC二阶低通滤波网络频域分析

在信号处理过程中，LC二阶低通滤波网络的应用非常广泛，电路参数的选择决定了滤波网络的性能。对LC二阶低通滤波网络进行了数学建模，得到LC二阶低通滤波网络信号的传递函数，并基于MATLAB对其频率特性进行了仿真与分析。     

长输管道内检测数据比对国内外现状及发展趋势

通过对国内外管道内检测数据分析技术的实地调研,对内检测数据比对技术现状进行了比较研究,得出了目前内检测数据比对工作的主要目的仍然是识别管道缺陷的变化率及新增缺陷点,同时内检测数据的利用率处于较低水平,指出深度挖掘和综合利用内检测数据将成为未来的发展方向,并为后续内检测工作的开展提出了建议。此外,提出了管道运营公司在第2轮内检测完整性再评价时,应建立管道完整性数据综合分析机制,即综合考虑各相关影响因素,有针对性地提出预防、减缓和改进措施,对丰富完整性管理理论及提升国内管道内检测数据比对技术水平具有重要的现实意义。     

含凹陷管道全尺寸爆破试验北大核心

为了准确评定凹陷管道的承压能力,开展了含凹陷管道全尺寸爆破试验。试验得出凹陷管道的变形、凹陷区域应变及裂口特征等信息,从而分析凹陷管道失效行为与机理。结果表明:管道存在的凹陷,在提压后凹陷区域相比远场发生了较大应变,加剧了凹陷周围的应力集中。通过全尺寸爆破试验,确定了管道的屈服压力为10.1 MPa,爆破压力为10.5 MPa,结合相关标准与设计规范,确定试验用管段的许可承载压力为3.88 MPa,为保障管道的安全运行与工程决策提供了技术参考。