长距离输油管道超声波内检测技术

第1 章　输油管道基础理论

1.1　管道

1.2　输油管道

1.3　长距离输油管道概述

1.4　输油管道腐蚀及其防护

1.5　管道腐蚀检测技术

参考文献

第2 章　超声波检测的物理基础

2.1　声波的本质

2.2　超声波

2.3　超声波的传播

2.4　超声波的声场

参考文献

第3 章　长距离输油管道超声波内检测实验系统

3.1　内检测系统研制进展

3.2　长距离输油管道超声波内检测实验系统总体设计

3.3　超声检测子系统

3.4　数据采集与压缩存储子系统

3.5　其他子系统

参考文献

第4 章　长距离输油管道超声波内检测系统速度控制技术

4.1　内检测系统速度控制研究进展

4.2　计算流体动力学理论基础

4.3　基于GAMBIT 的几何建模

4.4　管道内检测系统流场计算仿真

参考文献

第5 章　A 扫描海量数据的实时存储

5.1　A 扫描波形数据量与存储实时性分析

5.2　管道超声检测数据压缩技术概述

5.3　A 扫描波形数据的形成

5.4　基于峰值点提取的A 扫描波形数据压缩

5.5　基于阈值分割的A 扫描波形数据压缩

5.6　基于峰值点提取与阈值分割相结合的A 扫描波形数据压缩

参考文献

第6 章　B 扫描壁厚数据的精确形成

6.1　B 扫描壁厚数据形成方法研究进展

6.2　A 扫描波形数据特性分析

6.3　高阶统计量

6.4　双谱

6.5　11/2维谱

6.6　连续扫查验证

参考文献

第7 章　C 扫描图像缺陷识别与后处理

7.1　C 扫描图像形成方法

7.2　C 扫描图像缺陷识别

7.3　C 扫描图像后处理

参考文献

第8 章　长距离输油管道超声波内检测系统离线分析软件

8.1　总体设计

8.2　功能模块

8.3　软件界面设计及功能实现

参考文献2100433B

本书针对长距离输油管道超声波内检测涉及的关键技术问题， 系统地总结了多年的研究成果， 介绍了输油管道基础理论、超声波检测的物理基础、内检测系统的研制与速度控制、回波信号的处理与离线分析软件的设计等内容。

本书可供输油管道运维及检测的工程技术人员阅读， 也可供从事超声波管道内检测研究的高校师生及科研院所的工程技术人员参考。

长距离输油管道是指长距离输送原油或成品油的管道。输送距离可达数百、数千公里，单管年输油量在数百万吨到数千万吨之间，个别有达1亿吨的，管径多在200mm以上，最大的为1220mm。其起点与终点分别与油田、炼油厂等其他石油企业相连。由输油站(包括首站、末站、中间泵站和加热站等)和管道线路两大部分组成。

管道线路包括干线管道部分，及经过河流、峡谷等自然障碍时的穿跨越工程，为防止管道腐蚀而设的阴极保护系统，为巡线、维修而建的沿线简易公路和线路截断阀室。输油企业大多还有一套联系全线的独立的通信系统，包括通信线路和中继站。2100433B

超声波无损伤检测技术定义

通过超声波与试件相互作用，就反射、透射和散射的波进行研究，对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。

超声波无损伤检测技术原理

主要是基于超声波在试件中的传播特性。

a.声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件；

b.超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；

c.改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析；

d.根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。

超声波无损伤检测技术优点

a.适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；

b.穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金属材料，可检测厚度为1～2mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件；

c.缺陷定位较准确；

d.对面积型缺陷的检出率较高；

e.灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷；f.检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便。

超声波无损伤检测技术局限性

a.对试件中的缺陷进行精确的定性、定量仍须作深入研究；

b.对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难；

c.缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响；

d.材质、晶粒度等对检测有较大影响；

e.以常用的手工A型脉冲反射法检测时结果显示不直观，且检测结果无直接见证记录。

超声波无损伤检测技术适用范围

a.从检测对象的材料来说，可用于金属、非金属和复合材料；

b.从检测对象的制造工艺来说，可用于锻件、铸件、焊接件、胶结件等；

c.从检测对象的形状来说，可用于板材、棒材、管材等；

d.从检测对象的尺寸来说，厚度可小至1mm，也可大至几米；

e.从缺陷部位来说，既可以是表面缺陷，也可以是内部缺陷。

超声波无损伤检测技术应用

接到探伤任务后，首先要了解图纸对焊接质量的技术要求。钢结构的验收标准是依据GB50205-95《钢结构工程施工及验收规范》来执行的。标准规定：对于图纸要求焊缝焊接质量等级为一级时评定等级为Ⅱ级时规范规定要求做100%超声波探伤；对于图纸要求焊缝焊接质量等级为二级时评定等级为Ⅲ级时规范规定要求做20%超声波探伤；对于图纸要求焊缝焊接质量等级为三级时不做超声波内部缺陷检查。

在此值得注意的是超声波探伤用于全熔透焊缝，其探伤比例按每条焊缝长度的百分数计算，并且不小于200mm。对于局部探伤的焊缝如果发现有不允许的缺陷时，应在该缺陷两端的延伸部位增加探伤长度，增加长度不应小于该焊缝长度的10%且不应小于200mm，当仍有不允许的缺陷时，应对该焊缝进行100%的探伤检查，其次应该清楚探伤时机，碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度后、低合金结构钢在焊接完成24小时以后方可进行焊缝探伤检验。另外还应该知道待测工件母材厚度、接头型式及坡口型式。截止到目前为止我在实际工作中接触到的要求探伤的绝大多数焊缝都是中板对接焊缝的接头型式，所以我下面主要就对焊缝探伤的操作做针对性的总结。一般地母材厚度在8-16mm之间，坡口型式有I型、单V型、X型等几种形式。在弄清楚以上这此东西后才可以进行探伤前的准备工作。

超声波无损伤检测技术准备要求

在每次探伤操作前都必须利用标准试块（CSK-IA、CSK-ⅢA）校准仪器的综合性能，校准面板曲线，以保证探伤结果的准确性。

1、探测面的修整：应清除焊接工作表面飞溅物、氧化皮、凹坑及锈蚀等，光洁度一般低于▽4。焊缝两侧探伤面的修整宽度一般为大于等于2KT 50mm，（K:探头K值，T：工件厚度）。一般的根据焊件母材选择K值为2.5探头。例如：待测工件母材厚度为10mm,那么就应在焊缝两侧各修磨100mm。

2、耦合剂的选择应考虑到粘度、流动性、附着力、对工件表面无腐蚀、易清洗，而且经济，综合以上因素选择浆糊作为耦合剂。

3、由于母材厚度较薄因此探测方向采用单面双侧进行。

4、由于板厚小于20mm所以采用水平定位法来调节仪器的扫描速度。

5、在探伤操作过程中采用粗探伤和精探伤。为了大概了解缺陷的有无和分布状态、定量、定位就是精探伤。使用锯齿形扫查、左右扫查、前后扫查、转角扫查、环绕扫查等几种扫查方式以便于发现各种不同的缺陷并且判断缺陷性质。

6、对探测结果进行记录，如发现内部缺陷对其进行评定分析。焊接对头内部缺陷分级应符合现行国家标准GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》的规定，来评判该焊否合格。如果发现有超标缺陷，向车间下达整改通知书，令其整改后进行复验直至合格。

一般的焊缝中常见的缺陷有：气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。到目前为止还没有一个成熟的方法对缺陷的性质进行准确的评判，只是根据荧光屏上得到的缺陷波的形状和反射波高度的变化结合缺陷的位置和焊接工艺对缺陷进行综合估判。

一条长距离输油管道少则几百千米，多则数千千米，甚至上万千米，是一个复杂的系统工程，由输油站、线路工程以及辅助配套工程等部分构成，如图《长距离输油管道的结构构成》所示。

线路部分主要包括管道主体，沿线阀室，沿线穿、跨越工程等。辅助设施主要包括供电、通信、供热、供排水、维修、生活服务等。输油站的主要功能就是给被输送的油品加压、加热。根据所处的位置不同，输油站可分为首站、中间站和末站。

1、首站

首站位于管道起点，其任务是接收油田集输联合站或炼油厂油品车间或港口油轮等处的来油，经计量、升压、增温后输入管道。首站通常具有较多的储油设备，加压、加热设备、完善的计量设施和清管器收发设施等。

2、中间站

油品在沿管道的输送过程中，由于摩擦、散热、地形变化等原因，其压力和温度都会不断地下降。当压力和温度降到某一数值时，为了使油品继续向前输送，就必须设置中间输油站，给油品增压、升温。单独增压的称为中间泵站；单独升温的称为中间加热站；既增压又升温的称为热泵站。根据功能的不同，中间站通常设有加压、加热设施，一定的储油设施，清管器收发设施等。中间站间应设有越站流程。

3、末站

末站是位于管道终点的站(库)，其作用是接收管道来油，储存或向用户销售、转运(输)。末站一般设有较多的储油设备、准确的计量设施、转输油设施和收发清管器设施。