考虑内外检测数据对齐的管道完整性评价技术研究

针对目前内外检测数据的对齐主要依靠人工核查和开挖验证,无法充分利用挖掘检测信息的问题,分别从内检测和外检测数据中提取特征要素信息和里程信息作为输入、输出变量,采用极限梯度提升（XGBoost）算法建立两者的映射关系,预测内检测点在外检测点的里程,以内检测信息为基准,采用逐步平移实现内外检测数据的对齐,并根据对齐结果进行综合分析。结果表明,数据对齐后所有站场和阀室的里程误差均在5 m以内,经纬度分布变化高度一致,对齐结果点满足精度要求;实例分析中管道受交、直流干扰程度较小,管道全线阴极保护正常,虽然土壤腐蚀性较强,但存在金属损失且防腐层破损处未见明显的腐蚀坑和腐蚀产物,说明管道运行状态良好。研究结果可为提升管道完整性管理水平提供理论依据。     

管道内检测数据与施工资料对齐及应用

管道内检测技术存在一定局限性,不能准确判断焊缝异常程度,因此当修复与管理大量的管道焊缝异常数据时,有限的资源不能发挥其最大的经济效益和作用。管道的焊缝质量大多与施工焊接有关,现阶段,内检测的数据与施工的数据相对独立,没有实现对齐、整合。以内检测数据和施工数据作为对象,利用互联网技术,将内检测数据与施工数据的管节分布规律进行比对,结合相似算法评估与人工干预的方法,对齐比例能够达到95%以上。运用该方式不仅可以多纬度地分析管道风险,还可以基于数据对齐结果实现建设期数据与运行数据的一体化管理,打破管道生命周期数据管理壁垒。     

靖西二线天然气管道漏磁内检测技术及应用

靖西二线天然气管道总长为485 km,全线统一管径为610 mm,设计压力为6.3 MPa,2005年底建成投产,截至目前已连续运行超过12年。为保障管道生产安全,开展了其内检测研究工作。采用漏磁内检测机器人技术对靖西二线天然气管道进行检测,分析了缺陷识别的影响因素,管道缺陷形状、检测器速度和管道材质是缺陷识别的三大难点。在进行管道内检测之前,评估了工程量,采用TracMaster技术对清管球进行跟踪和定位。阐述了靖西二线实施管道内检测时发送和接收变形/漏磁检测工具的具体步骤。对靖西二线内检测数据分析表明,未发现深度超过壁厚80%的异常缺陷,根据内检测数据选择了10个点进行开挖,验证了漏磁内检测结果的准确性。其中,内部缺陷主要以凹坑为主,且在部分管道出现了凹坑集;外部缺陷主要以焊缝和凹坑为主。     

基于超声波检测的管道内缺陷剩余强度研究

利用超声波检测装置对管道内壁的标准缺陷进行检测,将检测结果与标准缺陷的尺寸数据进行对比分析。建立管道内缺陷的三维模型,采用有限元软件ANSYS对其失效压力和等效应力进行研究,分析不同尺寸的缺陷对管道失效压力的影响;同时利用ASME B31G评价准则对缺陷数据进行分析,获得腐蚀缺陷的失效压力和剩余强度。结果表明:超声波检测技术在管道内腐蚀缺陷检测具有可行性与可靠性;当缺陷深度为壁厚的65%以上时,随着缺陷长度的增加,非线性随机有限元预测结果与ASME B31G分析结果比较接近;当缺陷深度约为壁厚的35%时,随着缺陷长度的增加,两者结果相差较大。     

管道焊缝数字图像缺陷自动识别技术

管道焊缝数字图像是管道焊缝可靠性管理的重要依据,但对其进行人工判别的误判率较高。为了提高对管道焊缝数字图像缺陷的识别准确度,采用多项边缘检测、检测通道与阈值分割等方法,对管道焊缝图像中存在的缺陷进行图像处理,构造了焊缝数字图像缺陷特征库,包含灰度差、等效面积、圆形度、熵、相关度等参数,建立了多分类器构造(SVM)模型,实现了对管道焊缝数字图像缺陷的分类评价,最终开发出管道焊缝数字图像缺陷自动识别软件,并进行了现场验证分析。研究结果表明:(1)图像处理后在没有噪声的情况下,Canny等算法都可以得到很好的边缘检测结果,在有噪声的情况下,检测结果出现伪边缘,选用自动选取阈值方法进行图像边缘检测,能够取得合理的阈值;(2)所建立的焊缝数字图像缺陷特征数据库包含形状特征和纹理特征、图像长度像素等14项参数;(3)通过所建立的SVM分类模型,可以分类获取缺陷形状特征,找出裂纹、夹渣、气孔、未焊透、未熔合和条形等缺陷特征。现场应用结果表明:(1)该缺陷自动识别技术适用于对各类管道焊缝缺陷质量的识别判定;(2)其识别准确率超过90%;(3)该技术实现了对管道焊缝数字图像缺陷的自动识别和自动化评价。结论认为,该研究成果有助于确保管道的安全运行。     

环焊缝排查中疑似黑口的识别及开挖验证

为查找建设期未被检测的环焊缝质量问题,降低油气管道开裂泄漏风险,以特征标识数据对齐为起点,通过比对焊口建设期与内检测信息,借助建设期射线底片上制管焊缝间距和内检测环焊缝时钟方位,实现建设期与内检测数据的有效对齐,筛选出无施工安装记录、无检测报告、无建设期射线底片的"三无"焊口(统称为疑似黑口)。使用焊口建设期测量坐标或惯性导航测量坐标,借助现场时钟方位信息、现场定位和现场测量等多种方法,实现疑似黑口的精确定位。由此得出,以特征标识数据对齐为起点,识别排查疑似黑口的流程有效。建议加强建设期施工质量管理、开展环焊缝安全隐患排查,推进数据对齐标准的修订,支持焊口风险评估。     

通径检测器里程定位技术研究

通径检测器广泛应用于管道内检测作业中,其里程定位技术研究具有重要意义。通过对国内外相关文献的总结,就目前常用的内检测器及缺陷定位技术进行了归纳,并分析了不同方法的优缺点;基于通径检测器的结构特点和检测原理提出了一种新型的焊缝定位方法,并提出了里程轮短距离打滑系数,对短距离的里程修正具有指导意义;提出了通径检测器因旋转产生的里程误差的修正方法,提高了短距离里程定位精度;针对同一条管线包含多种不同长度管道的实际情况,提出了一种可以判断管道长度的新型焊缝修正算法,进一步提高了长距离里程轮定位精度。     

长输管道漏磁内检测缺陷识别量化技术研究

为了识别和量化管道漏磁内检测的缺陷信号特征,利用有限元分析方法对缺陷特征量与漏磁信号的关系进行仿真,分析了缺陷长度、缺陷深度对缺陷漏磁场的影响规律。通过对每个通道的检测数据求平均值来判断环焊缝,利用金属增加与减少在频域中的不同形态,建立了漏磁内检测中金属损失的信号识别和量化模型。缺陷尺寸模型以漏磁场轴向分量的两峰谷间距量化缺陷长度,长度尺寸与特征量呈线性关系;以轴向峰谷值和缺陷长宽比来量化缺陷深度,在长宽比一定的情况下,深度尺寸与特征量呈线性关系。在含有42个预制金属损失的标样管上进行了牵拉试验,结果表明该模型对金属损失识别率为100%,量化准确率满足90%的置信度要求。     

基于TOFD的管道焊缝无损检测技术研究

在高温、高压、高流速、高腐蚀环境下,油气长输管道焊缝处在应力和腐蚀的交互作用下极易出现各种裂纹和腐蚀缺陷。针对该问题,采用超声波衍射时差法(TOFD)开展了管道焊缝的相关检测,研究了TOFD相关信号的特征及缺陷信号的提取;对典型焊缝缺陷分析后,应用小波变换进行了增益数的模型优化。在现场,通过检测某段管道的环焊缝以及支架角焊缝,得到以下验证:TOFD可以用于壁厚大于12 mm的管道检测,可快速、准确地定位和检测焊缝缺陷,为管道完整性的评估提供理论依据。     

基于PIAPlus的柴北缘输气管道完整性评价

完整性评价是管道完整性管理的关键环节之一,是控制管道风险、实施修复决策的重要手段。为准确判定柴北缘输气管道管体缺陷的具体状况,利用PIAPlus(管道完整性评价软件)对该管道的两次内检测结果进行了金属损失、焊缝缺陷、凹陷等缺陷数据的系统评价。依据完整性评价的结果并通过开挖验证,对管道缺陷提出了有针对性的维修维护、再检测计划和安全运行建议,为管道安全平稳运行提供了重要依据。     

磁应力检测技术在长输油气管道环焊缝排查工程中的应用

因油气管道焊口开裂引起的泄漏事故会造成巨大的经济损失,也会给环境及生命财产安全带来严重威胁.介绍了非接触式磁应力检测技术在管道异常焊缝定位和缺陷分级评价中的应用.通过开挖验证以及缺陷焊缝的无损探伤,表明环焊缝的定位偏差小于1.5m的占比为90％,缺陷分级评价结果的符合率为72％,验证了磁应力检测技术在管道焊缝定位及异常...     

高钢级管道环焊缝承载能力全尺寸试验研究

针对含缺陷的X80管道环焊缝,利用全尺寸弯曲试验、力学性能测试和失效评估分析等方法对环焊缝缺陷失效的类型及其承载能力进行了研究和分析,结果表明：试验钢管环焊缝在轴向载荷作用下管道内表面的缺陷在弯曲及内压作用下扩展至管道外表面,从而引发管道泄漏。管道内表面缺陷的开裂方式为可控的延性裂纹扩展形式;钢管弯曲至环焊缝泄漏过程中,钢管母材最大轴向拉伸应变为1.06%,全尺寸试验结果与计算结果一致性较好,可以确定管道的拉伸应变为0.79%。     

基于ADAMS的里程轮过环焊缝运动学分析

环焊缝作为油气管道内部最常见的特征之一,对里程轮距离测量具有重要影响。为了研究里程轮过环焊缝产生误差的原因,采用运动学理论分析结合数值模拟的方式对其过环焊缝的运动过程进行了分析。介绍了常用里程轮的结构及其检测原理,建立了相应的数学模型。基于ADAMS多体动力学软件对里程轮过环焊缝过程进行运动学仿真,以里程轮运动轨迹及角速度变化规律为研究对象,分析了不同运行速度下里程轮过环焊缝的运动过程。分析结果表明:里程轮过环焊缝运动轨迹受运动速度影响很大,速度越高,产生的里程测量误差具有先减小后增大的趋势;速度不同,引起滚轮与环焊缝的碰撞能量损失不同,进而造成滚轮角速度的变化规律也不相同;运行速度较低时,环焊缝摩擦力会对滚轮做正功,运行速度较高时,滚轮与环焊缝脱离产生空转现象,进而造成较大的里程测量误差。研究结果可为里程轮过环焊缝误差分析提供理论依据,对提高内检测器检测数据的定位精度具有重大意义。     

三维高清漏磁内检测技术在天然气长输管道上的应用

港沧Φ406输气管线是大港油田一条重要的天然气外输管道,为了保障管道的安全运行,提供管道维修基础数据,了解输气管道的内腐蚀情况十分必要。为此,在输气管道上应用了三维高清漏磁内检测技术,该技术可对管体进行无损检测。内检测过程包括清管、变形检测、高清晰度漏磁检测。现场应用该技术对82.6 km管道进行内腐蚀检测,得到管道外壁金属损失965处、焊缝异常9处的检测结果。为了验证检测结果的准确性,对部分管道缺陷进行了开挖验证,由开挖结果可知,管道实际发生的缺陷与三维高清漏磁检测技术的检测结果基本吻合,由此证明三维高清漏磁内检测技术在天然气长输管道上获得成功应用,可以为管道的质量验收和管道修复提供依据,同时也可为管道完整性评价提供重要的基础资料。     

含腐蚀缺陷海底管道压溃压力计算方法

腐蚀是海底管道最常见的缺陷形式,明确腐蚀缺陷对海底管道压溃压力的影响规律,建立可靠的压溃压力计算方法对评估海底管道的安全运行具有重要意义。考虑几何非线性和材料非线性,建立了含腐蚀缺陷的海底管道数值仿真模型,通过与文献试验数据对比验证了其可靠性。在此基础上,开展了腐蚀参数敏感性分析,得到了腐蚀深度、长度和宽度对海底管道压溃压力的影响规律:腐蚀长度、宽度和深度对海底管道的压溃压力影响效果依次递增,相对于轴向短腐蚀管道,腐蚀深度和腐蚀宽度对长腐蚀管道压溃压力的影响更大。基于敏感性分析和大量数值计算结果,采用非线性回归方法得到了含腐蚀缺陷海底管道压溃压力的计算公式,将该公式计算结果与文献试验结果和现有方法计算结果进行了对比,本文回归公式与试验值的误差小于10%,与现有计算方法的误差小于3%,证明本文回归公式能较为准确地预测含腐蚀缺陷海底管道的压溃压力。相关成果为含腐蚀缺陷海底管道的完整性评价提供了参考。     

一种输气管道环焊缝缺陷自身高度精准预测模型

2015年前,大部分管道环焊缝多采用半自动焊接,由于环境条件较为苛刻,出现焊接缺陷的几率较高,缺陷在服役中可能影响输气管道的安全运行。为精准评估输气管道环焊缝缺陷的自身高度,以常用规格的管道环焊缝为对象,制作含上表面、下表面及埋藏型缺陷试样,分别采用PAUT、TOFD、TECA及FGI等无损检测技术对缺陷进行无损检测及自身高度测量,然后再对缺陷逐一进行金相解剖分析并用激光共聚焦方法测量缺陷实际高度;以缺陷自身高度无损测量结果为自变量,以缺陷解剖测量的实际自身高度数据为因变量,通过数据增容、回归统计方法,建立了一种基于无损评定结果预估缺陷真实自身高度的理论模型,并用未参与建模的缺陷数据对模型预测效果进行检验。研究结果表明：(1)针对本研究预制的缺陷,TOFD检测方法精度误差大多在2 mm内,PAUT检测方法精度误差多大于2mm;(2)建立的基于组合式无损检测方法的管道环焊缝缺陷自身高度预测模型,对环焊缝缺陷自身高度的预测精度小于1 mm,满足管道检测、适用性评价等需要。结论认为,应用本模型预测缺陷自身高度,减少了现有无损检测方法和检测工艺对检测精度的限制,不仅提高了缺陷自身高度数据的准确...     

基于深度学习的漏磁检测缺陷识别方法

传统漏磁信号缺陷量化缺少其他分量信息,人工特征的提取方式造成信息量有限。为此,提出一种基于深度学习的漏磁检测缺陷量化识别方法,并建立了漏磁检测缺陷识别模型,该模型包含深度卷积神经网络模块和回归模块。深度卷积神经网络模块利用卷积神经网络的多输入多输出互相关操作,完成漏磁缺陷信号3个分量(轴向、周向、径向)的数据融合,利用预训练的网络,迁移已有知识,实现缺陷信号的特征自动提取;回归模块中设计缺陷、长度和宽度联合损失函数,利用回归方式实现缺陷尺度的量化。采用有限元仿真和牵拉试验相结合的方式,建立漏磁信号缺陷量化数据集并划分为训练集和测试集,训练集用于模型训练,测试集进行方法验证。研究结果表明:90%置信度下,长度和宽度量化结果全部落在±10 mm的误差带上,深度量化结果全部落在±10%t (t为壁厚)的误差带上,满足工程检测要求,可有效完成管道漏磁缺陷识别。研究结果可为油气输送管道漏磁检测新技术的研究提供一定的参考。     

基于相似路径的管道焊缝区域超声导波缺陷检测

针对管道焊缝缺陷检测难度大的问题，提出基于超声导波技术的相似路径方法，对管道焊缝缺陷进行检测。采用有限元与试验相结合的方法，利用传播路径相同的超声导波信号相同的原理，设置经过焊缝区域的多条相似路径，采集不同相似路径下的焊缝透射信号，通过对比不同周向位置采集到的超声导波信号，使用Hilbert计算方法定义缺陷能量损伤指标，实现管道焊缝区域缺陷识别。试验结果证明了基于相似路径焊缝缺陷检测方法的可行性。通过对比相邻路径信号的路径缺陷指数后发现，有3条路径(P3、P14、P20)缺陷指数较大，这3条路径分别正对试验预制的未熔合缺陷、裂纹缺陷和未焊透缺陷中心，说明基于相似路径的方法能够实现管道焊缝缺陷检测。研究结果可为管道焊缝缺陷检测提供参考。     

薄壁和大曲率压力管道对接焊缝超声检测技术与应用

阐述薄壁和大曲率压力管道对接焊缝超声检测的工艺技术特点，通过与射线结果对比，验证超声检测方法的可行性，介绍了在公司１３ｋｍ野外丙烯管道焊缝检测中的成功应用。     

基于CIVA仿真的管道超声内检测参数设计与优化

为了设计并优化管道超声内检测工艺参数,从检测原理、聚焦法则、工艺参数等方面阐述了超声相控阵在管道内检测中对凹面结构检测的应用,基于CIVA仿真对安装在管道内部的凸面相控阵装置参数及其检测工艺展开研究,模拟了带有焊缝、环切槽、侧向孔等缺陷特征的管道的声场特性,并利用仿真获得的数据演化规律对水程和阵列动态孔径进行了优化。基于仿真与优化获得的参数制造了相应的相控阵检测装置,并通过对样管的超声检测测试,验证了设计参数的合理性以及基于CIVA仿真设计装置的可行性。