CN107941911B - 一种管道腐蚀检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道腐蚀检测方法，包括步骤1：初始化，设置初始值，建立腐蚀色标，确定采样时间窗口、灵敏度；步骤2：采样管道圆周内不同位置的超声射频回波并记录；步骤3：使用快速相关算法进行测厚计算；步骤4：将管壁展开为平面图，图中各点根据其测得厚度使用对应色标中的颜色来标示，生成腐蚀云图；步骤5：根据B扫拉直判断内外腐蚀，检测过程中检测仪与工件表面的距离在不断变化，所获取到的B扫图谱中各条回波线也非直线，拉直操作是以设定的回波为基准线，来显示其他回波在B扫图上的显示位置。采用此发明通过快速相干算法计算厚度生成了腐蚀云图，适用于各种油气管道的在役或定期检测。

Description

一种管道腐蚀检测方法

技术领域

本发明涉及腐蚀检测方法，具体涉及用于检测在役油气管道管壁腐蚀程度的超声检测方法。

背景技术

现有技术中的无损检测包括了超声、射线、磁粉、渗透等多种检测探伤方法，其中超声检测以其适应范围广、准确度高、使用成本低、环保等特性占据了无损检测的主要地位。管道腐蚀检测通常用于漏磁或者超声这两种检测方法，相对而言漏磁检测精确度 低于超声。超声采用测量工件厚度减薄的方式来检测腐蚀程度，油气管道腐蚀基本为面积型腐蚀，在检测标准中认为不存在点状或者体积状腐蚀。超声测厚通常采用界面一次回波法或者回波回波法，这两种方法均采用设置阈值，获取高于阈值的第一个回波作为比较位置，厚度值精确度不够，容易为噪声所影响。

发明内容

本发明要解决的问题在于提供一种管道腐蚀检测方法，通过快速相干算法计算厚度生成了腐蚀云图，适用于各种油气管道的在役或定期检测。

为解决上述问题，本发明提供一种管道腐蚀检测方法，为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种管道腐蚀检测方法，包括：步骤1：初始化，设置初始值，建立腐蚀色标，确定采样时间窗口、灵敏度；步骤2：采样管道圆周内不同位置的超声射频回波并记录；步骤3：使用快速相关算法进行测厚计算；步骤4：将管壁展开为平面图，图中各点根据其测得厚度使用对应色标中的颜色来标示，生成腐蚀云图；步骤5：根据B扫拉直判断内外腐蚀，检测过程中检测仪与工件表面的距离在不断变化，所获取到的B扫图谱中各条回波线也非直线，拉直操作是以设定的回波为基准线，来显示其他回波在B扫图上的显示位置。

采用上述技术方案的有益效果是：算法速度快而且准确性高；腐蚀云图只能体现管壁减薄情况，B扫显示腐蚀的具体内外位置，进一步细化检测结果。可以根据管径的不同设置不同的重复频率，以获取合适的周向分辨率。由于计算相关算法使用了乘法，参与计算的数据越多，计算量越大，通过提取特征值，减少参与运算的数据，以达到快速运算的目的。通过快速相干算法计算厚度生成了腐蚀云图，适用于各种油气管道的在役或定期检测。

作为本发明的进一步改进，步骤1中，初始值为管道的管径壁厚和长度、时间窗口的起始位置和范围数据。

采用上述技术方案的有益效果是：为后续测算提供前期数据。

作为本发明的更进一步改进，步骤2中的使用非检波的射频原始波。

采用上述技术方案的有益效果是：而不是通过检波和峰值保持等处理后的回波。

作为本发明的又进一步改进，步骤2中，根据不同尺寸的管道管径设置不同的重复频率。

采用上述技术方案的有益效果是：即管道周长越长的采样点数越多，以保证合适的周向分辨率。

作为本发明的又进一步改进，步骤3中，根据工件厚度设定两个时间窗口，使得一次回波和二次回波分别处于这两个时间窗口内；通过计算两个时间窗口内波形的相关系数，得到一次回波和二次回波的最相似的起点位置，从而得到其厚度。

采用上述技术方案的有益效果是：利用两次回波的相关系数测算厚度，方法简便，数值较准确。

作为本发明的又进一步改进，步骤3具体为：步骤31)：获取一帧完整射频波形；步骤32)：查找界面波；步骤33)：根据工件厚度查找一次底波和二次底波；步骤34)：提取特征值，该特征值为回波峰值、峰谷和过零点三个位置点的波幅值；步骤35)：使用特征值进行相关运算；步骤36)：变换起始位置重复进行相关运算，起始位置为波形过零点处；步骤37)：排序得到相关系数最大的起始位置；步骤38)：反推得到一次回波和二次回波过零点的时间差。

采用上述技术方案的有益效果是：利用两次底波提取三个位置点的波幅值，利于推算时间差。

作为本发明的又进一步改进，步骤4还包括以下步骤：步骤41)：根据管道参数生成相对应的云图缓冲区；步骤42)：根据获取的位置数据和厚度数据在云图对应位置进行直接写值操作；步骤43)：将腐蚀云图进行显示。

采用上述技术方案的有益效果是：腐蚀云图包括位置数据和厚度数据，能够显示相应的数值，准确直观。

作为本发明的又进一步改进，步骤5中的B扫按照周向或者轴进行显示，进行拉直操作，拉直基准为时间、界面、一次波中的任何一种。

采用上述技术方案的有益效果是：其中时间拉直可以辅助判断是内腐蚀或外腐蚀。

作为本发明的又进一步改进，使用的相关系数计算方法，不采用提取特征值。

采用上述技术方案的有益效果是：采用提取特征值仅仅会增加运算量，降低计算速度。不采用时则可以提高计算速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种实施方式的方法流程图；

图2是本发明一种实施方式的方法流程图。

图3是本发明一种实施方式的腐蚀云图的局部。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明：

为了达到本发明的目的：

B扫描：是对某一截面内的超声波信号以灰度的形式显示在二维平面内，横坐标代表扫查机构的位移方向，纵坐标代表超声波传播的深度方向。

检测对象为高压天然气储气井，国家规定需要定期确定其工作状态，需要检测其管壁的腐蚀程度。储气井壁厚在11-13毫米之间，深度最大 300米，通常在150-200米间，一个加气站约4-8口井，一般要求一口井在1个小时内完成上下两次检测，每秒钟要求检测2000个点。

步骤一：初始化，设置初始值，设置的初始值为管道的管径、壁厚、长度、时间窗口的起始位置和范围、灵敏度等，根据管道壁厚及腐蚀标准建立腐蚀色标，该色标可以事先生成后读入，也可以实时生成。

步骤二：采样管道圆周内不同位置的超声射频回波，并记录，可以根据管径的不同设置不同的重复频率，以获取合适的周向分辨率。该射频波不是通过检波和峰值保持等处理后的回波，必须是原始波。

步骤三：使用窗口查找到界面波以及一次底波和二次底波，然后提取特征值，特值为正负极值以及零点，需要记录这些特征值的赶时间信息。将特征值进行相关运算，计算出相关系数。通常需要进行多次运算，并找到相关系数最大时的两个回波的位置差，并计算出厚度。

步骤四：云图缓冲区需要在初始化阶段管道参数生成，根据获取的位置数据和厚度数据在云图对应位置进行直接写值操作，云图颜色是腐蚀色标与厚度数据的结合。该云图将管壁展开为平面，方便查看各位置的减薄情况。

步骤五：可以根据使用者的选择，按照周向或者轴向显示对应的B 扫，在B扫中可以进行拉直操作，拉直基准可以是时间、界面、一次波中的任何一种，其中时间拉直可以辅助判断是内腐蚀或外腐蚀。

采用上述方案，应用于超声管道检测软件中，可以快速进行管道腐蚀检测，由于采用提取特征值后的相关运算，大幅减小了运算量，同时仍然能保持相应的准确度。本发明可以用在超声检测仪器中。

本发明满足了快速腐蚀检测的要求，检测过程快捷、简单、准确，能够满足采用腐蚀检测的厚度测量，使用了相关算法，保证了检测的适用性和准确度，在超声检测中中具有优势。

本发明通过B扫及相关拉直算法，能够辅助判断内外壁腐蚀情况，在管道腐蚀检测中具有无可比拟的优势。

图1中的方法流程图顺序：第一步，开始；第二步，初始化、设置管径、时间窗口、灵敏度等；第三步，连接超声设备，设置超声参数；第四步，进行超声校准；第五步，获取超声数据；第六步，为进行定时显示、异步存储、快速相关测厚；第七步，若不推出则继续，回到第五步再依次运作。

图2中的方法流程图顺序：

快速相关测厚；

读取一帧波形；

获取界面波；

若成功获取界面波S；查找一次底波B1，查找二次底波B2；若成功得到B1、B2，使用B1、B2进行相关运算，分别存入A、B两数组；提取A、 B中的特征值(极限与过零点)；使用两组特征值进行相关运算，得到相关系数(特征值数据量远小于原始值，计算量小)；若极限值不少于3 个，则移动位置，再次进行相关运算，得到相关系数(下一个极值)；若极限值大于3个，则查找得到最大相关系数时的两个特征值对应回波的过零点位置；根据位置差计算出厚度，最后退出厚度计算。

若未成功获取界面波S；则波形异常，厚度值记为特殊值；最后退出厚度计算。

若只成功得到B1；使用S、B1进行相关运算，分别存入A、B两数组；接着接入到提取A、B中特征值(极限与过零点)的步骤；

若B1、B2均为得到，则波形异常，厚度值记为特殊值；最后退出厚度计算。

如图3所示，表示了管壁腐蚀云图的一部分，不同的灰度代表不同的厚度，最亮的色区表示管壁最薄，代表腐蚀最严重。

上述技术方案的有益效果是：本发明使用了相关算法，减小了噪声和回波幅度高低对计算结果的影响，使用特征值提取，减小了计算相关系数时的计算量，约为原来的五分之一，使用了周向和轴向B扫以及拉直技术，可以辅助进行腐蚀位置的判断，在管道腐蚀检测中具有无可比拟的优势。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种管道腐蚀检测方法，其特征在于，包括：

步骤1：初始化，设置初始值，建立腐蚀色标，确定采样时间窗口、灵敏度；

步骤2：采样管道圆周内不同位置的超声射频回波并记录；

步骤3：使用快速相关算法进行测厚计算；

步骤4：将管壁展开为平面图，图中各点根据其测得厚度使用对应色标中的颜色来标示，生成腐蚀云图；

步骤5：根据B扫拉直判断内外腐蚀，检测过程中检测仪与工件表面的距离在不断变化，所获取到的B扫图谱中各条回波线也非直线，所述拉直操作是以设定的回波为基准线，来显示其他回波在B扫图上的显示位置；

所述步骤3中，根据工件厚度设定两个时间窗口，使得一次回波和二次回波分别处于这两个时间窗口内；通过计算两个时间窗口内波形的相关系数，得到一次回波和二次回波的最相似的起点位置，从而得到其厚度；

所述步骤3具体为：

步骤31)：获取一帧完整射频波形；

步骤32)：查找界面波；

步骤33)：根据工件厚度查找一次底波和二次底波；

步骤34)：提取特征值，该特征值为回波峰值、峰谷和过零点三个位置点的波幅值；

步骤35)：使用特征值进行相关运算；

步骤36)：变换起始位置重复进行相关运算，起始位置为波形过零点处；

步骤37)：排序得到相关系数最大的起始位置；

步骤38)：反推得到一次回波和二次回波过零点的时间差。

2.根据权利要求1所述的一种管道腐蚀检测方法，其特征在于：所述步骤1中，初始值为管道的管径壁厚和长度、时间窗口的起始位置和范围数据。

3.根据权利要求1所述的一种管道腐蚀检测方法，其特征在于：所述步骤2中的使用非检波的射频原始波。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种管道腐蚀检测方法，其特征在于：所述步骤2中，根据不同尺寸的管道管径设置不同的重复频率。

5.根据权利要求1所述的一种管道腐蚀检测方法，其特征在于：所述步骤4还包括以下步骤：

步骤41)：根据管道参数生成相对应的云图缓冲区；

步骤42)：根据获取的位置数据和厚度数据在云图对应位置进行直接写值操作；

步骤43)：将腐蚀云图进行显示。

6.根据权利要求1所述的一种管道腐蚀检测方法，其特征在于：所述步骤5中的B扫按照周向或者轴进行显示，进行拉直操作，拉直基准为时间、界面、一次波中的任何一种。