金属套管腐蚀缺陷的脉冲涡流近-远场复合检测

双层金属套管是石油、化工、航空航天等工程领域常见的一种管道结构,由材料不同的内、外管组成。服役中的双层金属套管易出现腐蚀等缺陷,严重影响结构的完整性,因此,对双层金属套管进行有效原位无损检测非常重要。围绕脉冲涡流近-远场复合检测方法,针对不锈钢-碳钢双层套管内、外管腐蚀缺陷的检测进行探究。通过系列仿真研究,在明晰脉冲涡流近-远场磁场信号及其特征与内、外管外壁减薄损伤参数间关联规律的基础上,提出套管减薄损伤识别及定量评估方法。基于所搭建的试验平台,试验验证了基于脉冲涡流近-远场复合检测的不锈钢-碳钢双层套管外壁减薄损伤识别及量化评估方法的有效性。     

压缩天然气地下储气井缺陷标定样管的研制

通过分析CNG(压缩天然气)地下储气井常见缺陷,确定人工标定缺陷的形式、尺寸和分布,研制出一套CNG地下储气井缺陷标定样管,用于储气井的检测和相关研究,以解决储气井检测行业面临的缺少缺陷标定样管和参考标定信号的问题,为后期评价标准的制定奠定基础。     

飞机铆接结构的远场涡流传感器设计及试验研究

飞机的结构件在铆接时存在铆接误差与应力集中,且在疲劳载荷的作用下容易产生疲劳裂纹,影响飞机的飞行安全性。针对铆接结构的隐藏缺陷,现有技术难以检测,而远场涡流检测技术不受集肤效应的限制,对铆接结构缺陷的检测具有潜在优势。本研究对铆接结构的隐藏缺陷开展远场涡流检测试验研究,从远场涡流检测理论出发,研究激励/检测线圈距离、匝数与检测频率、灵敏度的关系,在此基础上优化远场涡流传感器的激励参数。结果表明:当激励线圈的匝数为1 000,可感生出较强的涡流场;由于检测线圈采用的是差分形式,当检测线圈距离为7 mm时,检测信号幅值最大,且根据幅值特性或相位特性任一个信号,可准确对缺陷进行定位。     

基于LabVIEW的远场涡流管道检测系统

为了提高管道无损检测的精度,实现管道内外壁缺陷的检测,采用远场涡流的检测方法,依据检测线圈接收到的信号是激励线圈产生磁场两次穿过管壁后的信号,携带了管壁内外缺陷信息的原理,设计了远场涡流传感器、检测信号处理电路。对检测线圈接收信号进行放大、滤波处理,信号采集;采用LabVIEW编程计算检测信号幅值,互相关算法计算检测信号相位,确定缺陷深度。对内径36mm的有伤管道进行了试验。结果表明,所设计的仪器能检测出管道上深度为0．5mm及以上缺陷。利用LabVIEW对相位差计算提高了检测精度,为实际应用提供参考。     

铁磁性管道脉冲远场涡流检测中线圈间距影响

依据分析检测原理,对铁磁性管道脉冲远场涡流检测时激励线圈与接收线圈之间的间距对缺陷检测结果的影响进行试验研究。给出了试验所得的检测线圈衰减曲线、检测灵敏度曲线以及感应电压剖面曲线。对材质为J55,尺寸为73.8 mm×5.7 mm的油管进行检测试验,结果显示当线圈间距由60 mm逐步增加到210 mm时,检测线圈感应电压衰减曲线发生明显变化,缺陷检测灵敏度|Δu|/u由0.35逐步增加到143,最高灵敏度对应的接收时间点前移2 511μs;但线圈间距增加到240 mm时,灵敏度|Δu|/u降为73。试验结果表明:线圈间距为210 mm时,其检测灵敏度最佳。该研究对脉冲远场涡流检测探头的设计具有参考价值。     

金坛盐穴储气井生产套管的腐蚀行为及其防护措施

为了确保金坛地区盐穴储气井能长期安全运行,通过饱和NaCl溶液腐蚀的实验室评测试验,分析了盐穴储气井生产套管的腐蚀行为,并提出了提高套管耐腐蚀的相应措施。结果表明:盐穴储气井生产套管的腐蚀主要以全面腐蚀为主,饱和NaCl溶液对套管腐蚀的影响很小,但溶液中的Cl-具有较强的穿透能力和吸附能力,易使套管发生局部腐蚀,导致套管寿命缩短;建议生产套管设计时选用耐蚀性更好的材料,并对生产套管采取腐蚀防护措施。     

金属构件缺陷的脉冲涡流近-远场复合定量检测

鉴于脉冲涡流检测和脉冲远场涡流检测在金属构件损伤检测中的优势,提出一种非铁磁性金属构件缺陷的脉冲涡流近-远场复合定量检测探头。通过数值仿真,在系统分析电磁场能流密度的基础上,研究脉冲涡流近-远场检测信号特性及其对构件腐蚀减薄缺陷的响应灵敏度,剖析检测信号特征与缺陷尺寸参数间的关联规律。同时,搭建试验平台,进一步探究基于脉冲涡流近-远场复合定量检测的非铁磁性金属构件腐蚀减薄缺陷定量检测方法。仿真及试验结果表明,所提集成磁场直接和间接耦合分量的新探头构型可同时对金属构件腐蚀减薄缺陷实施脉冲涡流检测和脉冲远场涡流检测,增强了缺陷定量信息的有效拾取。     

高压地下储气井专用套管疲劳性能评价

根据高压地下储气井服役情况，设计了用于实施高压地下储气井专用套管行业标准SH／T6535-2002评定其疲劳性能的试验方法，对天津钢管有限责任公司生产的专用套管疲劳性能进行了评价，并对实施该标准的方法进行了讨论。     

涡流新技术在油罐底板腐蚀检测中的应用

突破了传统涡流检测的应用局限，介绍了油罐底板腐蚀涡流检测新技术，如远场涡流技术，相控阵技术和磁饱和技术等。建立了试验远场涡流检测系统。试验结果表明，采用涡流方法检测罐底腐蚀是可行的，探头的改进方式及质量对试验结果影响较大。为了达到对各种形状缺陷的有效诊断，提高检测灵敏度和准确性，还需进一步改进和完善远场涡流检测系统。     

远场涡流探头改进的有限元仿真

远场涡流检测是电磁无损检测中的一个重要的研究方向，主要用于铁磁性管道的无损检测。与传统涡流无损检测相比，它有着对管内外壁缺陷灵敏度一致、提离效应小等一系列优点，但由于检测线圈是在远场区，导致探头过长，给实际检测带来了不便，因此，需要对其进行改进，提前远场区，拉近激励和检测线圈的距离。首先叙述了探头改进的一系列方案，然后针对这些方案利用有限元仿真工具ANSYS对其进行了仿真试验，得出了仿真结果，给实际的检测系统试验提供了理论上的指导作用。     

油气生产过程中套损腐蚀失效与防治技术研究进展

随着油气需求的不断增加,井况严酷的油气田相继投入开发,加之强化采油措施的不断应用以及油气井开采年限的不断延长,套管服役工况越来越苛刻,套管损坏(简称"套损")日趋严重,套损井次逐年加速上升,严重影响了油气正常生产,甚至导致油气井报废停产,引起安全和环保风险。腐蚀,尤其是点蚀,是造成套损问题的主要诱因(套损腐蚀井次有的高达19/36),也是影响套管工作可靠性及使用寿命的关键因素。基于此,简述了油气田套损的定义,概述了国内外油气田套损现状,阐述了套损腐蚀失效的形式、特点及其危害,重点从材质和环境(温度、CO_2、H_2S、Cl~-、矿化度等)两方面综述了套损腐蚀机理、主要影响因素及其作用机制、影响权重和因素类别,并针对不同的阶段归结了耐蚀材料、表面技术等相应预防与治理措施,同时对套损的研究关注点及其采用的研究手段进行了展望,以期为有效遏制套管因腐蚀而损坏的增长势头以及保持油气安全、绿色可持续开发提供借鉴和理论依据。     

渤海油田典型井套管损坏原因分析

目的查明渤海油气田油井套损原因,为后期预防与治理套损井奠定基础。方法对渤海油田32口套损井的套损情况进行检查和收集,从区块分布、套损纵向分布、生产年限、套损类型等方面进行统计。根据统计结果寻找相应规律,在套损点附近地层情况、冲蚀情况、空化腐蚀情况等方面,探究套损事故发生的原因和机理,并提出相应的预防措施,以提高井的使用年限。结果渤海油田套损井主要发生在一些老油田,套损点多集中在2000 m以内井段,位置主要分布在明化镇组底部水层及环空注入井的吸入口附近。腐蚀是渤海油田套管损坏的主要原因,注入流体、管外地层水是腐蚀的主要介质。长期高速流体冲刷、套管内流速突然变化、套管外无水泥环都会加剧套损的程度。结论为预防新井套损,建议固井时应彻底封固明化镇组底部存在水层的井段,避免套管与地层水直接接触,以减弱腐蚀作用。对于新的注入井,建议提高注入水水质标准,降低注入量,增大注入口过流面积,避免环空注入等方式,尽量减少注入流体与套管长期接触。     

Pulsed remote field technique used for nondestructive inspection of ferromagnetic tube

Remote field eddy current (RFEC) technique is an effective method for measurement of ferromagnetic tube. However, traditional RFEC is unable to differentiate the internal and external defect and the probe has a long length. Pulsed eddy current techniques excite the induction coil with a pulsed waveform and have the richness of frequency harmonics. The wideband excitation is thought to be a potential in providing more information about the flaw. In this paper, pulsed RFEC technique is used to inspect ferromagnetic tube. The finite element analysis and experiment method is used to give a thorough analysis of the influence effect with the variations of the system parameters. Results show that this technique effectively combines the advantages of RFEC and pulsed excitation, which not only acquires more inspection information, including measurements of inner diameter of tubes, internal and external defects, but also reduces the length of probe and power consumption. The agreement between simulation and experiment shows that the present method is correct.     

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结合储气井失效模式及其结构特点,采用参数分析的方式从扫查覆盖率、检测灵敏度、仪器轴向检测速度、探头周向扫查线速度、仪器垂直适用性及无效孤立点占比等几个方面对探头旋转式超声波检测仪在储气井井壁腐蚀检测中的适用性进行了分析,发现其不能同时满足检验对扫查覆盖率、检测灵敏度和检测速度的要求,其检测方式也造成了垂直适用性较差、无效孤立点占比偏高等问题。     

CNG储气井超声波自动检测系统初探

针对现有CNG储气井井壁因腐蚀导致泄露、爆裂等问题,提出了一套超声波自动检测系统,包括超声信号的采集、腐蚀情况分析、显示、存储和回放。系统硬件包括超声波发射/接收卡和探头定位装置,软件使用VC++2005作为平台研发,并采用Microsoft SQL Server 2000存储数据。在实验中对一段井壁进行了测量,效果较好。     

渤海油田井下管柱CO2腐蚀规律与防腐选材现状

随着渤海油田的快速发展,CO2腐蚀成为阻碍油气田开发的关键因素之一,由 CO2引起的油气井管材腐蚀破坏问题日益严峻,严重影响井下管柱的使用寿命,制约着渤海油田降本增效的发展目标。综述了CO2对井下管柱的腐蚀机理及影响因素,总结了渤海油田中油气产量较高区块的CO2腐蚀情况及防腐选材研究现状,针对性调研了绥中36-1、埕北等10个油田的生产井的CO2分压、温度分布及腐蚀情况,探讨了渤海油田水介质、pH值、CO2分压、温度对CO2腐蚀的影响规律。结果表明CO2分压小于0.023 MPa时,碳钢油管未发现严重腐蚀;当CO2分压超过0.2 MPa时,井下管柱腐蚀破坏率迅速增加, CO2分压为0.3 MPa时,碳钢油管腐蚀比例约为19.15%,这和理论研究一致。在渤海油田油气开发生产过程中,各种因素可能同时出现,并相互作用,加剧管材的 CO2腐蚀。合金元素 Cr能显著提高油套管的抗腐蚀性,低Cr钢具有良好的耐腐蚀性能和经济性,未来低Cr油套管在渤海油田的适应性评价需要开展进一步的研究。     

CNG加气站失效故障树分析

CNG加气站属于高风险场所,近几年各种CNG加气站事故频发,本文采用故障树分析法,对CNG加气站事故的三种类型进行分析,并对各个要素进行逐步解析,找出诱发事故的基本因素,并提出了相应的风险缓解措施。为CNG加气站的安全评价作了初步的探索,对CNG加气站的安全管理和运营具有一定的指导意义。     

基于FPGA的轮对踏面电磁超声在线检测系统

为了提高我国当前列车轮对的检测效率,设计了一种基于FPGA的列车轮对踏面电磁超声在线检测系统。该系统将电磁超声检测技术与FPGA应用技术相结合,采用基于FPGA的可编程片上系统技术,实现了电磁超声信号发射／接收、数据采集、微弱信号检测以及存储显示等,充分发挥了FPGA在运算速度和设计灵活性上的优势。试验表明,系统具有较高的检测精度和检测效率,可在列车运行速度〈20km／h时成功检测出轮对踏面上深度〉2mm的人工缺陷。     

远场涡流技术检测带翼片管的研究

远场涡流检测对高导电管的管壁上的缺陷非常敏感，具有透壁性。探讨应用远场涡流技术检测带翼片(散热片或金属隔板组件)钢管的有关问题，分析了管外翼片对远场涡流的耦合特性和缺陷信号的影响，得出了翼片响应信号与缺陷信号的关系及缺陷信号的提取方法。     

Optimal design considering structural efficiency of compressed natural gas fuel storage vessels for automobiles

The shape and thickness of the dome were investigated with the aim of optimizing the type II CNG storage vessels by using a finite element analysis technique. The thickness of the liners and reinforcing materials was optimized based on the requirement of the cylinder and dome parts. In addition, the shape of the dome, which is most suitable for type II CNG storage vessels, was proposed by a process of review and analysis of various existing shapes, and the minimum thickness was established in this sequence: metal liners, composite materials and dome parts. Therefore, the new proposed shape products give a mass reduction of 4.8 kg(5.1%)