基于电磁超声的工业管道自驱式壁厚连续扫查内检测系统

腐蚀减薄是工业管道定期检验重点关注的损失模式,文中针对该问题研发了一种自驱式管道壁厚连续扫查内检测系统。文中设计了一种收发双线圈构型的电磁超声传感器,研制了自驱式管道内检测机器人与高裕量随动贴合的传感器搭载装置。在测试管道上开展了在线壁厚扫查实验,实验结果表明:自驱式电磁超声内检测系统在管道主要结构处均能稳定检测壁厚,检测数据可靠,缺陷定位准确,适用于传统外检测不可达等服役工况下钢质管道的壁厚动态测量。

油气管道非饱和磁化应力检测技术研究

应力集中是在役油气管道损伤、失效的重要原因,为能源的输送安全埋下巨大隐患。为此,提出一种非饱和磁化管道应力检测新方法,分析了非饱和磁化油气管道应力检测机理,推导获得了应力检测等效磁路模型,利用有限元方法探究了屏蔽层对应力响应信号的影响规律,对X52管道钢试件在0~140 MPa范围内进行拉伸应力检测试验,验证了非饱和磁化检测探头对试件应力状态的感知能力。研究结果表明:随磁屏蔽层长度增加,信号畸变度持续增加,但梯度值减小;随磁屏蔽层厚度增加,信号畸变度先增加后减小;拉伸应力与响应信号呈现负相关的线性变化趋势。研制的检测探头对应力状态感知的灵敏度达到18.48 mV/MPa。研究成果可为管道应力集中在线检测探头及装备研制提供参考。

铁磁性腐蚀产物对管道漏磁内检测的影响分析

漏磁内检测是一种高效识别长输管道本体缺陷的检测方法,但某些腐蚀点(如杂散电流腐蚀)含有大量铁磁性腐蚀产物,会影响缺陷处漏磁场的溢出,导致检测的数据评价偏小,甚至出现漏检。从漏磁内检测的基本原理出发,阐述了缺陷处漏磁场产生的原因,结合牵拉试验和实际工程案例,说明了铁磁性腐蚀产物对腐蚀缺陷处漏磁场的溢出具有一定的阻碍作用,为今后加强该类型缺陷的识别,提高管道漏磁内检测的检测效果提供技术支撑。

管道内检测腐蚀数据概率分布规律研究及应用

腐蚀伴随着管道整个生命周期,管道腐蚀速率评估是管道剩余寿命评估的重要部分,为了提高管道剩余寿命评价的准确性,为制定合理的检测维修周期提供支撑,以某条管道连续两轮漏磁内检测腐蚀数据为基础,并采用最大似然估计法将腐蚀速率与几种常见的概率分布模型进行拟合,通过K-S检验和p-p散点图方法的比较分析,深入研究了该管道径向和轴向腐蚀速率的概率分布规律,发现该管道径向和轴向腐蚀速率的最优分布规律为广义极值分布规律。在此基础上建立了基于概率分布规律的管道剩余寿命评估模型,选取该概率分布模型95%分位数的腐蚀速率作为管道剩余寿命的评估腐蚀速率。分析采用局部腐蚀速率评价方法、最大腐蚀速率评价方法、概率分布腐蚀速率评价方法时5年内需要维修点的数量,结果表明:采用概率分布腐蚀速率评价方法需维修点数量介于局部腐蚀速率评价法和最大腐蚀速率评价法之间,可在一定程度上避免过度维修和维修不及时。

“人工智能+”赋能特种设备全生命周期高质量发展

特种设备安全责任重大,在人工智能时代变革的风口,特种设备监管模式创新充满机遇与挑战。本文深入剖析我国特种设备行业智能化的进程与现状,全面审视人工智能技术在行业内推广的难题与限制。立足于市场监管的独有特性,借鉴国内外领先的应用实践,提出强化顶层设计,以先进的大模型人工智能技术为驱动,推动特种设备行业向高质量迈进,加速新质生产力的培育与发展。

原油管道内检测作业安全分析与清管技术

在原油管道清管过程中,存在第三方破坏管材卷入、管道斜接、阀门未全开、管道凹陷变形、管道清洁度差、三通无档条等6种作业风险因素。某原油管道清管过程中,泡沫、机械器和磁力钢刷清管器在清管过程中以各自的清管标准和判断原则,经清管作业后管道的输送压力和排量显著提高。研究结果表明:泡沫测径清管器测径板变形量大于25%OD (管道外径)和机械测径清管测径板变形量大于20%OD时,应进行多次泡沫测径清管或机械测径清管,对比测径板变形和皮碗的损伤情况,分析造成测径板变形和皮碗损伤的原因,排除清管过程中的风险。磁力钢刷清管器清管杂质小于10 kg或多次清管杂质量相当时,可进行下一步检测作业。原油管道经多次清管后,管道的输送效能可提高20%左右。原油管道定期实施清管作业可以提高管道输送效能,及时发现超限变形,消除管道隐患,为内检测作业提供理论基础。

基于内外检测数据对齐的管道腐蚀原因分析

长庆油田某原油管道经漏磁内检测后对典型的外部腐蚀进行开挖,发现保温管下大面积腐蚀。基于管道内外检测数据对比,阴极保护、土壤电阻率及交/直流杂散电流干扰检测,结合直接开挖结果,研究原油管道腐蚀原因。研究结果表明:基于外检测时,对阴极保护、土壤电阻率及交/直流杂散电流干扰进行检测,当无交/直流干扰,管道本体无腐蚀产生;基于内检测后,检测信号显示部分管道存在大量外部腐蚀缺陷,选取一处典型大面积腐蚀缺陷进行直接开挖,对该处缺陷进行交/直流干扰检测,检测无干扰,发现保温层出现渗水,保温层下管道本体出现浮锈,环氧煤沥青出现老化并与管道本体发生剥离,腐蚀产物和保温层发泡材料出现粘结。内外检测数据对齐能研究管道外部环境对管道本体安全和腐蚀的影响,可进一步完善管道完整性评价体系。

管道阴极保护电流内检测硬件系统设计

针对传统外检测方法难以在某些特殊管段进行阴极保护电流检测的难题,通过管道内检测法实现管道电流参数的采集,消除了管道阴极保护电流检测盲区。给出了管道阴极保护电流硬件系统设计方案,包括电流放大电路设计、信号转换电路设计、电源方案设计。进行了管道阴极保护电流硬件系统实验测试,获得了阴极保护电流—电压标定曲线。测试结果表明,硬件系统可满足设计要求,为后续管道阴极保护内检测现场应用提供了硬件支持和理论依据。

长输油气管道盗油检测信号识别与应用

长输油气管道盗油事件频发,给石油企业完整性管理工作带来一定的困难。传统检测方法对新增和已修复盗油孔难以有效判别。本文研制了一种基于弱磁和涡流融合的打孔盗油检测器,基于弱磁径向和涡流对环焊缝特征信号的识别方法,利用特征信号判读的一致性原则,结合盗油孔的本体特征,有效识别新增和已修复盗油孔信号,避免漏判和误判,为今后管道企业进一步完善油气管道盗油孔信号识别方法和模型提供了一定的技术支持。

油气管道内检测技术多场景应用分析

油气管道作为经济、安全、有效的能源运输方式,近期事故频发,受到社会重点关注。为推动能源高质量发展,作为国内外最成熟、检测效果最好、性价比最高的内检测技术,已得到广泛应用。本文介绍了国内内检测技术应用现状,对应用场景进行分类,阐述了内检测技术在天然气、原油、成品油、投产前管道等典型场景中的应用特点及应对措施。为实现油气管道内检测全面覆盖,提出了内检测技术发展方向,为我国内检测技术发展及设备研制提供参考。

直径168 mm管道被动喷射式皮碗结构设计及清洗性能仿真

油气管道内部工况复杂且含有多种化学物质,为减少管道内黑色粉末及固化油泥对管道内检测器运行姿态稳定性及检测效率的影响,提出了一种适用于直径168 mm管道内检测器被动喷射式皮碗结构设计方案,利用有限元模拟仿真分析方法研究了被动喷射式皮碗结构设计的清洗性能。仿真结果表明:开孔角度为30°、开孔高度为15 mm及开孔直径为12 mm的被动式喷射开孔可使管道下游壁面上的流体介质流速达到14.81 m/s,可对黑色粉末进行有效清洗。被动喷射式皮碗结构可有效冲刷并清洗管道壁面黑色粉末,并在一定程度上清理管道内固化油泥,使其分散混合于管道内流体介质中随检测器排出管道外。该被动式喷射孔皮碗结构设计可丰富管道内检测器动力节皮碗设计理念,为相关检测性能优化提供理论指导和技术支撑。

管道电磁超声周向导波内检测系统研制

针对埋地长输管道检测需求,基于洛伦兹力机理,研制管道电磁超声周向导波内检测系统。详细论述了系统主机、传感器和检测软件等部分。实验室管道试件检测实验表明,该系统可以有效检出管道通孔、模拟腐蚀等缺陷,可应用于现场管道的检测,为管道安全运营提供一种有效检测方法。

基于CART-熵权法的管道腐蚀状态评估及其应用

管道腐蚀状态评估是管道完整性管理的重要部分,为了评估管道腐蚀状态,根据长输管道腐蚀特点,采用两轮内检测数据计算管道的局部腐蚀速率。以局部腐蚀速率为依据,采用分类与回归树(CART)将管道划分为若干单元,利用熵权法建立腐蚀状态评估模型,并结合工程实例分析了管道腐蚀状态的相对等级。结果表明:平均预估维修比(ERF)对该管道腐蚀状态的影响最大,该模型确定了腐蚀最严重的管段为44、38、45、37单元,便于业主对这些管段进行重点监测和维修;基于CART-熵权法的腐蚀状态评估模型能够很好地用于管道腐蚀状态评估工作,为业主制定检维修策略提供科学合理的依据。

油气管道裂纹涡流检测探头的研制

分析了基于涡流传感技术的油气管道裂纹检测机理,开发了一种裂纹检测系统,研制不同结构参数的检测探头,对含裂纹试件进行扫查。试验结果表明,环形激励线圈的高度和匝数对探头的检测能力影响显著,减小线圈高度、增加匝数有利于提高探头的裂纹检测性能;研制的涡流检测探头可实现宽1mm裂纹的有效检出。

基于CEL的管道清管器90°弯头通过性能分析

在油气管道内检测作业中,清管器通过90°弯头时常面临卡堵风险,进而对检测和清管作业效率造成严重影响。为研究清管器在过弯时的通过性能,选取皮碗外径168 mm的清管器和弯曲半径为3D的90°弯头为研究对象,分别建立了三维准静态和基于欧拉-拉格朗日(CEL)方法的三维流固耦合2种仿真模型,并对仿真结果进行了对比研究。在此基础上,提出了以动力学响应特性和变形状态为依据的清管器弯管通过性评价方法,并分析了皮碗过盈量、夹持率和结构形式对其影响。研究结果表明,为保证清管器良好的过弯性能,过盈量范围应在2%~4%之间,夹持率应在60%左右,皮碗几何非连续特征面设定原则应使皮碗与过盈管道接触位置集中于皮碗唇部。研究结论对于管道清管器防卡堵机械结构设计及内检测施工安全保障具有一定的科学价值和工程指导意义。

基于MEMS惯导系统的小口径油气管道中心线测绘技术

针对小口径管道内检测场景,提出了基于MEMS惯导系统的小口径油气管道中心线测绘技术,自研了基于捷联惯导平台的速度、位姿与位置解算算法。根据捷联惯导、轮式里程计的误差方程,使用卡尔曼滤波器对IMU输出信息进行补偿矫正,最后融合地表磁标记信息获得高精度的管道中心线位置信息。利用某内检测项目的实际检测数据进行算法效果验证,并对比了纯惯导方案与多传感器融合方案的效果。结果表明,提出的导航算法可以将检测精度控制在每公里1 m以内,改善了纯惯导测量的检测效果,满足工程应用对检测精度的要求。

漏磁内检测技术在集输管道检测中的应用

本文比较了集输管道现有内检测方法的优缺点,介绍了管道漏磁检测设备的检测原理及基本结构。针对集输管道难以检测的问题,通过分析集输管道特点对漏磁检测设备进行适应性改造,并应用于实际工程。通过对检测数据的判读、检测结果的分析以及现场开挖验证效果,说明了漏磁内检测技术在集输管道检测中应用效果良好,实用可靠,为其在集输管道领域的推广应用提供借鉴。

基于FPGA的漏磁采集系统的设计与应用

管道的安全关乎国家的战略发展,对管道进行检测是减少事故发生的重要技术手段。漏磁内检测器能够准确感应出管道金属损失,三轴磁场传感器在很大程度上能够提高检测的准确度。针对管道磁场信息数据量大的特点,本文提出了一种基于FPGA的漏磁数据采集系统。该设计为加快采集系统的数据处理,采用的加速策略包括:合理分布片上内存与片下存储,降低数据读取延迟;采用多通道并行流水结构加速数据处理。FPGA平台利用Intel公司的Cyclone Ⅳ系列芯片作为主芯片,实验结果表明在500 Hz~8 kHz的采样范围内均可正常运行,能满足当前检测器在数据处理方面的性能需求。

基于漏磁内检测的管道焊缝缺陷识别及应对策略研究

漏磁内检测作为焊缝缺陷排查最有效的方法,因焊缝缺陷种类多、评价与修复标准体系复杂,亟须进行研究。基于油气管道漏磁内检测原理和焊缝特点,总结了焊缝、焊缝缺陷的分类及漏磁信号特征,梳理了焊缝缺陷在设计、施工验收、失效评价、响应及修复方面的标准规范,为在役管道焊缝缺陷评价与修复提供参考,也为焊缝缺陷隐患排查及油气管道安全运行提供技术支持。

激光诱导击穿光谱技术测定土壤中元素Cr和Pb

为了检验激光诱导击穿光谱技术对物质成分的检测能力,采用Nd:YAG激光器在优化实验条件下激发产生土壤等离子体,通过等离子体原子发射光谱法定量分析了国家标准土壤样品中元素Cr和Pb。实验中绘制了以Fe原子谱线为内标、分析谱线背景为内标以及没有内标的3种情况下的元素定标曲线,并确定了方法的精密度和检出限。结果表明,3种情况下分析元素Cr的相对标准偏差分别为5.85%、26.48%和33.10%,元素Pb的相对标准偏差分别为5.42%、22.78%和38.66%,证明采用内标法可以明显提高测量精度。用Fe谱线为内标时得到的元素Cr和Pb的相对检出限分别为3.50×10-3%和57.90×10-3%,满足微量元素分析要求。