《长距离输油管道超声波内检测技术》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。
《长距离输油管道超声波内检测技术》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。
管道作为大量输送石油、天然气等能源安全经济的运输手段在世界各地得到了广泛应用。目前,全球在役油气管道总里程超过200万千米,主要集中于北美、俄罗斯及中亚、欧洲、亚太地区。中国油气管道从20世纪70年代开始大规模建设,迄今为止,已经形成位居世界前列的网络规模,管道建设和运营管理开始向高质量发展转型。截至2018年底,中国境内建成油气长输管道累计达到13.6万千米,其中天然气管道约7.9万千米,原油管道约2.9万千米,成品油管道约2.8万千米。至此,西油东送、北油南运、西气东输、北气南下、海上登陆、就近供应、覆盖全国的油气管道供应格局已经形成。
然而,管道输送的介质大多具有毒性或腐蚀性,且易燃、易爆,一旦发生泄漏或断裂,将引起火灾、爆炸、中毒等灾难性事故。为保障在役管道的安全运行,延长使用寿命,应对其进行定期检测,以便及时发现问题,采取措施。为了规范管道检测工作,世界上很多国家均制定了有关法规和技术标准。在管道工业发达的美国,早在1991年就制定了《美国联邦管道安全法规》,规定要定期检查管道全线的腐蚀状况,同时陆续颁布了《确定腐蚀管道剩余强度手册》《输气和配气管道系统》《石油、无水氨及醇类液体管道输送系统》等很多国家标准。在日本,为预防灾害和保护环境,管道行业制定了如下法规和标准:石油管道事业法、石油联合企业防灾法、高压气体管理法、气体事业法、消防法、大气污染防治法等及其他各地区标准。中国油气长输管道总里程位列全球第3位,其中许多管道都存在严重的腐蚀,事故率比发达国家高很多倍。为此,国家制定了很多法律法规,如《石油天然气管道安全监督与管理条例》《关于开展油气输送管线等安全专项排查整治的紧急通知》《石油、天然气管道保护条例》等,规定新建管道必须在1年内完成检测,以后视管道安全状况每1~3年检测1次。
长距离输油管道是大口径、长距离、高压力的大型管道系统,超声波内检测是输油管道腐蚀内检测的重要方法之一。超声波内检测技术以其检测速度快、可靠、准确且不需要剥离管道外包层等优点成为长距离输油管道腐蚀检测的重要方法。国外管道超声波内检测技术已有几十年的发展历史,并形成了管道内检测系列产品,但国内在该方面的研究仍处于探索阶段。本书系统地介绍了长距离输油管道超声波内检测技术,共分8章。第1章概述输油管道基础理论;第2章介绍超声波检测的物理基础;第3章介绍24通道超声波内检测实验系统;第4章介绍内检测系统的速度控制技术;第5章介绍A扫描波形数据的形成原理及海量数据的实时压缩存储算法;第6章介绍B扫描壁厚数据的精确形成算法;第7章介绍C扫描图像的形成与后处理方法;第8章介绍为长距离输油管道超声波内检测系统研制的离线分析软件。
在本书编写过程中,参考了大量国内外专家、学者的研究成果,在此表示衷心的感谢!
由于长距离输油管道超声波内检测技术不断进步,同时笔者学识和写作水平有限,疏漏、不足甚至错误之处在所难免,敬请广大读者批评指正。
唐建,1978年生,博士,北京石油化工学院自动化系教师。主要研究方向为长输管道无损检测与信号处理,曾作为技术骨干参与中国石油化工总公司科技开发项目、北京市科委科技计划重大项目、北京市自然科学基金等多项重大课题的研究工作,在国内期刊杂志及会议上发表论文20余篇,其中EI检索9篇,获得实用新型专利3项。
第1章 输油管道基础理论
1.1 管道
1.1.1 管道的起源
1.1.2 管道运输的优势
1.1.3 管道的分类
1.2 输油管道
1.2.1 输油管道的管材与规格
1.2.2 管道的两个重要参数
1.2.3 连接与控制
1.2.4 输油管道分类
1.3 长距离输油管道概述
1.3.1 长距离输油管道系统组成
1.3.2 长距离输油管道发展状况
1.3.3 长距离输油管道发展趋势
1.4 输油管道腐蚀及其防护
1.4.1 输油管道腐蚀的分类与原因分析
1.4.2 管道腐蚀的危害
1.4.3 输油管道腐蚀防护
1.5 管道腐蚀检测技术
1.5.1 漏磁内检测技术
1.5.2 高频涡流内检测技术
1.5.3 惯性测绘内检测技术
1.5.4 超声内检测技术
参考文献
第2章 超声波检测的物理基础
2.1 声波的本质
2.1.1 机械振动
2.1.2 机械波和声波
2.2 超声波
2.2.1 超声波的分类
2.2.2 超声波的传播速度
2.2.3 声压、声强和声阻抗
2.2.4 声波幅度的分贝表示
2.3 超声波的传播
2.3.1 超声波的波动特性
2.3.2 超声波垂直入射到异质界面时的反射和透射
2.3.3 超声波的衰减
2.4 超声波的声场
2.4.1 圆形声源辐射的连续纵波声场
2.4.2 脉冲纵波声场
2.4.3 聚焦声源的声场
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
3.2.1 超声波内检测实验系统的要求
3.2.2 超声波内检测实验系统的基本组成
3.2.3 超声波内检测实验系统的主要技术指标
3.2.4 超声波内检测实验系统的工作原理
3.3 超声检测子系统
3. 3.1 超声探头
3.3.2 探头群支撑架
3.4 数据采集与压缩存储子系统
3.4.1 超声波板卡介绍
3.4.2 数据采集与压缩存储子系统工作原理
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 计算流体动为学理论基础
4.2.1 CFD求解过程
4.2.2 流体动力学控制方程
4.2.3 湍流模型
4.3 基于GAMBIT的几何建模
4.3.1 泄流孔模型构造
4.3.2 GAMBIT建模
4.4 管道内检测系统流场计算仿真
4.4.1 FLUENT简介
4.4.2 流场计算步骤
4.4.3 流场仿真结果及分析
……
第5章 A扫描海置数据的实时存储
第6章 B扫描壁厚数据的精确形成
第7章 C扫描图像缺陷识别与后处理
第8章 长距离输油管道超声波内检测系统离线分析软件
参考文献