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基于增量磁导率提取的油气管道正交差分涡流内检测技术

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油气储运 2024年

作者：宫彦双完小康王宏军辛佳兴陈广明陈金忠余冰锋马义来中国石油天然气股份有限公司塔里木油田公司油气工程研究院中国特种设备检测研究院中国石油大学(北京)机械与储运工程学院

【目的】管道作为石油、天然气的主要运输方式，其运行工况复杂，易产生腐蚀、裂纹等缺陷。传统的漏磁检测设备由于质量大、磁吸力强，在小口径、低压管道中难以通过，且对于微小缺陷的检测能力不足；传统的涡流检测技术受趋肤效应的限... 详细信息

【目的】管道作为石油、天然气的主要运输方式，其运行工况复杂，易产生腐蚀、裂纹等缺陷。传统的漏磁检测设备由于质量大、磁吸力强，在小口径、低压管道中难以通过，且对于微小缺陷的检测能力不足；传统的涡流检测技术受趋肤效应的限制无法检出管道外壁及埋藏缺陷，同时难以识别缺陷的深度信息；超声检测由于需要耦合剂，不适用于天然气管道的检测。【方法】提出了直流磁化与正交差分涡流结合的管道缺陷检测技术，利用有限元分析方法探究了管道内、外表面缺陷对于管道内部涡流场和磁导率的影响规律。研制了正交差分涡流检测探头，开展了管道内、外表面缺陷动态扫查实验。【结果】研制的正交差分涡流检测探头对管道内、外壁腐蚀及内壁裂纹均有信号响应。随着腐蚀深度、长度、宽度的增加，响应信号的峰值和波峰波谷间距均呈现出正相关的变化规律。管道内壁腐蚀与埋藏、外壁腐蚀的响应信号相位相反，可以为缺陷位置的快速判定提供参考。【结论】研究成果对弥补传统漏磁、涡流检测技术的不足，促进管道在线检测技术的发展具有重要意义。（图13，表2，参21）

关键词：增量磁导率提取差分涡流检测内检测检测探头

油气管道内检测技术及数据分析方法现状及展望

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油气储运 2024年

作者：李睿国家石油天然气管网集团科学技术研究总院分公司

【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，从检测技术发展现状与数据分析技术两大方面进行了述评。在检测技术发展现状... 详细信息

【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，从检测技术发展现状与数据分析技术两大方面进行了述评。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。在检测数据分析技术方面，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，国外对漏磁检测、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、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技术的可行性。【结论】油气管道内检测技术的发展取得了显著进展，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充分。此外，亟需开展海量检测数据智能分析方法的研究，为管道内检测技术的进一步发展提供技术支撑。

关键词：油气管道内检测漏磁检测超声检测涡流检测数据分析技术

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超声内检测换能器环境压力波动特性实验研究

中国安全生产科学技术 2022年第12期18卷 122-128页

作者：蔡亮学林梓巍官亮徐广丽西南石油大学石油与天然气工程学院四川成都610500 油气消防四川省重点实验室四川成都610500

为解决超声内检测器在线检测含缺陷油气管道时,作为耦合液的管输介质压力高且存在高频波动,对换能器工作性能存在不利影响的问题。搭建超声内检测模拟实验平台,测试超声内检测器模拟装置在线运行过程中管输压力的高频数据,结合内检测器... 详细信息

为解决超声内检测器在线检测含缺陷油气管道时,作为耦合液的管输介质压力高且存在高频波动,对换能器工作性能存在不利影响的问题。搭建超声内检测模拟实验平台,测试超声内检测器模拟装置在线运行过程中管输压力的高频数据,结合内检测器工作性能参数,分析系统环境压力大小及变化速率的高频波动特性。通过调节控制阀和离心泵工作频率2种方式,实施不同管输压力、流量组合下的内检测实验,得到8组不同实验工况数据。研究结果表明:模拟器通过直管段、弯管段、倾斜段时压力变化范围存在显著差异,且波动幅度较大,本文实验中压力波动范围最大值约1.96 MPa;高频状态下,耦合液压力变化速率较大,高达18.54 MPa/ms。研究结果可为管道超声内检测声场有限元模拟分析提供建模初始数据参考。

关键词：超声波内检测压力波动管道换能器

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强弱磁场下管道应力内检测方法

油气储运 2023年第5期42卷 542-549页

作者：田野罗宁管网集团(新疆)联合管道有限责任公司沈阳工业大学信息科学与工程学院

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... 详细信息

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5000 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)

关键词：管道强弱磁场内检测应力

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高风险长输海底管道内检测技术方案设计

油气储运 2022年第11期41卷 1298-1304页

作者：魏海蔡永桥卢进王金榜中海石油(中国)有限公司天津分公司天津市300459 中海石油技术检测有限公司

通过内检测技术识别缺陷可有效评估管道状态,提升油气管道的完整性管理水平。某海底管道长60 km,由陆地及海底管段组成,全线存在数百个由弯头构成的补偿器,海底管段存在严重变形,内检测作业面临较高的卡堵风险。针对上述特点,新设计用... 详细信息

通过内检测技术识别缺陷可有效评估管道状态,提升油气管道的完整性管理水平。某海底管道长60 km,由陆地及海底管段组成,全线存在数百个由弯头构成的补偿器,海底管段存在严重变形,内检测作业面临较高的卡堵风险。针对上述特点,新设计用于测径、清管的高通过性机械清管器,利用试验管段进行牵拉试验,验证其通过性,并根据测径结果对内检测器长度、法兰盘直径及质量进行改进,进一步提高内检测器的通过性与弯头耐疲劳能力。在渐进式清管作业的基础上,成功将涡流内检测器应用于实际工程,成功获得了完整有效的管道数据。结果表明,该针对弯管多且存在变形的长输海底管道的内检测技术方案安全可靠,可为其他高风险海底管道开展内检测作业提供参考。

关键词：海底管道补偿器管道变形内检测技术方案高通过性

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基于双励磁场的管道应力内检测工程应用研究

石油机械 2023年第5期51卷 117-125页

作者：田野罗宁陈翠翠李坤陈海燕管网集团(新疆)联合管道有限责任公司沈阳工业大学信息科学与工程学院

超声、射线、磁记忆等方法可以检测管道的表面应力,但是在管道在线应力内检测上暂无应用。基于漏磁内检测器的结构,提出不同励磁强度的2节磁化内检测器在管道内检测的应用方法。通过试验及实际工程检测结果对应力检测的有效性进行了验证... 详细信息

超声、射线、磁记忆等方法可以检测管道的表面应力,但是在管道在线应力内检测上暂无应用。基于漏磁内检测器的结构,提出不同励磁强度的2节磁化内检测器在管道内检测的应用方法。通过试验及实际工程检测结果对应力检测的有效性进行了验证,对比了磁记忆、矫顽力检测管道应力的有效性。应用结果表明:双励磁场管道内检测器能够有效地进行长输油气管道的在线检测,通过一次检测得到管道的体积缺陷与应力损伤信息;体积缺陷可以通过漏磁检测进行识别,应力异常可以通过弱磁检测进行识别;在进行管壁应力验证时,矫顽力检测与双磁场应力内检测方法的结果有较高的一致性。磁记忆检测能够识别管道防腐层剥除后未打磨前的管道原始应力分布,检测结果与双磁场应力内检测方法有较好的一致性。研究结果可为管道应力内检测提供参考。

关键词：管道应力内检测双励磁场矫顽力检测磁记忆检测

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油气管道内检测新技术与装备的开发及应用

天然气工业 2019年第1期39卷 118-124页

作者：胡铁华郭静波清华大学电机工程与应用电子技术系清华四川能源互联网研究院

油气管道内检测是保障油气管道安全的最有效的技术措施之一,而近年来出现的高碳钢、大管径、高压力、高流速油气管道对内检测技术与装备提出了新的挑战。为此,在调研电磁内检测新技术、极低频微弱瞬态信号检测新技术以及油气管道内检测... 详细信息

油气管道内检测是保障油气管道安全的最有效的技术措施之一,而近年来出现的高碳钢、大管径、高压力、高流速油气管道对内检测技术与装备提出了新的挑战。为此,在调研电磁内检测新技术、极低频微弱瞬态信号检测新技术以及油气管道内检测新装备工程应用的基础上,基于电磁信号的主动发射与接收实现金属缺陷的检测,研发出电磁控阵检测器新技术与装备;基于杜芬混沌振子对含噪信号进行检测,实现对噪声中的极低频信号的检测,研发出极低频瞬态微弱信号检测新方法与装备,并开展了实际检测工程验证。研究结果表明:(1)研发的电磁控阵内检测新技术,利用直流励磁磁场和高频激励磁场协同作用的机理,仅用小信号激励即可实现响应的摄动效果;(2)引入采集信息成分的压缩采样,可突破内检测器的速度瓶颈,使电磁控阵检测器的检测速度达到创世界记录的8 m/s;(3)研发的基于混沌的极低频微弱瞬态信号检测新方法,可突破高速运动条件下内检测器管外跟踪定位过程中接收信号微弱且持续时间短暂的技术瓶颈,将微弱瞬态信号实时检测的信噪比降低到-10 dB以下。结论认为,该新装备的优越性能已经在实际运行的油气管道检测工程中得到了检验,将为国内主干油气管道的安全运行提供技术支撑和设备保障。

关键词：油气管道内检测缺陷漏磁动磁直流励磁磁场高频激励磁场混沌极低频信噪比

新一代超高清亚毫米级管道内检测技术的研发与应用

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油气储运 2022年第1期41卷 34-41页

作者：董绍华田中山赖少川王同德宋执武彭东华刘冠一魏昊天中国石油大学(北京)管道技术与安全研究中心油气资源与探测国家重点实验室国家管网集团华南分公司

针对油气管道中普遍存在的环焊缝缺陷、类裂纹缺陷以及针孔小缺陷检测能力和识别率较低的难题,通过理论分析、建模仿真、设备研制、现场应用等环节,自主研发了新一代超高清管道漏磁内检测器。该检测器实现了探头通道间距0.6 mm、轴向采... 详细信息

针对油气管道中普遍存在的环焊缝缺陷、类裂纹缺陷以及针孔小缺陷检测能力和识别率较低的难题,通过理论分析、建模仿真、设备研制、现场应用等环节,自主研发了新一代超高清管道漏磁内检测器。该检测器实现了探头通道间距0.6 mm、轴向采样间距1 mm,满足海量数据存储和采集要求,信号数据采集量增加15倍,并将漏磁检测、变形检测及定位检测集成到同一台检测器上,可一次性检测出各类缺陷,同时对齐腐蚀、变形以及环焊缝缺陷。开发了基于深度学习的智能化识别分析软件,建立了BP神经网络深度学习模型,实现了缺陷的一体化识别,提高了小孔腐蚀的可检测能力,可有效识别面积小于1 t×1 t(t为管道壁厚)的缺陷。该技术初步解决了当前三轴高清漏磁内检测器无法精确描述和量化小孔腐蚀缺陷、环焊缝缺陷的突出问题,对于打破国外技术垄断和提升中国管道完整性技术水平具有重大意义。(图13,参22)

关键词：油气管道内检测超高清海量存储环焊缝小孔腐蚀智能化识别

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管材力学性能与应力应变内检测技术及应用

油气储运 2023年第4期42卷 407-413页

作者：李睿陈健王长友陈朋超李雨佳燕冰川郑健峰富宽贾光明国家管网集团科学技术研究总院分公司国家管网集团北方管道公司中国石油天然气销售北方公司中国石油天然气管道工程有限公司

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... 详细信息

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)

关键词：油气管道应力应变力学性能内检测惯性导航