一种埋地油气管道开挖缺陷检测评估方法

1.本发明涉及油气管道检测领域，特别涉及一种埋地油气管道开挖缺陷检测评估方法。


背景技术：

2.油气管道是保障国家油气资源安全供应的生命线，随着油气管道建设规模不断扩大、服役时间逐渐累积及输送介质复杂性等影响因素，面临的安全风险也日益严峻，加强管道安全检测对保障管道平稳运行具有重要的社会意义及经济价值。但油气管线继续承担石油天然气资源输送任务，一旦发生泄漏，不仅影响生产进度，还会造成严重的安全环保事故。如何对这些老化的管道进行检测及缺陷评估，是油气管道行业需要关注的问题。因此，有必要对高风险管段进行开挖检测，进一步确定目标管段的应力集中点及腐蚀缺陷评估。
3.目前，通用的管道检测方式是对目标管道进行无损检测。在针对前期资料收集，通过地理位置信息、内腐蚀速率预测值和外检测方法(无损检测)确定其高风险管段，实行高低风险管段分区管理。
4.但本技术发明人在实现本技术实施例发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
5.缺乏对目标管段的壁厚损失、腐蚀缺陷类型评估、腐蚀原因分析及剩余寿命评估的进一步探讨。因此，尚需一种详细的开挖检测评估方法，检测结果能够为腐蚀缺陷管理、管道腐蚀监测、剩余强度评价和剩余寿命预测提供有力的技术支撑。


技术实现要素：

6.本技术实施例通过提供一种埋地油气管道开挖缺陷检测评估方法。解决了现有技术无法对目标管段的壁厚损失、腐蚀缺陷类型评估及剩余寿命评估的工程问题。
7.首先基于管道的磁检测数据及运行参数，在目标管段现场通过弱磁检测数据对a值修正得到f值确定高风险管段。开挖对管道进行不同时钟方位的金属磁记忆检测，确定高风险管段的应力集中点。同时对应力集中点进行网格划分，后采用扫描仪扫描应力集中点得到缺陷二维形状，采用测厚检测仪进行测厚处理得到腐蚀缺陷深度。综合管道腐蚀缺陷位置与类型大小，通过自研软件进一步绘制目标管段的三维腐蚀缺陷图，评估管道的安全状态。
8.基础数据收集。基础数据包括管道基本参数，如管道的运行年限、管径、壁厚、管材等级及执行标准、输送介质、设计压力、防腐层类型、管段处敷设方式、阀室、管道里程、管道风险情况、历史运行维护记录、检测评价记录、周边环境记录等。
9.高风险管段及应力集中点确定。通过采用非接触式弱磁检测装置检测目标管道得到磁异常信号值，可通过弱磁检测数据对a值修正得到f值，如式(1)。不同f值可划分不同等级的安全状况，结合现场运行参数(翻越点、低洼点及重点风险管控区域)确定高风险管段，同时对同一条油气管道的不同高风险管段进行编号，如1#高风险管段、2#高风险管段等，以
进行下一步开挖检测工作。
[0010][0011]
式中，f是缺陷损伤等级指标，无量纲；a是修正系数，可根据现场缺陷弱磁检测确定，无量纲；g是管段弱磁检测数据，nt/m；g0是磁检测数据平均值，nt/m。
[0012]
确定高风险管段应力集中点。将管道开挖后对目标管段沿管道轴向进行不同时钟方位的金属磁记忆检测，当金属磁记忆数据有较大突变时，该位置为高风险管段的应力集中点，且该应力集中点为该高风险管段缺陷的准确位置。对同一目标管段的不同应力集中点进行编号，如1-1、1-2等。
[0013]
应力集中点腐蚀缺陷形状大小评估。将应力集中点防腐层剥离，使管道金属本体裸露。根据高风险管段的不同应力集中点面积大小进行网格划分，划分为1cm
×
1cm的网格。采用扫描仪确定目标管段不同应力集中点的腐蚀缺陷形状，扫描仪具有更高检测效率、更高缺陷检出率、更高精度和更高图像分辨率等优点，可在扫描仪图像中清晰显示腐蚀缺陷二维形状及缺陷相对大小。
[0014]
应力集中点腐蚀缺陷深度检测。采用测厚检测仪对目标管段的不同应力集中点腐蚀缺陷进行深度检测，整理每个网格的深度记录成册。
[0015]
腐蚀速率计算及剩余寿命预测。通过腐蚀深度数据即可采用式(2)计算点蚀速率v
max
，采用壁厚法计算腐蚀缺陷的剩余寿命r
l
，如式(3)-(4)。
[0016]
式中：a是管道运行年限，a；v
max
是最大点蚀速率，mm/a；t
min
是管道实测壁厚，mm；t是管道设计壁厚，mm；
[0017][0018]
式中：r
l
是剩余寿命，a；c
rate
是预期腐蚀速率，mm/a；t
min
是管道最小要求壁厚，mm；r
t
是剩余壁厚比，由剩余强度评估可得。当管段为均匀腐蚀时，r
t
由rsfa代替，当管段为局部腐蚀时，r
t
的计算公式为：
[0019][0020]
式中：m
t
是傅里叶因子，m
t
＝(1+0.48λ2)
0.5
；λ是壳体参数，如果评估环向缺陷，c替代替s；rsfa是许用的剩余强度因子，取0.9。
[0021]
三维腐蚀缺陷图谱绘制。通过扫描仪和测厚装置可得到高风险管段不同应力集中点的腐蚀缺陷位置及深度，综合以上检测数据信息，可通过自研软件绘制目标管段的不同应力集中点三维腐蚀缺陷图谱，同时对目标管道的壁厚损失、腐蚀缺陷类型、腐蚀原因及剩余寿命进行评估。
[0022]
本发明提供的一种开挖检测缺陷评估方法，检测结果能为缺陷类型检测、安全状态评估和剩余寿命预测提供有力的技术支撑，保障管道的安全运行。
附图说明
[0023]
为了更清楚说明本技术实例的技术方案，下面对本发明实施中需要的附图进行简单说明。
[0024]
图1为本技术实例提供的一种埋地油气管道开挖缺陷检测评估方法流程示意图；
[0025]
图2为本技术实例提供的弱磁检测管道缺陷结果图；
[0026]
图3为本技术实例提供的高风险管段金属磁记忆检测方法示意图；
[0027]
图4为本技术实例提供的高风险管段测厚装置检测方法示意图。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0029]
申请概述
[0030]
本发明申请实施例提供了一种埋地油气管道开挖缺陷检测评估方法，如附图图1所示，具体包括以下步骤：
[0031]
基础数据收集。基础数据包括管道基本参数，如管道的运行年限、管径、壁厚、管材等级及执行标准、输送介质、设计压力、防腐层类型、管段处敷设方式、阀室、管道里程、管道风险情况、历史运行维护记录、检测评价记录、周边环境记录等。基于基础数据，确定管道的高风险点、低洼点、翻越点等。
[0032]
高风险管段确定。附图图2为油气管道弱磁检测管道缺陷结果图，首先基于管道的弱磁检测数据及现场运行参数，如翻越点及低洼点，确定目标管道的高风险管段，一般高风险管段长度为1.5m左右，编号为1#、2#。在高风险管段现场，可通过弱磁检测数据对a值修正得到f值进一步确定高风险管段，表1为管道损伤等级划分标准，不同f值可划分不同等级的安全状况，得到相应的处理及建议。
[0033]
f值损伤等级安全状况处理及建议0《f≤0.2ⅰ高风险立即修复0.2《f≤0.6ⅱ中风险计划修复0.6《f≤1.0ⅲ低风险定期检测
[0034][0035]
式中，f是缺陷损伤等级指标，无量纲；a是修正系数，可根据现场缺陷弱磁检测确定，无量纲；g是管段弱磁检测数据，nt/m；g0是磁检测数据平均值，nt/m。
[0036]
高风险管段开挖处理。对高风险管段进行开挖至管道裸露，清洗表面泥土污垢，剥离防腐层暴露管道金属本体。
[0037]
金属磁记忆检测确定应力集中点。如附图图3所示，将目标风险管道环向分为8个时钟方向，分别为0号位、1号位、2号位、3号位、4号位、5号位、6号位、7号位、8号位。以介质流向为正方向，将金属磁记忆仪器沿管道轴向依次进行不同时钟方位的检测，检测两次，记录检测数据。同时观察检测仪器显示的磁信号是否发生突变，若发生突变则可能为腐蚀缺陷或管道焊缝，用喷漆标记处理，确定应力集中点，并记录为1-1、1-2。
[0038]
扫描仪确定缺陷形状。将目标管段的不同应力集中点进行打磨，打磨时应尽量避免产生火花及静电。采用扫描仪确定目标管段不同应力集中点的腐蚀缺陷形状，后使用扫描仪对应力集中点进行进行扫描检测，当出现腐蚀缺陷时，显示器会显示不同颜色形状的图案，以区分正常管道及缺陷管道。扫描检测装置具有更高检测效率、更高缺陷检出率、更高精度和更高图像分辨率等优点，可在扫描装置图像中清晰显示腐蚀缺陷二维形状及缺陷相对大小。
[0039]
测厚仪检测管道缺陷深度。如附图4所示，根据面积大小进行网格划分缺陷，采用黑色记号笔在管道表面将标记的应力集中点(1-1、1-2)划分为长宽为1cm的小网格，后采用测厚仪对各应力集中点的网格进行测厚，并记录在册。测厚数据与扫描仪检测值相互验证，以达到满足检测正确度及精度的要求。
[0040]
剩余寿命预测。采用式(2)计算缺陷最大腐蚀速率v
max
，采用壁厚法计算腐蚀缺陷的剩余寿命r
l
，该方法基于未来服役条件，实测壁厚，金属局部损失区域尺寸，预期腐蚀速率以及裂纹扩展速率估计计算需要的最小壁厚。适用于均匀腐蚀与局部腐蚀的剩余寿命预测，计算公式为：
[0041]
式中：a是管道运行年限，a；v
max
是最大点蚀速率，mm/a；t
min
是管道实测壁厚，mm；t是管道设计壁厚，mm；
[0042]
式中：r
l
是剩余寿命，a；c
rate
是预期腐蚀速率，mm/a；t
min
是管道最小要求壁厚，mm；r
t
是剩余壁厚比，由剩余强度评估可得。当管段为均匀腐蚀时，r
t
由rsfa代替，当管段为局部腐蚀时，r
t
的计算公式为：
[0043][0044]
式中：m
t
是傅里叶因子，m
t
＝(1+0.48λ2)
0.5
；λ是壳体参数，如果评估环向缺陷，c替代替s；rsfa是许用的剩余强度因子，取0.9。
[0045]
三维腐蚀缺陷图谱绘制。扫描仪及测厚仪可得到高风险管段不同应力集中点的腐蚀缺陷形状及深度，综合以上检测数据信息，通过自研软件绘制目标管段的不同应力集中点三维腐蚀缺陷图谱，同时对目标管道的壁厚损失、腐蚀缺陷类型、腐蚀原因及剩余寿命进行评估。
[0046]
本发明提出的一种埋地油气管道开挖缺陷检测评估方法，在开挖现场使用弱磁外检测仪器、金属磁记忆仪器、扫描仪、测厚仪可确定腐蚀敏感管段的内腐蚀状况，计算剩余寿命，评估管道的安全状态。
[0047]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰
为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

技术特征：
1.一种埋地油气管道开挖缺陷检测评估方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、基础资料收集，确定翻越点、低洼点及重点风险管控区域；s2、通过弱磁检测及现场运行参数综合确定目标管道高风险管段；s3、开挖高风险管段使管体裸露，清理表面泥土，采用金属磁记忆检测仪对高风险管段沿管道轴向进行不同时钟方位检测，确定应力集中点；s4、剥离防腐层至清晰可见管道本体，采用扫描仪扫描高风险管段不同应力集中点的腐蚀缺陷形状；s5、将应力集中点网格划分，采用测厚装置检测腐蚀缺陷深度；s6、计算剩余寿命及腐蚀速率，综合以上信息，通过自研软件绘制腐蚀缺陷图谱，评估管道的安全状态。2.根据权利要求1所述一种埋地油气管道开挖缺陷检测评估方法，其特征在于，步骤s2中，高风险管道确定包括以下步骤：s21、通过采用非接触式弱磁检测装置得到磁异常信号值g，平均值记为g0，式(1)为f的计算方式；式中，f是缺陷损伤等级指标，无量纲；a是修正系数，可根据现场缺陷弱磁检测确定，无量纲；g是管段弱磁检测数据，nt/m；g0是磁检测数据平均值，nt/m；s22、可通过弱磁检测数据对a值修正得到f值，不同f值可划分不同等级的安全状况，结合现场运行参数(翻越点、低洼点及重点风险管控区域)确定高风险管段，同时对同一条油气管道的不同高风险管段进行编号，如1#高风险管段、2#高风险管段等，进行下一步开挖检测工作。3.根据权利要求1所述一种埋地油气管道开挖缺陷检测评估方法，其特征在于，步骤s3中，高风险管道确定包括以下步骤：s31、高风险管段开挖使管体裸露，清理表面泥土；s32、将管道开挖后对高风险管段沿管道轴向进行不同时钟方位的金属磁记忆检测，当检测数据有较大突变时，该位置即目标风险管段的应力集中点，对同一目标管段的不同应力集中点进行标记编号，如1-1、1-2等，且该应力集中点为该目标管段缺陷的准确位置。4.根据权利要求1所述一种埋地油气管道开挖缺陷检测评估方法，其特征在于，步骤s4中，高风险管道确定包括以下步骤：s41、将应力集中点防腐层剥离，使管道金属表面裸露；s42、采用扫描仪确定高风险管段不同应力集中点的腐蚀缺陷形状，扫描仪可清晰显示腐蚀缺陷二维形状及缺陷相对大小。5.根据权利要求1所述一种埋地油气管道开挖缺陷检测评估方法，其特征在于，步骤s5中，高风险管道确定包括以下步骤：s51、根据目标管段的不同应力集中点面积大小进行网格划分，划分为1cm
×
1cm的网格；s52、采用测厚检测仪对目标管段的不同应力集中点腐蚀缺陷进行深度检测，并记录成册。
6.根据权利要求1所述一种埋地油气管道开挖缺陷检测评估方法，其特征在于，步骤s6中，高风险管道确定包括以下步骤：s61、综合缺陷深度及二维形状数据，整理分类后上传至自研软件系统中可绘制缺陷三维图谱；s62、腐蚀速率及剩余寿命预测，通过腐蚀深度数据即可采用式(2)计算点蚀速率v
max
，采用壁厚法计算腐蚀缺陷的剩余寿命r
l
。

技术总结
本发明公开了一种埋地油气管道开挖缺陷检测评估方法。首先基于管道的磁检测数据及运行参数，在目标管段现场通过弱磁检测数据对A值修正得到F值确定高风险管段。开挖使管体裸露，剥离防腐层后对高风险管段进行不同时钟方位的金属磁记忆检测，确定高风险管段的应力集中点。同时对高风险管段的应力集中点进行网格划分，后采用扫描仪扫描目标管段得到腐蚀缺陷形状，对不同网格进行测厚处理确定腐蚀缺陷深度。综合管道腐蚀缺陷形状及深度，通过自研软件绘制目标管段的三维腐蚀缺陷图谱，计算管道剩余寿命。该方法可评估目标管道的安全状态，对保障油气管道的安全稳定运行有重要意义。对保障油气管道的安全稳定运行有重要意义。对保障油气管道的安全稳定运行有重要意义。


技术研发人员：唐鑫 何国玺 廖峻 陈璐 何腾蛟 廖健成 廖德琛
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/7/18