基于剩磁技术的管道应力解析方法研究

油气管道是国家重要的能源基础设施,管道的受力状态是影响管道安全运行的重要因素。对管道应力的有效检测可以预知管道破坏的风险。以铁磁性材料微观磁学理论为基础,建立应力与材料剩磁场之间的数学模型,分析了剩磁与应力之间的对应关系,对不同应力作用下铁磁性材料的剩磁效应进行了解析。通过有限元软件对应力与剩磁之间的关系进行了仿真分析。结果表明,应力与剩磁信号之间具有线性对应关系,铁磁性材料的磁滞回线随应力增大而偏移,在较低应力范围内,剩余磁场强度随应力增大而增大,之后随应力增大呈线性下降趋势,剩磁随应力的变化趋势存在一个反转点。通过对管道材料进行受力拉伸试验,验证了理论分析的正确性。

隧道内天然气埋地管道泄漏扩散特征数值模拟

天然气输送管道会经过山区,隧道穿越技术被广泛采用,而隧道内天然气埋地管道由于腐蚀等因素有泄漏的风险。运用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件FLUENT模拟研究隧道内天然气埋地管道泄漏后的时空演化规律及管道埋深对泄漏扩散的影响。结果表明:隧道中天然气泄漏后扩散形态由圆形变为放射状,向隧道两端均匀扩散,主要分布在隧道顶部;沿隧道轴向截面,危险范围随时间延长而增加,其增长速度随时间延长而减缓;沿隧道径向截面,天然气体积分数出现明显分层现象;随着管道埋深增加,隧道内的天然气扩散范围减小,且扩散范围减小幅度较大;隧道内不同等级的危险范围都减小,且减小幅度越来越大。研究结果对预防事故发生和应急救援有指导意义。

国外智慧管网的研究进展

中国正在开展智慧管网技术和标准化研究,了解国外在智慧管网方面的研究进展对中国的智慧管网技术和标准化研究具有非常重要的借鉴意义。基于对国外智慧管网相关期刊论文的检索和分析,从国外智慧管网的研究进程、载文期刊分布和研究机构分布等角度对国外智慧管网的总体研究进展进行探讨;从智能化设计、智能化建设、自动化控制、运行优化、风险监测、数字仿真、泄漏计算、应急处置和安全环保等多个角度对国外智慧管网的研究领域与成果进行了详细分析。结论表明,国外智慧管网研究在2016年之后发展迅速,研究热点包括腐蚀、设计、能源和模拟等,以智慧管网作为研究对象来进行整体性与系统性研究较少,也未使用智慧管网的概念并对其进行研究探讨,主要聚焦关键技术研究,在某些特定技术领域达到较高水平,应用了传感器、算法建模、互联网、物联网、大数据分析、移动通信、人工智能、无人机、机器人、计算机、神经网络、数字化、仿真、模拟、数字孪生等技术。

基于时序InSAR技术的中贵天然气管道天水市段沿线滑坡隐患识别与形变分析

中贵天然气管道天水市段沿线地处黄土高原,地貌类型多样、构造活跃、复杂地质条件下发育多种具有隐蔽性和潜伏性的地质灾害,其中滑坡灾害对中贵天然气管道的安全危害极大,因此,对中贵天然气管道天水段沿线滑坡隐患进行有效识别与分析具有重要意义。采用Sentinel-1A升降轨卫星数据,基于时序合成孔径雷达干涉测量(synthetic aperture radar interferometry,InSAR)对中贵天然气天水段沿线滑坡隐患进行了解译识别、现场复核、发育特征与典型滑坡形变分析。研究区共识别17处滑坡隐患点,现场复核最终确定13处,其余4处为人类工程活动区,其中常沟村和磨峪沟村滑坡形变受降雨影响。统计发现研究区管道沿线滑坡多发生在坡度40°~50°,高差400~600 m,东北坡向和距管道100~150 m范围内,且岩土体强度较低,地层以第四系全新统冲洪积层(Q_(4)^(a1+p1))为主。结果表明:联合升降轨的时序InSAR技术可以有效识别管道沿线滑坡隐患,为油气管线的安全运营及今后油气管道选线提供重要的科学依据和参考。

西南山区并行油气管道阴极保护系统之间的干扰因素与规律

以西南山区并行油气管道阴极保护系统之间干扰为研究对象,采用BEASY软件模拟计算了多种因素对管道阴极保护系统之间干扰的影响,并通过现场跨接缓解管道干扰。结果表明:并行管道阴极保护系统间的干扰随管道并行间距的增大呈逐渐减小的趋势;当受干扰管道的涂层破损率较大时,管道电位负向偏移明显;并行管道阴极保护系统间的干扰程度随土壤电阻率的增大而增大,且电位偏移呈边界递减趋势;跨接能有效提升阴极保护水平较差管线的保护效果,降低并行管道之间的干扰程度。

次高压天然气管道喷射火形态及热辐射试验研究

若天然气管道泄漏,与外部火源接触可能导致形成喷射火,对附近的工作人员和设备带来巨大风险。因此,深入研究天然气管道中喷射火焰的燃烧行为显得尤为关键。选取尺寸分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mm的6种孔径,压力分别为0.5、0.8、1.0、1.2、1.5 MPa,进行不同工况下的天然气管道喷射火试验。结果表明:当天然气燃烧达到稳定时,随着喷射压力和喷嘴口径的增大,火焰高度和热辐射逐渐升高;在孔径为3.0 mm时,火焰最长达到4.32 m,泄漏孔水平位置1.0 m处热辐射最大达到552 W/m^(2);当孔径在1.5 mm、压力为1.2 MPa时,火焰开始出现抬升现象,随着压力和孔径的增大,抬升现象更加明显。当泄漏孔径在3.0 mm、压力为1.5 MPa时,最大抬升到0.4 m。试验结果为处置天然气管道泄漏喷射火提供了数据依据。

影响地铁车辆段杂散电流分布及其对临近埋地钢质油气管道干扰的关键因素

为了系统性地明晰影响地铁车辆段杂散电流分布及其对临近埋地管道干扰的关键因素,选取国内某地铁车辆段及其临近的埋地管道为研究对象,采用GPS同步测量的方式监测三种工况下车辆段轨道、管道的电位和电流参数,对比分析了影响车辆段杂散电流分布和管道干扰的主要因素,同时介绍了相应的代表性优化改进措施。结果表明:自动消弧装置反向导通、二极管支路和库内轨道接地方式是影响车辆段内杂散电流分布的三个主要因素,综合考虑三种因素才能实现对车辆段杂散电流干扰的有效缓解。

基于有限元模拟的超声应力系数标定及分析

应力系数的标定作为超声应力检测最为关键的环节,决定应力检测的精度。应力系数的传统试验标定对于被测物表面粗糙度、耦合剂厚度、声匹配块与被测物接触力等检测因素十分敏感。加之各影响因素之间的耦合作用,使得精确标定出应力系数愈加困难。文章提出把应力系数分为反映材料声弹性效应的基本值和考虑各类检测因素的影响值两部分,可能是当前较为实用的办法。基于有限元软件建立多物理场耦合的超声应力检测模型,施加不同的拉伸载荷,分析临界折射纵波到达时间与不同应力值之间的关系。结果表明:模拟标定45#钢的超声应力系数基本值为13.7 MPa/ns。同时通过4组单轴水平拉伸试验标定出检测因素影响值分别为1.0 MPa/ns、1.7 MPa/ns、2.8 MPa/ns和6.8 MPa/ns。在合理情况下,应力系数基本值直接决定应力系数的大小,检测因素对应力系数值的影响应该较小。检测因素影响值6.8 MPa/ns达到应力系数基本值13.7MPa/ns的49.6%,超出合理范围,观察发现这是声匹配块与被测面耦合后尚存在局部微小间隙的结果,可判定为无效数据。有限元模型在理想检测条件下模拟获得应力系数基本值,通过比较应力系数基本值和检测因素影响值,可以判断检测质量的优劣,减小应力系数标定数据的离散性,提高超声应力检测结果的可信度。

基于振动响应分析的海底管道悬空内检测研究

铺设于海床中的海底管道常因洋流冲刷、船舶锚拽等自然或人为因素而处于悬空状态,易造成管道变形、腐蚀、损伤和开裂泄漏等问题,严重影响管线安全。针对DN200海底管道的悬空内检测,设计了一种内检测机器人并对其进行了动力学分析。同时,联合ANSYS与ADAMS软件建立了柔性管道-土耦合模型,开展了悬空管道内检测仿真分析。采用快速傅里叶变换和短时傅里叶变换方法对内检测机器人在复杂激励耦合条件下的振动响应信号进行处理,通过分析机器人的振动加速度实现了对悬空管段的有效识别。研究结果为油气管道悬空内检测提供了新思路。

在役管道应力无损检测方法试验研究

油气管道在长期运行时,会在各种地质灾害和其他异常荷载的影响下产生变形,进而引发管道安全事故。对在役管道进行定期的应力检测是一种行之有效的评估管道安全的手段。为探究更适用于在役管道的应力检测方法,选用主要材料为X70和X80钢板的在役管道进行拉伸试验,利用超声波法、磁各向异性法和矫顽力法检测不同荷载下钢板的应力,并对应力测试结果进行分析。在8组单向拉伸实验中,超声波法有5组试验数据拟合优度在0.99以上;在双向拉伸试验中,超声波法的拟合效果线性度最好,矫顽力法和磁各向异性法的数据拟合效果较为离散。随着提离值的增大,轴向矫顽力与环向矫顽力都呈下降趋势,磁各向异性法的检测信号也随着提离值的增大呈现降低趋势;超声检测的结果随着温度的升高而呈线性增加,矫顽力的测量结果随温度的升高而呈整体的下降趋势,磁各向异性技术的测量结果随温度的升高呈现先升高后降低的趋势。通过对3种方法试验结果对比分析,超声波法对在役管道应力检测精确度最高,为今后在役油气管道选择更高效的无损检测方法指明方向。

智慧管网安全环保标准体系架构研究

基于智慧管网建设运行规划要求,针对智慧管网安全环保相关国内外标准现状开展调研,结合其他行业如:智慧城市、智慧电网、智慧矿山等相似智慧标准体系对标分析,总结提炼国内外油气管道安全环保管理领域的智能技术和标准化成果,分析安全环保标准的主要关键要素及关系,开展安全环保标准体系核心内容研究,构建智慧管网安全环保框架,为智慧管网建设运行提供决定性和关键性的数据支撑和基础保障。

缓冲区分析和空间叠加分析下的智慧石油管网时序标准化片段巡检技术

传统的智慧石油管网时序标准化片段巡检技术仅对采集的数据进行降噪处理,巡检效果不佳。设计了缓冲区分析和空间叠加分析下的智慧石油管网时序标准化片段巡检技术。利用红外图像采集设备,对石油管网运行过程中的数据进行采集,并对采集的数据进行灰度化、对比度增强和降噪处理。利用空间叠加分析的特性,将预处理的图像数据进行叠加,通过计算提取叠加后的图像数据特征,在缓冲区分析的作用下设定巡检路径规划三维空间,通过计算巡检点到虚拟直线之间的距离构建相应的巡检路径规划模型,通过对规划的巡检路径进行评价,判断当前路径是否符合要求,从而完成对石油管网时序标准化片段的巡检。仿真实验表明,缓冲区分析和空间叠加分析下的智慧石油管网时序标准化片段巡检技术的巡检安全性指标为0.954,与传统的智慧石油管网时序标准化片段巡检技术相比巡检效果更好,可靠性更强。

成品油输送管道泄漏位置定位及改进方法研究

针对成品油输送管道泄漏位置定位问题,首先对负压波监测技术进行分析,在此基础上,引入流量法和激光监测法,对成品油输送管道泄漏位置定位改进方法进行研究,为及时发现成品油输送管道泄漏问题并对位置进行定位奠定基础。

基于国外技术运用的智慧管网标准体系研究

为了提升中国智慧管网标准化水平,打造智慧互联大管网,有必要对国内外智慧管网技术和标准化发展状况进行研究,开展智慧管网标准体系顶层设计,建立适用中国的智慧管网标准体系。从国外技术应用、技术比对、标准体系构建等方面,对国内外智慧管网的建设实践进行了研究。研究结果认为,国内外智慧管网的建设均处于起步阶段,而国外先进的信息化技术和自动控制技术的大量应用,体现出很好的标准化基础,为标准化指明了方向。中国应以国外先进智慧管网技术的应用情况和发展方向为指引,以“技术标准化”为思路,完善智慧管网标准体系。研究成果对中国开展智慧管网顶层设计有借鉴意义。

油气管道光纤预警系统性能评价方法辨析

经过十余年的发展,油气管道光纤安全预警技术性能不断提高,已成为管道技防的重要手段。由于缺少技术指标定义及其测试方法,技术提供商宣传的指标无法横向对比,采购方无法评估现场应用效果,制约了技术的应用推广。因此,对监测距离、灵敏度、定位精度等核心技术指标从硬件制约因素、软件功能、应用效果等方面进行辨析,给出了合理的定义方法。在软件方面,对影响系统使用效果的误报率、报警率等识别功能的相关制约条件进行理论分析;对关键指标本着标准化、可重现的原则,给出可信的室内、室外测试方法,并通过了现场可行性验证;同时对光纤安全预警技术的广泛应用作出了展望。

光纤光栅技术在天然气管道安全监测中的研究进展

基于光纤光栅的管道安全监测技术具有本质安全和无电磁干扰等优点,适用于易燃易爆环境。文中介绍了光纤布拉格光栅(FBG)的技术现状,对不同安装方式的FBG传感器实现原理、主要参数及性能特点进行了对比分析,介绍了超弱光纤光栅传感阵列的技术优势和应用场景,提出了基于FBG传感的管道安全监测技术研究难点和发展方向,为构建天然气管道安全监测技术体系提供参考。

浅析油气管道工程建设项目安全质量管理提升对策

国家石油天然气管网集团有限公司成立以来,大力推进“全国一张网”建设。阐述了提升油气管道工程建设项目安全质量管理的意义,梳理油气管道工程建设项目安全质量管理存在施工现场“低老坏”、合规管理水平、人员专业化管理能力、承包商监管、工程管理技术应用方面存在的问题,提出了工程建设项目安全质量管理改进措施,以期提升工程建设项目安全质量管理水平,实现油气管道工程建设项目高质量发展。

基于智能安全帽的油气管网安全风险管控系统设计与应用

基于智能安全帽,构建了油气管网安全风险管控系统,该系统通过自动跟踪和核查确认人的不安全行为与物品和环境的异常状态,快速发现安全隐患,实时提供安全预警。该系统提供三种应用模式,可实现多种应用场景。在油气管道调度运行、操作巡检、维检抢修作业应用后发现,该系统有效解决了现场信息准确获取、实时预警难题,提升了企业安全风险管控能力。

长输油气管道清管技术探讨

为了提高长输油气管道内检测技术水平,对管道清管技术进行了经验探讨,通过对设备、人员以及现场情况的了解,总结了一套合理的长输油气管道内检测清管技术方案。选取了某原油管道段作为应用对象,通过对该段管道进行清管,取得了良好的结果。结果表明:通过对现场情况的反馈,该长输油气管道内检测清管技术方案具有一定适用性。

输油管道的防二氧化碳腐蚀研究进展

输油管道腐蚀是石油开采行业面临的严重问题之一,其中二氧化碳腐蚀最为常见。输油管道的二氧化碳腐蚀机理复杂,在不同的腐蚀条件下,腐蚀速率不同。文章介绍了输油管道的二氧化碳腐蚀机理与类型,讨论了输油管道中流体pH值、二氧化碳压力、温度、流速及含水率对腐蚀速率的影响,最后提出通过添加防腐涂层、阴极保护、添加缓蚀剂等防腐措施。