歐新偉 陳朋超 王立輝 裴東波

中國(guó)石油管道公司

摘 要： 通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)齊，實(shí)現(xiàn)對(duì)疑似黑口的初步識(shí)別，比對(duì)焊口建設(shè)期底片與內(nèi)檢測(cè)信號(hào)時(shí)鐘方位等信息進(jìn)行精確確認(rèn)。借助坐標(biāo)信息實(shí)現(xiàn)對(duì)疑似黑口定位開(kāi)挖，獲取開(kāi)挖后焊口時(shí)鐘方位信息，計(jì)算交角間距，確定開(kāi)挖焊口的準(zhǔn)確性。通過(guò)整套操作流程，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)疑似黑口的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。

關(guān)鍵詞： 疑似黑口；數(shù)據(jù)對(duì)齊；時(shí)鐘方位；定位

油氣管道進(jìn)行管段焊接時(shí)，要求在管體上給每道焊口刷上唯一編號(hào)，并在施工記錄中記錄該焊口的里程值、管節(jié)長(zhǎng)度、施工日期等相關(guān)信息，便于日后查找、使用。由于各種原因，導(dǎo)致在記錄中部分焊口信息缺失，給管道帶來(lái)潛在安全隱患，這些焊口統(tǒng)稱為疑似黑口。本文通過(guò)對(duì)疑似黑口的識(shí)別研究，提出了疑似黑口的識(shí)別、確認(rèn)方法以及現(xiàn)場(chǎng)定位技術(shù)。

1 疑似黑口的類型及確認(rèn)流程

1.1 疑似黑口的類型

（1）截管

為方便施工，把較長(zhǎng)的管段分為多個(gè)小段即為截管，且截管前后管長(zhǎng)一致（圖 1）。大部分管段在進(jìn)行截管之后，沒(méi)有進(jìn)行正常的無(wú)損檢測(cè)和底片拍攝，沒(méi)有及時(shí)識(shí)別焊接過(guò)程中可能存在的缺陷，對(duì)潛在的風(fēng)險(xiǎn)不能及時(shí)排查，為運(yùn)營(yíng)期管道的安全帶來(lái)隱患。

圖1 截管示意圖

（2）合管

合管指用較長(zhǎng)的管段替換多個(gè)小段，且替換前后管長(zhǎng)一致（圖 2）。合管完成之后如果對(duì)焊口重新進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)和底片拍攝，識(shí)別焊口缺陷，也能消除合管帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 合管示意圖

（3）焊縫缺失

焊縫缺失主要指有內(nèi)檢測(cè)記錄無(wú)施工安裝記錄，無(wú)法通過(guò)焊口編號(hào)查找與之對(duì)應(yīng)的檢測(cè)報(bào)告、 RT射線圖，從管長(zhǎng)上難以判斷（圖 3）。從建設(shè)期數(shù)據(jù)中無(wú)法查找焊口信息，在做內(nèi)檢測(cè)之前對(duì)焊口的質(zhì)量狀況是不確定的。

圖3  焊縫缺失示意圖

1.2疑似黑口的確認(rèn)流程

疑似黑口在正式開(kāi)挖驗(yàn)證之前，需要查找檢測(cè)報(bào)告和底片，確認(rèn)該焊口信息是否存在。①核實(shí)原始施工記錄、無(wú)損檢測(cè)申請(qǐng)（委托單）、無(wú)損檢測(cè)記錄（報(bào)告）、底片上的焊口編號(hào)是否一致，不同資料的時(shí)間關(guān)系是否合乎邏輯并滿足建設(shè)期施工要求。②核實(shí)疑似黑口與上下游焊口同種資料的責(zé)任人是否一致。③核實(shí)施工單位提交底片的交角間距與內(nèi)檢測(cè)信號(hào)交角間距是否一致。如果都能滿足要求，需要對(duì)疑似黑口進(jìn)行銷項(xiàng)，不再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖驗(yàn)證。否則，需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖驗(yàn)證，根據(jù)開(kāi)挖結(jié)果判斷焊口是否屬于黑口（圖 4）。

圖4 疑似黑口識(shí)別和銷項(xiàng)流程

2 數(shù)據(jù)對(duì)齊

數(shù)據(jù)對(duì)齊是將建管數(shù)據(jù)與內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)[1]，以數(shù)據(jù)中相同且固定的特征標(biāo)識(shí)（閥門、三通、彎頭）為起始點(diǎn)，比對(duì)每一根管節(jié)長(zhǎng)度，通過(guò)管長(zhǎng)最小差實(shí)現(xiàn)二者數(shù)據(jù)的對(duì)齊。對(duì)施工記錄、檢測(cè)記錄、監(jiān)理記錄、底片中的焊口信息（如：焊口編號(hào)、施工日期、檢測(cè)日期、監(jiān)理旁站日期等）進(jìn)行一致性和邏輯關(guān)系復(fù)核。數(shù)據(jù)對(duì)齊對(duì)于疑似黑口的準(zhǔn)確定位至關(guān)重要，一旦出錯(cuò)，后續(xù)工作均會(huì)受到影響。在數(shù)據(jù)對(duì)齊表中需要記錄管線名稱、標(biāo)段、壁厚、樁號(hào)里程、管號(hào)、焊口編號(hào)、施工管長(zhǎng)、施工日期，以及內(nèi)檢測(cè)的焊縫編號(hào)、管長(zhǎng)、檢測(cè)里程、設(shè)備和缺陷等信息，從中可以直觀查看施工記錄和內(nèi)檢測(cè)的對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖 5）。

圖5 數(shù)據(jù)對(duì)齊流程

3 時(shí)鐘方位信息提取

在建設(shè)期，按照規(guī)定會(huì)對(duì)每道焊口進(jìn)行RT掃描，作為焊口的信息載體之一[2]。從底片上既能查看焊縫缺陷信息，也會(huì)記載每道焊口上下游管道焊縫與該焊口交點(diǎn)時(shí)鐘方位，通過(guò)時(shí)鐘方位計(jì)算，可以得到焊口交角間距信息。對(duì)于內(nèi)檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)，可以在PipeImage軟件中讀取、識(shí)別，讀取上下游管道螺旋焊縫或直焊縫與環(huán)焊縫的時(shí)鐘方位，通過(guò)計(jì)算交點(diǎn)間距，與建設(shè)期焊口交點(diǎn)間距進(jìn)行比對(duì)，可以精確定位對(duì)應(yīng)關(guān)系。交角間距可通過(guò)下式計(jì)算：

式中： D 為管徑， mm； Δx 為小時(shí)差； Δy 為分鐘差。

通過(guò)計(jì)算如果發(fā)現(xiàn)相鄰幾根管段的螺旋焊縫與環(huán)焊縫交點(diǎn)的交角間距都比較接近，就需要借助相鄰環(huán)焊縫的交角間距信息進(jìn)一步確認(rèn)。

4 現(xiàn)場(chǎng)定位

在確認(rèn)疑似黑口之后，需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖確認(rèn)是否屬于黑口�，F(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖最難的是焊口定位，定位準(zhǔn)確，可以避免誤開(kāi)挖，否則，會(huì)導(dǎo)致過(guò)量開(kāi)挖。在內(nèi)檢測(cè)過(guò)程中，如果同步進(jìn)行了慣性導(dǎo)航測(cè)量，可以得到每個(gè)焊口的坐標(biāo)，并通過(guò)一定的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，把焊口坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到GPS設(shè)備中。現(xiàn)場(chǎng)坐標(biāo)定位，也就是內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)定位。內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)定位實(shí)質(zhì)是采用地面標(biāo)記將長(zhǎng)輸管道分段（1 千米左右），以減少里程輪定位的累積誤差[3-4]。由于檢測(cè)器里程輪打滑[5]及地面地形、作物、建筑物等的影響，利用內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)定位可能會(huì)造成一定偏差[6-8]，實(shí)施過(guò)程中需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況判斷疑似黑口可能偏移的方向�？衫�用管道某些特征點(diǎn)（三通、彎頭、閥門）作為參照物進(jìn)行地面定位，一定程度削減了地面定位的誤差[9-12]。

而沒(méi)有進(jìn)行慣性導(dǎo)航測(cè)量的管線，需要從PipeImage軟件中讀取環(huán)焊縫的里程值，與管道沿線樁號(hào)里程值進(jìn)行比對(duì)，找出與疑似黑口最近的樁號(hào)，根據(jù)里程值差通過(guò)拉尺進(jìn)行查找。如果現(xiàn)場(chǎng)地形條件導(dǎo)致拉尺受限，拉尺的累積誤差加大，則定位誤差較大。此時(shí)，可分析內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)，查找疑似黑口附近的特征點(diǎn)（如彎頭、閥門等），通過(guò)樁號(hào)及距離進(jìn)行初步定位，然后再通過(guò)該特征點(diǎn)與環(huán)焊縫的距離完成疑似黑口的準(zhǔn)確地面定位。

5 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量

為保證開(kāi)挖的準(zhǔn)確性，需要借助每道開(kāi)挖焊口的時(shí)鐘方位信息進(jìn)行確認(rèn)。同時(shí)，由于螺旋焊縫與環(huán)焊縫交點(diǎn)位置的不固定性，給現(xiàn)場(chǎng)讀取交點(diǎn)時(shí)鐘方位帶來(lái)不便。借助螺旋焊縫時(shí)鐘位置和環(huán)焊縫時(shí)鐘位置1 小時(shí)變化情況，通過(guò)推算，可以計(jì)算出時(shí)鐘位置，其計(jì)算公式為：

式中： L 為螺旋焊縫時(shí)鐘位置變化1小時(shí)的軸向距離， mm； L` 為環(huán)焊縫時(shí)鐘位置變化1小時(shí)的環(huán)向長(zhǎng)度， mm； D 為管徑， mm； α 為螺旋焊縫與管道軸向的交角； d 為防腐層厚度， mm。

現(xiàn)場(chǎng)借助拉尺，可準(zhǔn)確定位螺旋焊縫與環(huán)焊縫交點(diǎn)的時(shí)鐘位置。

6 結(jié)論

疑似黑口存在很大安全風(fēng)險(xiǎn)，需要企業(yè)花費(fèi)大量人力、物力進(jìn)行排查，降低其對(duì)管道安全的影響。通過(guò)資料收集、數(shù)據(jù)對(duì)齊、信息提取、開(kāi)挖驗(yàn)證等技術(shù)手段，準(zhǔn)確識(shí)別疑似黑口，進(jìn)而采取措施以保障管道本體安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]沙勝義，項(xiàng)小強(qiáng)，伍曉勇，等.輸油管道環(huán)焊縫超聲波內(nèi)檢測(cè)信號(hào)識(shí)別[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2018，37(7)：757-761.

[2]余海沖，田勇，赫春蕾，等.管道內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)管理[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2012，31( 8) : 569-571．

[3]李睿，馮慶善，張軍政，等.基于慣性導(dǎo)航的管道中心線測(cè)量方法[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2013，32（9）：979-981.

[4]陳建軍，匙勝利.淺析影響管道漏磁腐蝕檢測(cè)器定位精度的因素[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2002，4(6)：42-43.

[5]王金柱，王澤根.油氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)部缺陷定位方法綜述[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2010，32(1)：372-374.

[6]羅會(huì)久，孫斌，陳彬，等.管道內(nèi)檢測(cè)定位準(zhǔn)確性的研究[J].科技信息，2013(6)：455-456.

[7]PETER T，WANG X J. A new method based on ultrasonicguided wave inspection and matching pursuit for evaluatingthe axial severity of pipeline defect[C]. Hongkong：MeetingAcoustical of America，2013：065001.

[8]SLAUGHTER M，HUSS M，ZAKHAROV Y. A pipelineinspection case study：design improvements on a new generationUT in-line inspection crack tool[J]. Pipeline and Gas Journal，2013，240（7）：100-101.

[9]陳健，湯怡，孫雷，等.某河底穿越管道環(huán)焊縫缺陷的安全評(píng)價(jià)[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2014,33(11)：1222-1224.

[10]British Standard Institute.BS 7910-2005 Guide on methods forassessing the acceptability of flaws in metallic structures[S]．London：British Standard，2005．

[11]于東升，羅建國(guó).基于漏磁內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)的管道完整性評(píng)價(jià)[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2014,33(11)：1222-1224.

[12]STEINHUBL S M，MANN D R. Engineering and ultrasonictool run in a natural gas pipeline to detect SCC[C]. Calgary：International Pipeline Conference，2008：761-767.

作者：歐新偉，男， 1984年生，工程師， 2009年畢業(yè)于武漢大學(xué)攝影測(cè)量與遙感專業(yè)，現(xiàn)從事管道完整性管理研究工作。