戴聯(lián)雙¹  常青²  郭永華³ 陳朋超¹  張海亮¹

1. 中國石油管道公司；2. 中國石油北京天然氣管道分公司石家莊管理處；

3. 中國石油北京油氣調控中心

摘  要：管道內檢測識別出缺陷后，需要進(jìn)行開(kāi)挖定位，以便后期進(jìn)行修復或者采取防控措施。但是電阻焊直縫管僅靠?jì)葯z測結果很難給出焊縫交角位置從而確定缺陷位置。提供了一種結合管道埋深和地面測量構建直角梯形或者平行四邊形的幾何測量微積分缺陷定位方法。

關(guān)鍵詞：幾何測量；微積分；缺陷定位

目前，國內大口徑長(cháng)輸管道干線(xiàn)基本采用螺旋焊縫埋弧焊管道，經(jīng)內檢測后可以清晰地看到螺旋焊縫和環(huán)焊縫信號（圖1）。內檢測缺陷定位時(shí)，通常先開(kāi)挖參考環(huán)焊縫（也就是距離缺陷點(diǎn)最近的上游或者下游的環(huán)焊縫），通過(guò)螺旋焊縫與環(huán)焊縫的交角來(lái)判定開(kāi)挖的參考環(huán)焊縫是否準確，缺陷定位開(kāi)挖較方便。

而小口徑長(cháng)輸管道干線(xiàn)基本采用直焊縫電阻焊管道，經(jīng)內檢測后可以清晰地看到環(huán)焊縫信號，但是很難識別直焊縫的信號（圖2）�，F場(chǎng)開(kāi)挖后從外觀(guān)也判定不出直焊縫的時(shí)鐘方位，因此也無(wú)法判定參考環(huán)焊縫的位置。通常，一是采取定位缺陷位置開(kāi)挖方式、二是通過(guò)減少測量誤差預估參考環(huán)焊縫位置方式，以確定內檢測缺陷位置，但是往往導致開(kāi)挖量較大，而且現場(chǎng)很難判定開(kāi)挖方案是否可行^[1,2]。

圖 1  埋弧焊螺旋焊縫管漏磁信號

圖2  電阻焊直縫管漏磁信號

針對直焊縫電阻焊管道內檢測缺陷定位難題，實(shí)踐中通過(guò)降低地面測量誤差以減少開(kāi)挖量^[3-5]。筆者采用改良的基于幾何測量微積分的缺陷定位方法，減少定位誤差，提高開(kāi)挖準確率。

1  基于幾何測量微積分的缺陷定位方法

基于管道彈性敷設的特點(diǎn)，為了減小地面皮尺測量的誤差，可分別采取直角梯形微積分和平行四邊形微積分缺陷定位方法。使用中需注意以下幾點(diǎn)：：①測量埋深的間距越小，則定位的誤差越小。②必須測量埋深位置發(fā)生變化的埋深。③需要考慮埋深測量工具（如雷迪）的測量誤差。④在測量垂直于埋深的地面平行線(xiàn)的時(shí)候，需要保證構成直角梯形或平行四邊形。

1.1  直角梯形微積分法

直角梯形微積分法按公式（1）計算：

                       （1）

式中：代表地面測量的埋深發(fā)生變化的兩點(diǎn)的垂直距離；代表位置上游的管道埋深值；代表兩端的管道埋深值頂點(diǎn)保持在同一水平線(xiàn)做的高度補償值；代表由內檢測結果計算的缺陷距離參考特征位置的管道長(cháng)度（圖 3）。

圖 3  直角梯形測量示意

該方法中的梯形具有如下特征：（1）兩邊平行，即所測埋深均為垂直距離；（2）梯形中做平行四邊形，結合三角形兩邊之和大于第三邊定理，可以推導出梯形微積分計算結果。

1.2  平行四邊形微積分法

平行四邊形微積分法按公式（2）計算：

                                                  （2）

式中：代表地面測量的埋深發(fā)生變化的兩點(diǎn)在做高度補償后的距離；代表位置的高度補償值；代表由內檢測結果計算的缺陷距離參考特征位置的管道長(cháng)度（圖 4）。

圖 4 平行四邊形測量示意

該方法中的平行四邊形具有如下特征：（1）兩邊平行，即所測埋深均為垂直距離；（2）當將埋深值在地面做相等處理的時(shí)候，得到兩邊平行且相等，即為平行四邊形，據此可以推導出微積分計算結果。

1.3  幾何測量微積分法要點(diǎn)

（1）內檢測缺陷特征與管道地面特征匹配，主要指缺陷特征上下游水平轉向彎頭（通常指熱煨彎頭）轉向比較明顯，在地面易于識別。

（2）缺陷參考特征（通常為臨近的水平彎頭）與缺陷位置之間的埋深調查間隔以?xún)葯z測報告的管節長(cháng)度為依據，一般不大于12米，且冷彎彎管位置或地形起伏較大的區域應進(jìn)行加密測量。

3  缺陷定位現場(chǎng)操作

實(shí)際工作中，先找出內檢測缺陷位置上下游最近的可識別特征，再用幾何測量微積分法確定參考環(huán)焊縫位置及內檢測缺陷位置。某內檢測缺陷開(kāi)挖定位現場(chǎng)作業(yè)如圖5和圖6所示。

圖5 現場(chǎng)開(kāi)挖坑

圖6  參考環(huán)焊縫測量和內部缺陷測量

圖5中第一個(gè)開(kāi)挖坑是以?xún)葯z測缺陷位置最近的環(huán)焊縫，找出了正確的參考環(huán)焊縫；第二個(gè)開(kāi)挖坑是根據參考環(huán)焊縫找到的準確的缺陷位置。圖6為剝離外防腐層并打磨光滑，畫(huà)網(wǎng)格精確測量管壁厚度，以確定內腐蝕缺陷位置。

4 結語(yǔ)

基于幾何測量微積分的缺陷定位方法現場(chǎng)操作簡(jiǎn)單，所用工具只需要50米皮尺和兩根帶有刻度的5米標桿。經(jīng)現場(chǎng)實(shí)際應用，誤差比常規的直接測量法明顯降低，尤其是距離內檢測缺陷參考特征較遠的位置，效果更加明顯。相比較而言，現場(chǎng)應用時(shí)采用平行四邊形法更加便捷，準確性更高。

同時(shí)，間隔測量的距離越短，則定位誤差也越小，但是測量的工作量相應增加。對于開(kāi)挖量大或者地形復雜的缺陷位置，應加密測量間隔，從而減少開(kāi)挖量，降低開(kāi)挖成本。如果管道內檢測結果能夠提供冷彎彎管的詳細信息，那么該方法的使用效果還會(huì )進(jìn)一步提高。

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作者：戴聯(lián)雙，男，主要從事管道風(fēng)險評價(jià)、管道內檢測和清管等完整性管理工作。