一种长输油气管道应力异常的弱励磁内检测方法

技术领域

本申请涉及长输油气管道的应力异常检测技术领域，尤其涉及一种长输油气管道应力异常的弱励磁内检测方法。

背景技术

在输送油气的管道中，管道的高完整度及低损坏率是保证安全输送油气的重要一环，而管道上存在着在制管和建设完成后经过试压还不能释放的应力异常位置，这些应力异常位置有的可能处于许用应力的临界点，当管道运行到疲劳期时就可能出现失效爆管的情况，因此需要对管道进行检测。

然而目前常用的检测装置(如：RT、UT、MT等)都属于有源检测，无法检测处于许用应力临界点的应力异常位置，基于此，现有技术公开了检测管道内应力异常位置的方式，能够检测出管道内应力异常的位置，从而对管道内的应力集中情况作出分析判断。但是，现有技术中仅能测量出应力集中位置，无法根据应力集中位置的应力强度对管道作出风险评估及安全预测，因此，亟需一种长输油气管道应力异常的弱励磁内检测方法，用于解决上述问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种长输油气管道应力异常的弱励磁内检测方法，能够测量长输油气管道内应力异常位置的应力值，从而便于对长输油气管道进行风险评估及安全预测。

本申请提供了一种长输油气管道应力异常的弱励磁内检测方法，包括：

通过置于长输油气管道内的弱励磁检测装置对所述长输油气管道内部进行弱磁检测，并获取所述长输油气管道内的弱磁检测信号；

对所述弱磁检测信号中的漏磁信号进行数据处理，得到应力异常信息，所述应力异常信息包括所述长输油气管道内应力异常特征及所述应力异常特征与所述漏磁信号之间的关系；

结合所述弱励磁检测装置的运动轨迹与所述应力异常信息确定所述长输油气管道的应力异常的目标位置；

结合信号幅值计算所述目标位置的应力强度，所述信号幅值为所述目标位置对应的漏磁信号中最大值最小值的差值。

可选的，所述结合所述弱励磁检测装置的运动轨迹与所述应力异常信息确定所述长输油气管道的应力异常的目标位置包括：

根据所述漏磁信号的法向分量Hp

可选的，所述结合信号幅值计算所述目标位置的应力强度包括：

定义所述目标位置的最大应力为σ

根据公式一与公式二定义M

根据公式三与公式四定义H

结合所述公式一、公式二、公式三及公式四求出M

可选的，所述公式一为：

所述公式二为：

其中，μ

可选的，定义在弱励磁场H作用下，提取弱磁信号基值HL、幅值HxL；其中M

ΔB＝μ

所述公式四为：

ΔH＝H

其中，ΔB为磁感应强度的变化量。

可选的，所述公式五为：

所述公式六为：

其中，a，b，c，m，n，d为拟合参数，

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下效果：

通过弱励磁检测装置检测长输油气管道内的弱磁检测信号，并对弱磁检测信号中的漏磁信号进行数据处理，根据处理的得到的应力异常信息与弱励磁检测装置的运动轨迹确定长输油气管道内的应力异常的目标位置，最后通过信号幅值计算出该目标位置的应力强度，由此，本申请能够在检测应力异常位置的基础上，增加了对应力异常位置的应力强度的计算，检测人员能够通过计算得出的应力强度对应力异常位置进行风险评估以及安全预测，从而进一步对长输油气管道完整度、使用寿命、损坏程度等进行评估，减少长输油气管道损坏的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本申请中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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为本申请提供的一种长输油气管道应力异常的弱励磁内检测方法的一个示意图；

图2为一种长输油气管道应力异常的弱励磁内检测方法中漏磁场原理的一个示意图；

图3为一种长输油气管道应力异常的弱励磁内检测方法中长输油气管道的一个检测示意图；

图4为一种长输油气管道应力异常的弱励磁内检测方法中弱励磁检测装置的一个示意图；

图5为一种长输油气管道应力异常的弱励磁内检测方法中弱励磁检测装置的另一个示意图；

图6为一种长输油气管道应力异常的弱励磁内检测方法中弱磁传感器结构的一个示意图；

图7为一种长输油气管道应力异常的弱励磁内检测方法中弱磁传感器电路的一个示意图。

具体实施方式

本申请提供了一种长输油气管道应力异常的弱励磁内检测方法，用于测量长输油气管道内应力异常位置的应力值，从而便于对长输油气管道进行风险评估及安全预测。

请参阅图1，图1为本申请提供的一种长输油气管道应力异常的弱励磁内检测方法的一个示意图，包括：

101、通过置于长输油气管道内的弱励磁检测装置对长输油气管道内部进行弱磁检测，并获取长输油气管道内的弱磁检测信号。

弱励磁检测装置由管道起始泵站管道发球筒装入长输油气管道，由长输油气管道内的输送介质推动，在长输油气管道中移动过程中对长输油气管道内进行检测，在长输油气管道终止泵站的收球筒将检测设备取出完成检测，收集弱励磁检测装置在长输油气管道内检测得到的弱磁检测信号。弱磁检测信号在不同位置上具有差异，例如，在焊接位置上的弱磁检测信号与在平滑位置上的弱磁检测信号存在差异。

102、对弱磁检测信号中的漏磁信号进行数据处理，得到应力异常信息，应力异常信息包括长输油气管道内应力异常特征及应力异常特征与漏磁信号之间的关系。

弱励磁检测装置在长输油气管道内运行检测时，遇到的环焊缝、阀门、裂纹等称为应力异常特征，应力异常特征对应的弱磁信号称为漏磁信号，漏磁信号中，漏磁场的切向分量Hp(x)具有最大值，而法向分量Hp(y)具有正弦变化，应力异常区的漏磁场分布情况如图2所示。

103、结合弱励磁检测装置的运动轨迹与应力异常信息确定长输油气管道的应力异常的目标位置。

通过将运动轨迹与应力异常信息中的漏磁信号相结合，确定出长输油气管道上的应力异常的目标位置，例如，弱励磁检测装置往管道内移动了10米处出现漏磁信号，且判断出该漏磁信号对应的异常特种为裂纹，能够在长输油气管道上定位出10米距离上的裂纹位置为目标位置。

请继续参阅图3，图3为长输油气管道内部进行弱磁检测时的部分数据图，由图中可以清晰的看出：图中A处为螺旋焊缝的弱磁信号特征，B处为管道应力异常信号，可以以此进行应力异常位置定位。

可选的，在确定目标位置时，本实施例根据漏磁信号的法向分量Hp

104、结合信号幅值计算目标位置的应力强度，信号幅值为目标位置对应的漏磁信号中最大值与最小值的差值。

应力异常区一般情况下对应于金属疲劳区，通过分析不同应力强度对空间磁场分布的影响，测量弱磁信号的变化，通过对信号的分析判断应力强度；

在测量时，应力异常的目标位置对应的漏磁信号中，具有漏磁信号最大值与漏磁信号最小值，二者的差值则为信号幅值，在本实施例中，通过信号幅值来计算目标位置的应力强度，然后通过该应力强度来反应长输油气管道的应力情况，从而能够进行安全评估。

本实施例中，通过弱励磁检测装置测量的弱磁信号，取漏磁信号进行数据处理，判断所测长输油管道内应力异常，并结合弱励磁检测装置在长输油气管道内的运动轨迹测出应力异常的目标位置，最后结合漏磁信号的信号幅值计算该目标位置的应力强度，由此可以求出长输油气管内应力异常位置的应力强度值，从而可以通过应强度对长输油气管进行风险评估与安全预测，能够及时发现应力异常点是否达到许用应力临界值，减少长输油气管道的风险使用，提高安全性。

可选的，在计算应力强度的过程中，首先定义目标位置的最大应力为σ

公式二为：

在两个公式中，μ

定义在弱励磁场H作用下，提取弱磁信号基值HL、幅值HxL；其中M

接着通过根据公式三与公式四定义H

ΔB＝μ

公式四为：

ΔH＝H

其中，ΔB为磁感应强度的变化量。

最后结合上述公式一至公式四求出M

公式六为：

在公式五与公式六中，a，b，c，m，n，d为拟合参数，

代入时，y为磁化强度M，即将所求得到的M

请继续参阅图4，图4为本申请中使用的弱励磁检测装置，其中包括钢刷压板4，探头组件5，探头环6，转接盒7，轭铁8，里程组件11，机芯组件13，磁钢16，弱励磁检测装置的内部装有储能电池，从而能够在长输油气管道中长时间工作提供充足的电能，测量部分装有弱磁传感器和工控机处理单元，用于测量信号并对信号进行放大滤波纪录，应力异常区一般情况下对应于金属疲劳区，基于弱励磁场下采集，通过分析不同应力强度对空间磁场分布的影响，测量空间磁场的变化，得到漏磁场的分布情况，并能够从里程记录中显示出异常区域所在的位置，并计算得出该位置的应力强度。

请继续参阅图5，图5是本申请中使用的弱励磁检测装置的控制部分，其中，信号采集单元，用于采集弱磁检测器对油气管道所检测的信号，其包括采用多路模拟选通开关及与其连接的A/D转换器，弱磁检测器所检测的弱磁信号经多路模拟选通开关和A/D转换器转换后传输至工控机处理单元；

工控机处理单元，接收信号采集电路板的采集信号，并完成检测信号的处理与记录。旋转编码器，与工控机处理单元连接，用于记录管道的周向检测方位；

里程记录装置，包括行走里程轮、脉冲发生器和计数器，计数器与工控机处理单元连接，脉冲发生器、计数器用于记录油气管道的轴向方位。

结合图4与图5，控制弱励磁检测装置在长输油气管道内进行弱励磁检测。

请继续参阅图6，弱磁传感器的结构由激励线圈331、测量线圈332和高导磁铁芯333组成，弱磁传感器33与待测金属表面形成一个稳定的等效电感，在之间距离发生变化的情况下，自校正电路将调整谐振信号发生器频率，使其达到谐振，达到最佳检测信号。

请继续参阅图7，在弱磁传感器中，自校正模块包括自校正电路、谐振信号发生器和放大处理电路，自校正电路分别与所述谐振信号发生器和放大处理电路连接，所述谐振信号发生器和放大处理电路分别与所述弱磁传感器连接。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，read-onlymemory)、随机存取存储器(RAM，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。