CN103867901A - 煤气管道壁厚减薄的检测及评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤气管道壁厚减薄的检测及评价方法，本方法首先对煤气管道检查，选取管道上部分弯头、三通和变径处进行超声导波检测；对异常部位及选取的管道弯头、三通和变径处按一定的面积进行超声C扫描检测，对检测数据按最大减薄深度以从小到大的次序排列；对排序的最大减薄深度进行概率统计计算，推测到该管道最大减薄深度；按该管道最大减薄深度及公称壁厚，计算出管道剩余壁厚及减薄平均速率，管道剩余壁厚与减薄平均速率的商为管道的安全使用年限。本方法利用低频超声导波、超声C扫描检测管道本体减薄，对检测数据进行概率统计，确定管道安全使用年限，提高了检出率和评价的可靠性，为管道的检维修提供依据，保证煤气管道的安全运行。

Description

煤气管道壁厚减薄的检测及评价方法

技术领域

本发明涉及一种煤气管道壁厚减薄的检测及评价方法。

背景技术

各类工业管道作为工业生产的动脉，担负着输送高温、高压、易燃、易爆和腐蚀介质的重任，其安全可靠性对保障企业安全生产和整个社会及人民生活至关重要，例如冶金企业高炉、焦炉和转炉煤气管网的稳定运行对满足冶金企业的能源要求，维护正常安全生产具有重要的意义。但由于各种原因，相当一部分工业管道缺陷严重，成为重大事故的隐患，因此需要对这些管道进行检测及安全运行评价，以制定合理的检维修计划。

冶金企业中各类煤气管道数量较多，由于煤气成分复杂并随着管道使用年限的增加，管道失效情况时有发生，常见的有煤气管道局部腐蚀导致的泄漏，影响了正常生产，存在燃烧和人员中毒的可能，因此，有必要对在用煤气管道开展检测及安全运行评价工作。首先应对可能存在的影响煤气管道安全运行以及剩余寿命的危险因素进行分析，采用最有效的检测方法进行检测，并根据其失效模式制定评价方法。

经多年的现场管道失效案例统计，煤气管道内、外壁减薄表现为内部介质腐蚀、外部环境介质腐蚀、内部介质冲刷、制造减薄等，其中以内部介质腐蚀起主导作用，管壁减薄失效占煤气管道失效的90%以上。但目前行业内无统一的检测及评价标准，这对煤气管道全面减薄和局部减薄检测的精确度和评价的有效性区别较大。例如，传统的超声导波测厚检测方法，不能准确的对管道减薄，尤其是局部减薄进行精确的定位和定量，也就无法确定管道失效的严重程度，从而影响管道安全运行评价的结果。

超声导波检测技术是目前无损检测领域常用手段之一，其工作原理是环向的超声波探头均匀的间隔排列，使得声波以管道轴芯为对称传播，声波在遇到管道壁厚发生变化的位置，如管道局部减薄情况，一定比例能量的声波被反射回探头，因此为检测管道的不连续性提供了机理。该检测方法的优点是一个检测点可一次检测长距离的管道本体壁厚。

超声C扫描检测技术是一种利用超声声波的声学特性并结合运动编码信息，以计算机为核心的集成化系统，通过计算机对超声信号进行一系列的处理分析，获得缺陷在不同深度层面上的二维声学图象。从所显示的二维图象上可以直观地看到在一定深度层面上缺陷的形状、位置、分布及取向。根据缺陷图象和所选择的扫描参数可以得到缺陷在层面各个方向上的尺寸，包括长度、宽度及单个分散缺陷的大小，密集缺陷的分布范围等，为结构安全评价计算提供了准确的依据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种煤气管道壁厚减薄的检测及评价方法，本方法利用低频超声导波快速长距离检测管道本体壁厚减薄区域，对检测数据进行分析概率统计，确定管道减薄的安全使用年限，提高了检出率和评价的可靠性，为管道的检维修提供了依据，保证了煤气管道的安全运行。

为解决上述技术问题，本发明煤气管道壁厚减薄的检测及评价方法包括如下步骤：

步骤一、对所需检测的煤气管道进行宏观检查，选取煤气管道上50%的管道弯头、管道三通和管道变径处附近进行超声导波检测；

步骤二、对超声导波检测到的管体减薄异常部位，宏观检查到的异常部位及所选取的管道弯头、管道三通和管道变径处进行超声C扫描检测，针对管道弯头、管道三通和管道变径处，检测面积为以管道底部为中心的1000×1000mm²，针对管体减薄异常部位，检测面积为1000×1000mm²；

步骤三、对超声C扫描得到的检测数据进行分析、记录，统计超声C扫描每一检测区域实测到的最小壁厚，并按最大减薄深度X₁、X₂、X_i、…X_n以从小到大的次序排列，最大减薄深度为管道公称壁厚与实测最小壁厚之差；

步骤四、采用概率统计的方法对各检测区域经排序的最大减薄深度进行计算，其累积分布函数F（X）具有二重指数的形式：

   F(X)＝exp[-exp-（                                               

）]                           （1）

式（1）整理后得到   

                （2）

式中λ、α为统计参数，X为最大减薄深度，计算1nln(1／F(x))并以X为横坐标，1nln(1／F(x))为纵坐标得到直线，α和λ可从直线的斜率和截距中求得，

F(X)可用下列公式确定：            F(X)= 

           （3）

式中i为N个检测区域最大减薄深度按从小到大排列的顺序数，

引入标准化变量y，令 

则式（1）和式（2）可简化为：F(y)＝exp[-exp-(y)]         （4）

以X～ F(x)数值拟合成直线，得到拟合线方程,即F(X)=kX+b形式，

考虑到管道失效后果的严重程度，取F(X)=99%，即可推测到该管道最大减薄深度，由式（3）可知，检测区域数量越多，得到的最大减薄深度越趋于实际，从而 F(X)∞1；

步骤五、按该管道的实测最小壁厚值及管道公称壁厚，计算出管道最大减薄深度及管道减薄平均速率，管道减薄平均速率为最大减薄深度与管道使用年限的商，管道最大减薄深度为公称壁厚与剩余壁厚之差，管道剩余壁厚与管道减薄平均速率的商为存在管体减薄管道的安全使用年限。    

由于本发明煤气管道壁厚减薄的检测及评价方法采用了上述技术方案，即本方法首先对煤气管道宏观检查，选取煤气管道上部分弯头、三通和变径处进行超声导波检测；对检测到的异常部位及选取的管道弯头、三通和变径处按一定的面积进行超声C扫描检测，对超声C扫描得到的检测数据按最大减薄深度以从小到大的次序排列；对排序的最大减薄深度进行概率统计计算，推测到该管道最大减薄深度；按该管道最大减薄深度及管道公称壁厚，计算出管道剩余壁厚及管道减薄平均速率，管道剩余壁厚为公称壁厚与最大减薄深度之差，管道剩余壁厚与管道减薄平均速率的商为存在管体减薄管道的安全使用年限。本方法利用低频超声导波快速长距离检测管道本体壁厚减薄区域，对检测数据进行分析概率统计，确定管道减薄的安全使用年限，提高了检出率和评价的可靠性，为管道的检维修提供了依据，保证了煤气管道的安全运行。

具体实施方式

本发明煤气管道壁厚减薄的检测及评价方法包括如下步骤：

步骤一、对所需检测的煤气管道进行宏观检查，选取煤气管道上50%的管道弯头、管道三通和管道变径处附近进行超声导波检测；

步骤二、对超声导波检测到的管体减薄异常部位，宏观检查到的异常部位及所选取的管道弯头、管道三通和管道变径处进行超声C扫描检测，针对管道弯头、管道三通和管道变径处，检测面积为以管道底部为中心的1000×1000mm²，针对管体减薄异常部位，检测面积为1000×1000mm²；

步骤三、对超声C扫描得到的检测数据进行分析、记录，统计超声C扫描每一检测区域实测到的最小壁厚，并按最大减薄深度X₁、X₂、X_i、…X_n以从小到大的次序排列，最大减薄深度为管道公称壁厚与实测最小壁厚之差；

步骤四、采用概率统计的方法对各检测区域经排序的最大减薄深度进行计算，其累积分布函数F（X）具有二重指数的形式：

   F(X)＝exp[-exp-（）]                           （1）

式（1）整理后得到                   （2）

式中λ、α为统计参数，X为最大减薄深度，计算1nln(1／F(x))并以X为横坐标，1nln(1／F(x))为纵坐标得到直线，α和λ可从直线的斜率和截距中求得，

F(X)可用下列公式确定：            F(X)=            （3）

式中i为N个检测区域最大减薄深度按从小到大排列的顺序数，

引入标准化变量y，令 

则式（1）和式（2）可简化为：F(y)＝exp[-exp-(y)]         （4）

以X～ F(x)数值拟合成直线，得到拟合线方程,即F(X)=kX+b形式，

考虑到管道失效后果的严重程度，取F(X)=99%，即可推测到该管道最大减薄深度，由式（3）可知，检测区域数量越多，得到的最大减薄深度越趋于实际，从而 F(X)∞1；因此通常F(X)可取99%，如管道失效后果非常严重，则F(X)可取99.99%；

步骤五、按该管道的实测最小壁厚值及管道公称壁厚，计算出管道最大减薄深度及管道减薄平均速率，管道减薄平均速率为最大减薄深度与管道使用年限的商，管道最大减薄深度为公称壁厚与剩余壁厚之差，管道剩余壁厚与管道减薄平均速率的商为存在管体减薄管道的安全使用年限。

采用本方法对某段焦炉煤气管道进行检测评价，该管道公称壁厚为8mm并已使用27年，经实测该管道最小壁厚4.27mm，用概率统计的方法推测得到该管道最小壁厚4.052mm，计算得到该管道在现有工况下可安全使用7年；因此本方法对管道减薄缺陷及管道安全使用的评价对在用管道具有重要意义。

本方法利用低频超声导波快速长距离检测管道本体壁厚减薄区域，对超声导波检测到的疑似减薄区域及选取一定的管道弯头、管道三通、管道变径处进行超声C扫描检测，再对检测数据进行分析概率统计，由于一般管道整体较长，很难且没有必要对管道整体进行100%的壁厚检测，且煤气管道减薄起主导作用的是管道内壁的腐蚀，经概率统计推算出该管道上可能存在的减薄最大值处，据此减薄最大值计算管道的减薄速率，从而确定管道减薄的安全使用年限。本方法提高了管道缺陷的检出率和评价的可靠性，为管道的检维修提供了依据，如制定合理的检测周期、重点跟踪检测的部位、某一管段是否需要更换等，保证了煤气管道的安全运行。

Claims (1)

1.一种煤气管道壁厚减薄的检测及评价方法，其特征在于本方法包括如下步骤：

步骤一、对所需检测的煤气管道进行宏观检查，选取煤气管道上50%的管道弯头、管道三通和管道变径处附近进行超声导波检测；

步骤二、对超声导波检测到的管体减薄异常部位，宏观检查到的异常部位及所选取的管道弯头、管道三通和管道变径处进行超声C扫描检测，针对管道弯头、管道三通和管道变径处，检测面积为以管道底部为中心的1000×1000mm²，针对管体减薄异常部位，检测面积为1000×1000mm²；

步骤三、对超声C扫描得到的检测数据进行分析、记录，统计超声C扫描每一检测区域实测到的最小壁厚，并按最大减薄深度X₁、X₂、X_i、…X_n以从小到大的次序排列，最大减薄深度为管道公称壁厚与实测最小壁厚之差；

步骤四、采用概率统计的方法对各检测区域经排序的最大减薄深度进行计算，其累积分布函数F（X）具有二重指数的形式：

   F(X)＝exp[-exp-（

）]                           （1）

式（1）整理后得到   

                （2）

式中λ、α为统计参数，X为最大减薄深度，计算1nln(1／F(x))并以X为横坐标，1nln(1／F(x))为纵坐标得到直线，α和λ可从直线的斜率和截距中求得，

F(X)可用下列公式确定：            F(X)= 

           （3）

式中i为N个检测区域最大减薄深度按从小到大排列的顺序数，

引入标准化变量y，令 

则式（1）和式（2）可简化为：F(y)＝exp[-exp-(y)]         （4）

以X～ F(x)数值拟合成直线，得到拟合线方程,即F(X)=kX+b形式，

考虑到管道失效后果的严重程度，取F(X)=99%，即可推测到该管道最大减薄深度，由式（3）可知，检测区域数量越多，得到的最大减薄深度越趋于实际，从而 F(X)∞1；

步骤五、按该管道的实测最小壁厚值及管道公称壁厚，计算出管道最大减薄深度及管道减薄平均速率，管道减薄平均速率为最大减薄深度与管道使用年限的商，管道最大减薄深度为公称壁厚与剩余壁厚之差，管道剩余壁厚与管道减薄平均速率的商为存在管体减薄管道的安全使用年限。