[01169143]油气管道在线应力超声测量装置

目前,我国陆上油气长输管道总长约13万公里,基本形成三纵四横覆盖全国的油气管网,油气管道已成为中国经济发展的重要命脉。早期建设的在役管道已陆续进入设计寿命后期,新建油气管道越来越趋于更大口径、更高钢级、更高压力,同时长输油气管道区域跨度大,地理环境复杂,管道运行安全风险日趋严峻,但预测和防范难度极大,管道运行安全已成为世界性难题。 当前国内外主流管道无损检测设备和方法已较好解决了管道出现的微观、宏观裂纹缺陷检测。但现在设备无法识别运行期间变形等因素导致管道安全裕度降低的程度,而运行期间管道一旦出现可检测到的裂纹缺陷,其在运行压力作用下已发生严重事故。因此,迫切需要一种可以在裂纹缺陷形成前测试管段在线应力的技术,进而准确评估管道的剩余安全裕度,以实现对其运行期间的可靠性进行评估。 油气管道在线应力超声测量装置以声弹性理论为基础,创建了超声波传播时间和应力定量计算关系,对管道复杂应力状态、管道曲面弧度、环境温度及耦合状态进行了定量敏感性分析;研发集超声发射和接收、超声波传播时间测量、低功耗处理计算分析、液晶显示及交互操作、电源管理等功能于一体的管道应力超声测量装置。本发明解决了超声波法无损检测应力领域内测量精度低、稳定性差等关键性、共性的技术难题。技术原创性及重要性具体如下： （1）开创性地将声弹性理论应用于油气管道在线应力检测领域,成功解决了变形管段安全裕度评判的技术难题; （2）成功将超声波传播时间测量精度由1ns精确至0.1ns,超声波法检测管道应力精度由50MPa精确至20MPa; （3）精致便携的智能一体化工具,实现了现场管道运行状态下安全裕度直接评判。 目前,本发明成果已在中石油北京天然气管道有限公司、中国石化胜利油田有限公司技术检测中心、朔州富华燃气有限公司等单位成功实施应用,近三年累计经济效益达###万元。其中在陕京管线的石景山站、常流分输站等地应用多次,测量结果准确,有效预防管道事故的发生,延长了陕京管线无故障运行周期,保障了北京和华北地区供气安全。 现场实践证明,本发明可准确变形管段运行状态下的应力,对判断危险管段是否处于安全状态有重要意义,特别适用于因管道基础沉降、水毁、冻胀或其他外在因素导致的管道变形应力集中的检测,这是对现有主流管道无损检测技术的有益补充。该技术丰富了油气管道安全检测方法,填补变形管段应力检测的技术空白,在我国油气管道无损检测领域实现了技术突破,具有良好的经济效益、社会效益和应用前景。 在专利技术研究期间,专利权人为进一步保护核心专利,将相关技术成果进一步申请国家发明专利8项,已授权5项。并且本项目受到国家政策的明确鼓励,《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录（2016版）》中“1.3.1 集成电路”和“2.1.1 智能测控装置”明确支持基于集成电路为核心的智能测控装置。根据国家发展改革委和国家能源局的《中长期油气管网规划》的计划,到2025年,全国油气管网规模达到24万公里,本发明会有更广阔的应用空间。