基于多向交流电位降技术的管道裂纹腐蚀检测方法

管道长期输送含有大量腐蚀成分的原油和天然气,会严重腐蚀管道内壁,产生裂纹缺陷,降低油气管道的工作性能。交流电位降技术可用于检测油气管道的内腐蚀缺陷。该方法的核心是根据交流电流在金属构件内的分布满足趋肤效应,不同的裂纹缺陷对渗透电流场分布存在不同影响,进而改变测量电压值,因此可以通过检测电压值的变化来检测腐蚀情况。但是目前交流电位降技术只能检测固定方向的裂纹缺陷,对位置随机的裂纹求解准确度低,尤其是电极连线方向与裂纹方向夹角小于45°的缺陷不能求解。为了提高随机裂纹的检测精度,提出了多向交流电位降法,即向被测管道施加不同方向的激励电流,使裂纹方向与电流极连线方向的夹角（余角）范围从0°～90.0°变为67.5°～90.0°。仿真和实验结果表明,裂纹方向与电流极连线方向的夹角越接近90°,测得的电压与原始电压的比值越大,此时的电压比值随裂纹深度变化越接近指数分布。所提出的多向交流电位降法能有效地扩大裂纹检测范围,提高随机裂纹的检测精度,为更好地监测输气管道状况,维护管道运输安全提供了新的技术手段。     

考虑裂纹面压力和裂纹处管道壁厚变化的管道失效弯曲应力评价方法

由于疲劳以及应力腐蚀开裂等老化现象,核电管道有发生裂纹的可能性。美国机械工程师协会锅炉和压力容器规范第11卷等国际规范给出了含有裂纹管道的失效弯曲应力的评价方法。应用此评价方法可对产生裂纹的管道进行结构完整性评估。该评价方法基于纯截面应力概念和薄壁理论提出,当包括裂纹断面的应力全部均匀达到流动应力时管道会发生失效。但是它没有考虑裂纹面压力以及由于裂纹的存在所产生的管道壁厚变化对失效弯曲应力的影响,这些影响都会随着裂纹尺寸增加而增大。针对上述问题,本文推导了裂纹所在位置的裂纹面压力和管道壁厚变化对应的管道失效弯曲应力,并就这些影响因子对失效应力的影响进行了定量考察。本方法基本维持了既存评价方法的简便性,方便于工程实际应用。     

超声纵向导波进行管道裂纹检测的数值模拟

简述了空心圆管中超声导波的基本理论,用有限元程序ANSYS对管道超声纵向导波裂纹检测进行了数值模拟.管道模型中,以删除单元模拟管道周向裂纹,通过对管道一端端部周向各节点施加经Hanning窗调制的10周期纵向单音频叠加信号,模拟纵向入射应力波,同端接收反射应力波,对含单、双裂纹的管道模型进行了数值模拟,通过裂纹反射波到达时间,可准确地判断出单、双裂纹所在位置,并对模拟结果进行了频谱分析,频域信号显示出管道中存在裂纹时幅值和频率成分的显著变化.     

堆焊修复的裂纹管道的失效评价方法

经过长期运营的核电站,由于疲劳以及应力腐蚀等老化现象,其管道系统会出现裂纹。对含有裂纹的管道,美国机械工程师协会锅炉和压力容器规范第11卷给出了在管道外部进行堆焊的WOL修复法,但对修复后管道的失效评价和原管存在裂纹时的评价方法一致,是单一材料构成的含有裂纹管道的失效评价方法。针对这一问题,本文在简要介绍WOL修复法的基础上,推导了由WOL修复法修复的双层结构管道的失效评价方法,并利用已有的奥氏体不锈钢管的实验数据对失效评价方法进行验证,结果表明该方法是有效的,可应用于工程实际。     

油气集输管道的腐蚀机理与防腐技术研究进展

介绍了油气集输管道的腐蚀机理与相关的防腐新技术.对于管道的铺设和腐蚀的防护具有重要的指导意义.其中管道的腐蚀主要包括土壤腐蚀、硫化氢腐蚀、二氧化碳腐蚀、二氧化硫腐蚀等.防腐技术主要包括管道外涂层防腐、阴极保护技术、缓蚀剂防腐、内涂层及衬里防腐技术等.     

非接触式磁力扫描技术在原油管道检测上的应用

非接触式磁力扫描技术是新发展起来的埋地管道外检测技术,通过检测管道磁场强度的变化而识别异常应力,无需接触管道就可以确定管道上存在的缺陷,具有很强的管道完整性检测能力。对西北油田分公司的某条重质原油联络管道进行非接触式磁力扫描应用,检测结果表明,非接触式磁力扫描技术检测结果的缺陷分级准确度达85%,该技术的检测范围较广,可以检测出管体内外腐蚀、疑似裂纹、应力变形等缺陷,可以在一定程度上弥补内检测的不足,在埋地管道腐蚀检测上具有很大的发展潜力。     

硫酸盐腐蚀混凝土构件损伤检测研究

采用化学分析、微观结构观察及超声检测等技术对混凝土腐蚀厚度进行测定,结合连续损伤原理对混凝土均匀腐蚀的损伤度进行了初步定义.提出了以化学分析结果为基准对超声检测混凝土腐蚀厚度结果进行修正的思路,研究了不同腐蚀厚度混凝土的超声检测与化学分析结果之间的关系.结果表明:超声平测法检测腐蚀厚度较小时误差较大(L0＜75 mm时),对声速突变测距L0＞75 mm时检测结果与化学分析结果相近,表明超声平测法可以用来检测不同介质分界面位置;通过对超声波在不同腐蚀厚度混凝土中的传播速率变化,发现超声声速与混凝土腐蚀层厚度有关,表明随着混凝土腐蚀厚度增加其内部结构密实性降低.     

烷基化氢氟酸工艺管道焊缝伪裂纹成因分析

分析了烷基化氢氟酸工艺管道的腐蚀行为,年了在Ｘ射线拍片中含裂纹状影象的氢氟酸工艺管道焊缝,阐述了焊缝伪裂纹产生原因。     

管道超声内检测三维成像技术研究

管道缺陷成像是管道安全评价的关键技术之一。针对管道超声的三维成像问题,提出了一种简单高效的三维成像方法。该方法简化了常规的三维成像的过程,省略由二维超声图像提取表面轮廓的步骤,直接提取回波信号和空间信息,得到管道腐蚀内外壁的离散检测点的空间坐标。然后应用重构管道的三维腐蚀曲面,为自动生成管道安全评价提供了数据基础。实验证明,该方法可以真实显示三维腐蚀管道缺陷,适合推广应用。     

实时透测技术在在役压力管道定期检验中的应用

压力管道实时透测技术是逐渐成熟的一种无损检测方法和手段,它可广泛应用于压力管道检测和结构完整性评价.介绍了采用实时透测技术对在役工业管道定期检验的典型实例.同时针对工业管道实时透测技术的关键技术问题,提出了怎样科学合理的对运行的在役工业管道实施检测、信号判定、管道壁厚减薄分析、管道安全状况评价.     

长输管道超声波智能爬机检测系统

长输油气管道在各种因素作用下会出现裂纹、蚀坑、壁厚变薄等现象,严重时导致油气泄露事故,国内外为防患于未然,积极开展了长输管道在线无损检测方面的研究工作.给出了在长输油管检测中得到广泛应用的超声波智能爬机系统的组成结构、系统框图,分析了探头架、控制器、数据处理器、电源等各部分的功能与工作原理,提出了对检测对象进行内外定位的基本方法.简要介绍了目前国内外各公司及科研机构在这个领域的研究进展情况并预测了它的发展趋势.     

石化火炬燃烧器管线裂纹开裂失效分析

研究了火炬燃烧器管线开裂区域的破坏机理,通过对管线进行低倍宏观分析、材质分析、显微镜金相分析、扫描电子显微镜（SEM）微观形貌及能谱分析（EDS）与实验相结合的手段,找出了管线失效开裂的原因,进一步分析了敏感环境（介质）、敏感材料和应力状况对管线开裂失效造成的影响。结果表明,在一定的温度下,管线内形成H₂S＋CO₂＋H₂O的酸性腐蚀环境,火炬燃烧器管线的不锈钢材质敏化严重,存在严重的晶间腐蚀;晶间腐蚀造成管壁表面晶粒剥落,产生点蚀坑,点蚀坑处又成为应力腐蚀裂纹的裂纹源;火炬燃烧器管线在制造加工、装置运行等过程中会产生一定程度的应力集中,在腐蚀介质、敏感材质和应力集中三个因素的影响下,火炬燃烧器管线会发生晶间型应力腐蚀开裂而失效。     

含点蚀缺陷金属压力管道剩余强度的无缝表征模型

针对API-579标准中只能离散的评估给定的8种标准模态下含点蚀缺陷金属压力管道的剩余强度及其安全性的问题,文中提出了点蚀面积占有比的概念,分别建立了它与剩余强度因子和剩余壁厚比之间的对应关系,基于此,提出了剩余强度的无缝表征模型。该模型不仅可以表征API-579标准中给定的8种标准模态下含点蚀缺陷的管道的剩余强度,还可以表征任意给定的介于这8种点蚀标准模态下管道的剩余强度以及评价其安全性。该模型为有效预测含点蚀缺陷管道动态剩余寿命提供了可能。     

超超临界锅炉管道事故及原因分析

通过对部分超超临界锅炉因管材错用、焊材错用、焊接工艺不当或选用内螺纹垂直管圈水冷壁时发生的管道泄漏、爆管事故进行分析,阐述了目前我国超超临界锅炉的使用现状和发展方向.重点介绍了P92、P122等新型管材的特点,以及垂直管圈水冷壁与螺旋管圈水冷壁相比的优、缺点,并引用部分现场图片为例进行说明,指出目前超超临界锅炉在使用中出现的主要技术难点在于对于新型管材的特性的正确运用,以及内螺纹垂直管圈水冷壁节流孔圈容易发生结垢堵塞的问题的解决.     

管道内腐蚀监测系统的设计与实现

腐蚀监测技术是指测试设备正常运行时的内部腐蚀或破坏情况，以避免重大事故发生，延长设备寿命，使生产设备能更有效的运行。以通用微型计算机、调制解调器、可编程逻辑控制（FX－2N）、信号变送器、腐蚀探针为硬件核心，以虚拟仪器编码环境LabVIEW为软件平台，开发设计了管道内腐蚀监测系统。该系统通过电阻（ER）腐蚀探针、线性极化电阻（LPR）腐蚀探针监测设备内部的电化学腐蚀程度、氢脆趋势，评价缓蚀剂效果。应用该系统对川西北矿区部分管道进行了腐蚀监测，现场监测结果表明，该系统能对管道内腐蚀情况进行高效、可靠的在线监测。     

基于有限元分析的管道腐蚀缺陷生长预测模型

由于服役环境的影响,管线钢表面不可避免的会出现腐蚀缺陷,腐蚀处会产生应力集中,促进裂纹形核。基于有限元方法建立了用于预测腐蚀缺陷形貌发展的应力和电化学多物理场耦合模型。在模型中采用了变形几何和动态网格技术,用以研究X70管线钢在海泥模拟溶液中的应力腐蚀行为和腐蚀形貌随时间发展情况。结果表明,机械⁃电化学效应对应力腐蚀裂纹的形核具有重要作用;较小的腐蚀缺陷宽度使应力集中程度加大,电极电位负移,腐蚀速率增大;随着操作压力增大,腐蚀缺陷底部的管壁出现大面积的高应力集中区域,因腐蚀导致的金属损失面积增大。     

CO2增采环境下X70管线钢的应力腐蚀开裂行为研究

在CO₂增采（CCS?EOR）环境下,研究了X70管线钢在不同CO₂压力下的腐蚀开裂行为及其机理。 使用高压反应釜及模拟采出水溶液,对现场环境进行了模拟;通过电化学实验,研究了X70管线钢在CCS?EOR环境下的腐蚀速率与腐蚀机理;通过慢应变速率拉伸实验,研究了模拟环境下X70管线钢的腐蚀开裂行为;通过扫描电镜,分析了不同CO₂压力下X70管线钢的腐蚀开裂机理。 结果表明,X70管线钢的腐蚀速率随着CO₂压力的增加而增加;X70管线钢表面产生的腐蚀产物膜不能保护金属基体,而且加剧局部腐蚀;在腐蚀产物膜的影响下,CO₂压力的增高使X70管线钢应力腐蚀敏感性增加,X70管线钢腐蚀开裂同时受金属表面裂纹的影响。     

金属油气管道点蚀缺陷安全评估及预警系统研究

油气金属管道在油气输送过程中因为载荷和腐蚀介质等因素的影响下,很容易萌生缺陷而引发重大安全事故。点蚀与多坑蚀缺陷是存在周期最长、最普遍、最有可能产生穿孔的高危缺陷,因而对金属管道工作过程中的在线检测与安全评估一直是油气输送技术领域研究的重点和热点。本文考虑了多个点蚀及点蚀之间的相互作用,根据美国石油协会的API-579的技术标准,研究点蚀占比对剩余强度的影响,建立对金属管道点蚀缺陷剩余强度的统一评价模型,也称无缝表征评价函数;然后将无缝表征模型和场指纹法（FSM）管道腐蚀监测技术相结合,运用FSM技术获得的管道腐蚀三维模型获取点蚀占比、剩余壁厚等在役管道参数,通过无缝表征模型评价管道安全并构建面向全域生产管线的安全评估决策及安全预警系统。该评估系统完善了FSM技术对点蚀缺陷的安全评估,同时也实现了无缝表征模型计算中的在线评估。油气田现场试验表明这个安全评估系统具有一定的实际应用价值。     

管道裂纹纵向超声导波检测仿真研究

在纵向超声导波基本原理的基础上,分析了两种纵向模式位移分量随频率的变化而变化的情况,给出了一种梳状对称换能器对管道缺陷的有效检测.数值分析和仿真结果表明,利用纵向超声导波可对有障碍物覆盖的管道,有阻碍物遮挡的管道进行长距离、有效的、省事省时的在线检测,与理论分析相吻合.