管材力学性能与应力应变内检测技术及应用

附加应力应变的存在降低了环焊缝对缺陷与管材力学性能差异的容许值，并可导致缺陷扩展直至失效。长输油气管道在途经山地、冻土等地质灾害多发区域时，易受外部载荷影响，导致管道本体承受较大的附加应力，亟需可靠的技术手段以排查管体应力风险，确保管道安全运行。基于全尺寸牵拉试验平台，开展了S355、S235、X65共3种不同管材管道全尺寸试验，对管材力学性能与弯曲应变状态内检测技术的综合应用进行研究。结果表明，管材力学性能内检测技术是一种基于预先磁化的电磁涡流检测新型内检测技术，可以有效检测管材的屈服强度，并据此识别不同管节所使用的管道材料。该技术可用于环焊缝与母材强度匹配性预测，为管材力学性能快速在线检测和后期的完整性评价提供了一种较为新颖的方法。此外，该技术是基于惯性导航检测单元的弯曲应变内检测技术的有力补充，可对管道本体应力应变状态开展全面检测，及时发现并有效预防因附加应力较大而发生的管道失效。（图6，表2，参22）     

油气管道内检测技术与数据分析方法发展现状及展望

【目的】油气管道内检测作为管道完整性管理的关键环节,可为管道事故的预防与合理维护提供科学依据。【方法】为全面了解油气管道内检测技术发展水平及趋势,对检测技术与数据分析方法的发展现状进行了述评。在检测技术发展现状方面,分别对典型的单一原理检测技术、复合检测技术、新型检测技术的检测原理、内检测设备技术水平及工业应用情况进行了分析,并对国内外同类技术发展及应用水平进行了对比。在检测数据分析方法发展现状方面,以应用最广泛的漏磁检测为例,按照数据分析步骤分别对缺陷识别、分类、反演方法进行了梳理。【结果】油气管道内检测技术总体上已进入工业化应用阶段,国外的漏磁检测、超声检测、涡流检测等技术已基本实现常规化、系列化;中国管道内检测技术起步较晚,与国际先进水平尚有差距,但已初步掌握了漏磁检测技术、涡流检测技术,并成功应用于各类油气管道。针对传统内检测技术的适用范围及局限性,已研发出了结合多种检测技术优点的复合检测技术,还探究了以管道轴向应力、管材性能等为检测对象的新型检测技术的可行性。【结论】油气管道内检测技术已取得了显著进展,但仍面临诸多挑战,尤其是微小缺陷的检测能力不足、附加应力检测方法的研究尚不...     

管道磁记忆检测信号与缺陷应力关系的有限元仿真

为了实现对管道磁记忆检测信号与缺陷应力关系的定量研究,建立了含腐蚀缺陷管道的二维有限元仿真模型,给出了应力-磁导率耦合数学模型以及管体应力和地磁场求解控制方程。首先利用ANSYS的应力分布功能,计算求得管体在4.5MPa内压下的应力强度分布,然后根据应力-磁导率数学模型计算求得管体外侧的地磁场分布,表明管体应力与磁导率之间具有一定的耦合关系,证实了有限元模拟技术可以准确捕捉到管体缺陷处的磁应力信号,进而判定管道的缺陷特征。     

油气管道环焊缝缺陷内检测技术现状与展望

由于近年来油气管道环焊缝开裂事故时有发生,环焊缝缺陷内检测技术受到广泛关注。分析了最近几年国内外油气管道环焊缝开裂事故及其原因,指出在油气管道环焊缝开裂事故中,致因缺陷多为裂纹、未焊透和未熔合,以及较为尖锐的咬边,且大多萌生于管道内表面,其应力集中程度高,极大地削弱了管道的承载能力。探讨了漏磁内检测、超声波内检测、电磁超声内检测、电磁涡流内检测4种管道环焊缝缺陷内检测技术的研究现状、技术特点、应用局限、研究方向和发展趋势,以期为攻克油气管道环焊缝检测这一国际性技术难题提供参考。     

纵向导波与管道中双缺陷相互作用的数值模拟

利用导波技术检测管道缺陷,将不可避免地遇到多缺陷相互作用问题。针对此类问题,利用数值模拟方法研究管道中双缺陷相互作用规律,建立双缺陷管道的三维有限元波动数值模型,并通过与已有实验结果的对比验证所建立模型的正确性,在此基础上系统研究相同大小双缺陷相对位置对导波反射特性的响应机理。研究表明,对双缺陷管道而言,两缺陷的相对周向位置对缺陷总体反射的影响很小,反射系数几乎不随缺陷的周向间距变化而变化;两缺陷的相对轴向位置对总体反射有较大影响,反射系数随轴向间距呈周期性变化。此外,在一定轴向长度范围内的多个缺陷,其反射系数近似符合叠加原理,这对局部缺陷群的检测有重要意义。     

基于动态磁多极子场的管道内外壁缺陷区分方法

为了对动态条件下管道漏磁内检测中的内外壁缺陷信号进行识别,针对动态条件下管壁产生的感生涡流磁场,建立了基于磁多极子场的动态漏磁场数学模型.从漏磁内检测器获取的缺陷信号中提取出内外缺陷区分的数据特征,确定了基于磁多极子场的管道内外壁缺陷区分方法:当缺陷的上升沿或下降沿至少其一满足第2阶磁场参数绝对值最大时判定为内缺陷,当...     

管道内检测技术与管理的发展现状及提升策略北大核心

管道缺陷一直是导致管道失效的主要因素,通过内检测技术检测识别各类管道缺陷已成为国内外广泛认可的做法。为进一步促进内检测技术的发展和管理水平的提升,系统梳理了当前国内外典型管道内检测技术服务公司的检测技术能力和发展历程,分析了油气管道面临的环焊缝缺陷、裂纹缺陷、针孔腐蚀缺陷、管道受力状态内检测技术局限性问题,从政府、管道企业、内检测服务商3个层面总结了现有内检测技术管理中存在的问题,提出了应用多维策略解决管道内检测技术局限性的思路,为未来油气管道内检测技术发展和管理水平提升提供参考。(图1,参25)     

管道内检测缺陷尺寸量化精度的可靠性评价方法

管道内检测缺陷尺寸量化精度的可靠性直接影响着管道完整性评价结果,进而影响管道维修计划的制定及再检测时间的确定。将SY/T 6825—2011《管道内检测系统的鉴定》与API Std 1163-2013《内检测系统的鉴定标准》进行对比,厘清了可靠性与置信度的定义及关系,对中国管道内检测缺陷尺寸量化指标的基本概念进行了修正。结合API Std 1163-2013相关规定,并基于Agresti-Coull方法,建立了管道内检测缺陷尺寸量化精度的可靠性指标计算方法,给出了判断内检测服务商提供的管道内检测缺陷尺寸量化精度指标的可接受准则,为管道运营企业选择和验证内检测缺陷尺寸量化精度指标提供了依据。     

关于管道基线检测的理解与探讨

为了评估管道的基本状况和各种缺陷的变化趋势,需要尽早对管道本体进行检测,将检测结果作为管道本体物理条件的基础,并作为今后评估缺陷变化的基准,亦被称为基线。当前提高管道安全性、降低运行成本等需求,使得科学决策对管道缺陷的维修越来越重要,检测取得管道本体状态的基线已成为管道评估管理的重要环节。基线检测一般是指针对管道本体进行的全面检测,包括内检测和外检测。介绍了基线检测的概念及做法,通过工程标准与适用性评价标准的对比和验证,分析了二者之间的差异,提出了基线检测面临的挑战,讨论了几个在工程管理和运行管理两个阶段对各类缺陷的不同认识,最后针对基线检测提出了建议,指出基线检测是管道安全运行的重要保证。     

输油管道超设计压力运行的几个关键问题

为保证输油管道超设计压力运行的安全,针对钢管力学性能、管道临界缺陷尺寸、环焊缝质量验证3个影响管道承压的重要因素,在管道沿程压力计算基础上,开展了管材小试样屈服强度统计与试验、钢管实物屈服强度与小试样屈服强度差异性分析、管道临界缺陷尺寸计算与内检测精度分析、环焊缝性能验证方案的研究。研究表明:钢管实物屈服强度与管材最小要求屈服强度之比即为最大运行压力与设计压力之比;由于压力升高,管道运行时允许的缺陷尺寸减小,其中大于临界尺寸的缺陷应保证被现有管道内检测器发现,否则应降低运行压力从而增大临界缺陷尺寸值;超设计压力运行前,应进行一次相应强度的现场试压,排除环焊缝异常。     

输油管道运行参数及检测数据的统计分析

统计了某输油管道运行压力和温度、腐蚀检测数据以及管材性能等数据,并进行了分析.对于管道运行温度和压力,推荐了概率分布;对于腐蚀缺陷的深度和长度,分别推荐了指数分布和对数正态分布.拟合腐蚀检测数据,得到了缺陷深度和长度的统计特征值.对管材性能参数推荐采用正态分布,这种分布在95%的置信度下可通过假设检验.认为该输油管道的统计分析结果可以作为输油管道安全评定的基础.     

管道漏磁检测三维探头试验

近年来,输油气管道内检测技术在我国得到了广泛应用,已成为管道运营者进行完整性管理必不可少的工具。但目前以一维探头为基础的漏磁内检测设备不能准确描述三维的漏磁场,很可能造成对缺陷检测精度和检测可靠性的缺失。为了提高缺陷检测能力和度量准确度,通过三维探头技术还原真实漏磁场情况,从而准确识别与度量管道缺陷。通过搭建静态试验平台,探索探头采集数据与缺陷形状的关系和提离对数据的影响,通过搭建动态试验平台,着重研究速度、提离值、剩磁等因素对漏磁场的影响。     

腐蚀管道的安全评定

系统地阐述了在役管道的安全评定方法。根据管道不同形式的腐蚀缺陷，提出了爆破失效模拟的非线性有限元方法，建立了能反映缺陷深度、内压、缺陷处最大应力、管材性能参数等四关系的管道安全评定线图。考虑到影响管道安全诸多因素的复杂性和不确定性，提出了基于可靠性的评定理论与方法，即依据管道的腐蚀检测数据计算每公里管道的失效概率，可以全面反映管道沿线的安全状况，提出的腐蚀管道安全评定方法可大力提升管道安全运营管理的水平。     

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。     

《管道科学技术论文选集》文摘（十五）：腐蚀管道的安全评定

系统地阐述了在役管道的安全评定方法。根据管道不同形式的腐蚀缺陷，提出了爆破失效模拟的非线性有限元方法，建立了能反映缺陷深度、内压、缺陷处最大应力、管材性能参数等四者关系的管道安全评定线图。考虑到影响管道安全诸多因素的复杂性和不确定性，提出了基于可靠性的评定理论与方法，即依据管道的腐蚀检测数据计算每千米管道的失效概率，可以全面反映管道沿线的安全状况，提出的腐蚀管道安全评定方法可大力提升管道安全运营管理的水平。     

强弱磁场下管道应力内检测方法

针对磁记忆检测方法在油气管道内检测过程中易受外界因素干扰的不足，提出了一种利用双磁场强度进行长输油气管道应力内检测的方法。基于J-A理论建立管道应力内检测解析模型，分析不同磁场强度下应力信号的检测特征，通过试验验证强弱磁场下管道应力内检测的有效性。结果表明：在强磁作用下，管道应力对磁信号的影响较小，随着饱和程度的增大，影响逐渐减弱；在弱磁作用下，管道应力可以影响磁信号的强度，可据此进行应力集中区的检测；当外磁场强度为5 000 A/m时，300 MPa应力的识别能力为50%,10 mm长、10 mm宽、10 mm深的缺陷识别能力为4%；当外磁场强度为30 kA/m时，300 MPa应力的识别能力为1.74%，同样体积缺陷的识别能力为40%；利用双磁场检测器进行管道内检测时，可以根据同一位置不同强度磁场下的信号特征进行管道损伤判断。当强磁节无信号特征、弱磁节有信号特征时，管壁存在应力集中区；当强磁节有信号特征、弱磁节无信号特征时，管壁存在体积缺陷；当强磁节及弱磁节均有信号特征时，管壁上体积缺陷处存在应力集中区，需重点关注。研究成果可为油气管道缺陷处的应力检测提供理论依据。（图7，参25）     

超声波检测对管道焊接缺陷类别的判断与分析

长输管道焊缝的焊接缺陷是影响管道安全性的主要因素之一,其危害的大小不仅与缺陷的大小和位置有关,还取决于缺陷的类别。因此,在管道焊缝缺陷检测中对缺陷类别进行判定,是提升检测结果准确率的有效途径。利用超声波技术对试样管道焊接部位缺陷扫查,根据静态和动态反射回波图对比出各类焊接缺陷基本特征图,对于管道监测、有效维护和维修具有重要的意义。     

东北管道内检测缺陷的开挖定位

三轴高清漏磁智能内检测结果显示,东北管道管体存在大量螺旋焊缝缺陷,对其进行完整性评价后,需根据缺陷的严重程度开展有计划的修复工作.首先利用PipeImage软件分析管道内检测信号,对管体缺陷进行完整性评价,制作开挖单;然后在管道沿线找到参考桩,开挖后对缺陷进行确认;最后实施修复,再防腐、回填.讨论了制作开挖单的技巧和注意事项,介绍了现场误开挖时的处理流程,给出了在现场勘测中实用性较强的两个数值,即螺旋焊缝时钟位置变化1 h的轴向距离和环焊缝时钟位置变化1 h的环向长度的计算公式.     

金属管道缺陷涡流无损检测机理及硬件设计

本文介绍了涡流无损检测的机理,提出了一种金属管道无损检测小车的硬件设计思路,该无损检测小车是由单片机、电动机、轮子、骨架、探测器构成,基于单片机控制电动机的运动,电动机连接小车轮子,在小车沿管道运动的过程中通过分析线圈阻抗的变化情况即可实现管道缺陷的动态检测。     

裂纹内检测技术应用于管道螺旋焊缝的可行性分析

针对东北管网多次发生螺旋焊缝开裂事故的事实,研究了造成螺旋焊缝开裂事故的缺陷类型和特征.从超声裂纹内检测器的工作原理、工况需求等方面分析了在东北管网对螺旋焊缝缺陷进行超声裂纹检测的可行性.受到超声发射、接收探头以及管道内表面清洁度等因素限制,认为在东北管网对螺旋焊缝缺陷实行超声裂纹内检测具有一定的局限性.