CN113916976A - 一种管道磁异常综合指数f值快速计算方法及实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明名称为:一种管道磁异常综合指数F值快速计算方法及实验装置，属于管道无损检测领域，具体涉及一种埋地管道缺陷快速检测方法。本发明旨在提供一种磁异常综合指数F值的快速计算方法及其实验装置,基于管道磁信号与检测高度以及检测高度与A值之间的定量关系，根据现场检测时测试出的管道磁信号，快速计算出管道磁异常综合指数F，对目标管道进行快速精准的非接触磁检测。

Description

一种管道磁异常综合指数F值快速计算方法及实验装置
技术领域：
本发明属于管道无损检测领域,具体涉及一种埋地管道缺陷快速检测方法。
背景技术：
管道运输是石油与天然气产品最主要的运输方式之一，它具有运输能力强，不受气候或地面其他因素影响的优点，并且运营成本低。非接触磁检测可在地面上通过测量埋地铁磁管道的磁信号从而识别埋地管道应力异常处，该方法无需对埋地管道进行开挖。
但由于地势起伏，检测高度不统一导致目前的非接触磁检测对埋地管道检测精度不足，需采取一种方法排除非接触磁检测的检测高度不统一的影响。同时对全线应力情况进行评估时需先对现场管道进行开挖从而确定F值计算修正系数A，开挖成本大且容易对管道造成损伤。
与本发明相关的现有技术一
资料收集,从管道运营方处收集管道基本信息包括但不限于:管道属性信息、管道路由信息、管道高程里程、输送介质信息等。
线路确定,根据收集的管道路由数据确定待检管线整体线路，确定并制定非接触磁检测路线。
背景磁场检测,在距管道200米以上的区域中,清理一块3M×3M的平整区域,保证区域内无金属等影响磁场的物质存在。调整非接触式磁检测仪位置,使其检测方向与管道走向一致。开启检测装置检测地磁场信息。
全线检测,人工手持非接触磁应力检测装置沿制定路线对管道进行全线检测，检测速度小于0.2m/s，保持检测仪器检测数据稳定。
修正系数A值确定,对全线检测结果进行初步分析，确定最大磁异常位置并对其进行开挖检测。对开挖管道进行超声波测厚检测，根据式(1)确定管道F值，再结合磁检测数据根据式(2)确定修正系数A
Figure BDA0003301754550000011
A＝-Ln(F)/G (2)
式中，F为磁异常综合指数,无单位；C为壁厚减薄率，无单位；G为磁场梯度模量，T。
全线磁异常综合指数F值确定,采用修正系数A对全线应力异常值数F值进行计算，并通过计算出的F值对管道全线危险程度进行划分，按照国标GB/T 35090—2018《无损检测管道弱磁检测方法》对管道应力异常处进行处理。
现有技术一的缺点
对于非接触式磁检测的有效管道检测距离目前尚无确定的范围，现场存在由于管道埋深较大，检测出数据无法显示管道壁厚减薄情况。
检测结果中F值的计算采用国标GB/T 35090—2018《无损检测管道弱磁检测方法》中的F＝e-AG，其中A为修正系数，该系数会随着检测高度的变化而产生变化，目前尚无A与检测高度的定量关系，现场采用一个定值A0来计算全线的F值，但由于地形高低起伏非接触磁检测高度不可能为定值，全线采用定值A0来计算F值便会导致计算结果存在误差。
由于非接触磁检测计算结果与检测高度有关，所以计算管道F值时需具备检测高度数据。现有埋地管道大多缺少管道埋深数据，需现场对埋深进行检测。目前非接触磁检测无法检测管道埋设，还需采用其他工具来检测管道埋深从而计算管道F值。
发明内容：
本发明旨在提供一种磁异常综合指数F值的快速计算方法及实验装置,基于管道磁信号与检测高度以及检测高度与A值之间的定量关系,根据现场检测时测试出的管道磁信号，快速计算出管道磁异常综合指数F，对目标管道进行快速精准的非接触磁检测。
附图说明：
为了更清楚的展示本发明的实施例和技术方案，下面将通过附图对实施例或现有技术做简单介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1为管道缺陷磁信号测试仪器示意图
图2为非接触磁检测仪器示意图
1非接触磁检测仪器包括2磁信号探头、3金属保护壳和4后端处理器，2磁信号探头通过数据传输线与4后端处理器相连，4后端处理器可显示2磁信号探头所检测出的磁信号；3金属保护壳被固定在5木制固定架中保证金属保护壳无晃动，5木制固定架四个角分别通过木制小棍与6拉升绳相连接，6拉升绳通过7金属支架与8电动拉升机相连接，8电动拉升机通过数据线与9拉升控制器相连，9拉升控制器通过8电动拉升机转速可控制5木制固定架的上升速率。
具体实施方式(重点)：
步骤1：检测管道资料调研,收集关于检测段管道的信息,包括但不限于管道属性信息、管道主要缺陷信息等。
步骤2：含缺陷管道制作,于管道公司处取用与现场管道相同的试验管段，根据管道主要缺陷信息用砂轮切割机在试验管段上切割出于现场主要缺陷深度大小相同的缺陷。
步骤3：计算缺陷处的磁异常综合指数,采用超声波测厚装置检测管道缺陷最大壁厚减薄，采用式(3)通过壁厚减薄率C来计算该处应力异常值F，分别测量三次，取其平均值F0作为缺陷管段磁综合异常指数：
F＝-0.5770×Ln(C)-0.32877 (3)
步骤4：测试背景磁场,在试验管道200m外测试背景磁场,开启非接触磁检测装置检测背景磁场信息,保持检测过程中无外部扰动,检测时间需控制在5分钟以上,并且连续3分钟背景磁场无剧烈波动，以此保证背景磁场数据的准确性,用于消除背景磁场干扰,提高计算精度。
步骤5：不同高度管道缺陷磁信号数据测量,将非接触磁检测仪器放置在管道缺陷处，开启检测仪，待磁信号数据稳定后，开启管道缺陷磁信号测试仪器，非接触磁检测仪器以0.05m/s的速度开始直线上升，设定最大检测距离为3m，非接触磁检测仪器在磁信号测试仪器最上方停止上升同时停止接收管道磁信号，检测完毕后将磁信号检测数据储存在电脑端，实验重复3次。
步骤6：磁信号有效检测范围确定,对管道缺陷磁信号检测数据进行初步处理，根据式(4)通过三个方向的磁分量计算出磁场模量G：
Figure BDA0003301754550000031
式中，
Figure BDA0003301754550000032
为X方向磁场感应强度变化量，T；
Figure BDA0003301754550000033
为Y方向磁场感应强度变化量,T；
Figure BDA0003301754550000034
为Z方向磁场感应强度变化量,T。
根据计算每0.05m检测高度增加时磁场模量变化值△G，当△G小于1T时记录此时检测高度，将该检测高度视为磁信号有效检测范围，记录三次测试有效范围值取其平均数h1作为该管道有效磁信号检测范围。
步骤7：磁信号与检测高度定量关系建立,按照式(5)拟合磁场模量与检测高度h之间的关系，对三次测量值进行拟合，最后对三次拟合结果取平均值可得到a0、b0，
h＝aLn(G)+b (5)
式中，a、b为需拟合参数，无单位；h为检测高度，m。
根据超声波测厚所得到的F值，根据拟合出的a0、b0可列出不同检测高度下的修正系数A值计算公式为式(6)：
Figure BDA0003301754550000041
式中，a0、b0为拟合参数；F0为缺陷管段磁异常综合指数。
步骤8：现场应用,根据目标管道基础埋深数据判断埋深值是否大于h1，如果埋深大于h1则无法对其进行检测，如果埋深小于h1则按照已有非接触磁检测流程对现场管线进行磁检测，磁异常综合指数F值按照式(7)进行计算
Figure BDA0003301754550000042
式中,F0为实验测得缺陷磁异常综合指数，T；a0，b0为拟合参数,无单位；G为磁梯度模量,T。
七、技术效果：
通过实验测得的缺陷磁信号数据，可确定目标管道的非接触式磁检测有限检测范围，避免出现无效检测情况。
通过自主设计的管道磁信号测试仪器，检测不同高度下管道磁信号强度，通过数据分析得到了管道磁信号与检测高度之间的定量关系，现场可通过检测出的磁信号直接测量管道埋深。
通过实验数据得到了修正系数A与管道检测高度的定量关系，现场可直接通过式(7)计算管道磁异常综合指数，保证检测精度。

Claims (4)

1.一种管道磁异常综合指数F值快速计算方法，用于管道缺陷检测，其特征在于，包括：
步骤1.收集关于检测段管道的信息,主要包括管道属性信息、管道主要缺陷信息；
步骤2.制作实验管段，实验管段需有与现场主要缺陷深度大小相同的缺陷；
步骤3.采用超声波测厚装置检测管道缺陷最大壁厚减薄；
步骤4.在试验管道200m外检测背景磁场，防止背景磁场干扰；
步骤5.测量实验管段缺陷处不同高度的磁信号强度；
步骤6.计算每0.05m检测高度增加时磁场模量变化值，当变化值小于1T时记录此时检测高度，将该检测高度视为磁信号有效检测范围；
步骤7.按照公式拟合磁场模量与检测高度h之间的关系，对三次测量值进行拟合，最后对三次拟合结果取平均值，建立磁信号与检测高度之间的定量关系；
步骤8.采用新建磁异常综合指数F值计算公式对目标管道进行全线非接触磁应力检测。
2.根据权利要求1所述的一种管道磁异常综合指数F值快速计算方法，其特征在于，步骤3中，采用以下公式通过壁厚减薄率C来计算该处应力异常值F：
F＝-0.5770×Ln(C)-0.32877
其中C是指减薄壁厚与原壁厚的比值。
3.根据权利要求1所述的一种管道磁异常综合指数F值快速计算方法，其特征在于，步骤7中，磁场模量G与检测高度h之间关系可按照下列公式拟合：
h＝aLn(G)+b
式中，a、b为需拟合参数，无单位；h为检测高度，m；
根据超声波测厚所得到的F值，根据拟合出的a0、b0可列出不同检测高度下的修正系数A值计算公式为下列公式：
Figure FDA0003301754540000011
式中，a0、b0为拟合参数；F0为缺陷管段磁异常综合指数。
4.一种管道缺陷磁信号检测装置，用于检测不同高度管道缺陷磁信号，其特征在于，包括：
管道缺陷磁信号检测装置由非接触磁检测仪器以及稳定提离装置构成，非接触磁检测仪器包括磁信号探头、金属保护壳和后端处理器，磁信号探头通过数据传输线与后端处理器相连，后端处理器可显示磁信号探头所检测出的磁信号；金属保护壳被固定在木制固定架中保证金属保护壳无晃动，木制固定架四个角分别通过木制小棍与拉升绳相连接，拉升绳通过金属支架与电动拉升机相连接，电动拉升机通过数据线与拉升控制器相连，拉升控制器通过电动拉升机转速可控制木制固定架的上升速率。
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