冲击载荷下含腐蚀缺陷的海底管道损伤分析 被引量：3

1

作者 任涛 郑吉霖 +1 位作者 曾威 刘强 《石油机械》 北大核心 2024年第9期67-73,共7页

针对海底油气管道因冲击和腐蚀易造成管道损伤破坏的问题,基于耦合欧拉-拉格朗日算法(CEL)建立坠物-腐蚀管道-海床土体冲击有限元模型,分析了坠物质量、速度、埋深和腐蚀深度对含腐蚀缺陷管道损伤的影响,并与未腐蚀的完整管道进行了对... 针对海底油气管道因冲击和腐蚀易造成管道损伤破坏的问题,基于耦合欧拉-拉格朗日算法(CEL)建立坠物-腐蚀管道-海床土体冲击有限元模型,分析了坠物质量、速度、埋深和腐蚀深度对含腐蚀缺陷管道损伤的影响,并与未腐蚀的完整管道进行了对比。以此为基础,分析了内压和腐蚀深度对撞击后的腐蚀管道应力的影响规律。研究结果表明:含腐蚀缺陷管道受冲击损伤程度均大于完整管道,同等撞击速度、质量和埋深下,冲击损伤值最大分别相差68.6%、14.3%和194.7%;撞击后的腐蚀管道和完整管道最大等效应力均随内压增加而增大,同等内压等效应力值最大相差50.4%;同等腐蚀深度下,未撞击腐蚀管道和撞击后腐蚀管道等效应力值最大相差11.7%。这表明海底油气管道冲击损伤分析应考虑腐蚀缺陷的影响。研究方法及结果可为海底油气管道冲击损伤分析与评价提供参考。 展开更多

关键词 海底管道 腐蚀管道 冲击载荷 冲击损伤 管道损伤 有限元模型

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基于反褶积与编码激励的长输管道损伤检测 被引量：3

2

作者 耿艳峰 王丹 华陈权 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期130-135,194,共6页

制约应力波导波技术应用于长输管道损伤检测的两个主要原因是信号处理技术和导波激励技术,针对应力波频散效应和外界噪声干扰使得管道损伤检测定位精度低的问题,采用了基于子波估计的反褶积技术处理管道导波测量数据。数值模拟和试验结... 制约应力波导波技术应用于长输管道损伤检测的两个主要原因是信号处理技术和导波激励技术,针对应力波频散效应和外界噪声干扰使得管道损伤检测定位精度低的问题,采用了基于子波估计的反褶积技术处理管道导波测量数据。数值模拟和试验结果均表明,该方法可以有效地抑制导波频散,提高了管道损伤检测的定位精度。针对单一激励能量有限、检测信号的信噪比低等问题,采用了编码激励技术,设计了两种不同的编码激励信号,并将其应用到管道纵向导波传播模型中。数值模拟结果表明,编码激励技术能够有效地提高管道损伤检测的抗干扰能力和分辨率。 展开更多

关键词 管道损伤检测 子波估计 反褶积 编码激励

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导波技术在管道损伤检测中的应用研究述评 被引量：10

3

作者 徐柳娟 王秋萍 《人民黄河》 CAS 北大核心 2013年第3期124-126,130,共4页

导波技术在管道损伤检测领域具有良好的应用前景,国内外许多学者对其进行了大量的研究。介绍了导波传播特性、导波模式及检测管道损伤的原理、频率的选择、试验方法、信号处理与特征提取方法及有限元数值模拟方法等。导波检测技术虽然... 导波技术在管道损伤检测领域具有良好的应用前景,国内外许多学者对其进行了大量的研究。介绍了导波传播特性、导波模式及检测管道损伤的原理、频率的选择、试验方法、信号处理与特征提取方法及有限元数值模拟方法等。导波检测技术虽然在管道损伤检测领域有其显著的优势,但存在导波对金属周向缺损面积小的缺陷及轴向裂纹不敏感,在管道中的吸收衰减、频散衰减、剪切衰减现象制约着在长距离管道检测中的应用等问题。在总结分析前人研究工作的基础上,认为利用10～20 kHz的低频导波对管道损伤进行检测,并应用ANSYS有限元分析软件,通过对接收信号的分析便可准确定位缺陷。 展开更多

关键词 导波技术 管道损伤检测 有限元数值模拟

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坠物撞击海底管道损伤的BP神经网络预测模型 被引量：2

4

作者 张春会 赵文豪 +5 位作者 田英辉 牛习现 王乐 黄鑫 佘虹宇 齐晓亮 《河北科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第5期502-512,共11页

为预测坠物撞击饱和黏土海床上海底管道的损伤,建立了坠物撞击下饱和黏土海床与海底管道相互作用的动力有限元模型,结合海底管道实际工作条件的变化范围,分析坠物撞击能量、管道直径、壁厚、钢材等级、内压、海床土不排水抗剪强度6个参... 为预测坠物撞击饱和黏土海床上海底管道的损伤,建立了坠物撞击下饱和黏土海床与海底管道相互作用的动力有限元模型,结合海底管道实际工作条件的变化范围,分析坠物撞击能量、管道直径、壁厚、钢材等级、内压、海床土不排水抗剪强度6个参数对海底管道损伤的影响规律,将6个参数作为输入层参数,以管道损伤作为输出参数,将数值模拟结果作为训练样本,通过学习和训练构建形成了海底管道损伤预测的BP神经网络模型。研究结果表明:坠物撞击能量越大,管道损伤越大,管道损伤增长速率随坠物撞击能量的增大而趋缓;管道直径、壁厚、内压、管道屈服强度增加,管道损伤减小;饱和黏土海床不排水抗剪强度越大,管道损伤越大。建立的海底管道损伤BP神经网络预测模型,仅需要坠物撞击能量、管道直径、壁厚、钢材等级、内压和海床土不排水抗剪强度6个参数,模型简单、便捷,能够较好地预测饱和黏土海床海底管道受坠物撞击的损伤,数值算例涵盖了常见饱和黏土海床海底管道的工作条件,具有很好的适用性,为海底管道损伤预测提供了新思路。 展开更多

关键词 海洋工程 海底管道损伤 坠物撞击 BP神经网络 预测模型 饱和黏土海床 不排水抗剪强度

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改进VMD钢质管道损伤信号提取算法研究 被引量：9

5

作者 句海洋 王新华 赵以振 《中国测试》 CAS 北大核心 2020年第5期100-107,共8页

埋地钢质管道非开挖管体缺陷检测是管道检测领域中长期存在的一个难点,而实现对缺陷有效识别的前提是管道损伤信号的精准提取,针对管道缺陷信号特征提出一种改进的变分模态分解(VMD)算法。该算法采用近似熵噪声抑制方法提升VMD对特征信... 埋地钢质管道非开挖管体缺陷检测是管道检测领域中长期存在的一个难点,而实现对缺陷有效识别的前提是管道损伤信号的精准提取,针对管道缺陷信号特征提出一种改进的变分模态分解(VMD)算法。该算法采用近似熵噪声抑制方法提升VMD对特征信号的提取效果,进一步用尺度空间算法对VMD的设定参数进行优化并对其抗噪性能进行比较分析,最后通过能量梯度算子实现对缺陷信号的识别。结果表明:改进后的VMD算法可实现对管道损伤信号的有效提取,滤波性能和计算效率方面优于原VMD算法。该方法已经成功通过实验室验证,并成功应用于华北某油田的工程领域检测,为埋地钢质管道非开挖管体缺陷被动式检测提供一种有效途径。 展开更多

关键词 管道损伤 信号提取 变分模态分解 非开挖 近似熵 尺度空间

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基于IPSO-BP神经网络的管道损伤检测方法 被引量：3

6

作者 吴磊 梅江涛 赵硕 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2022年第7期44-49,共6页

为了更高效准确地对流质输送管道进行损伤检测,结合改进粒子群算法和误差反向传播神经网络,提出了一种IPSO-BP神经网络模型,并以IPSO-BP网络和IPSO算法建立损伤位置和损伤程度识别器。针对管道损伤检测问题,提出以曲率模态和位移模态为... 为了更高效准确地对流质输送管道进行损伤检测,结合改进粒子群算法和误差反向传播神经网络,提出了一种IPSO-BP神经网络模型,并以IPSO-BP网络和IPSO算法建立损伤位置和损伤程度识别器。针对管道损伤检测问题,提出以曲率模态和位移模态为输入特征参数,由损伤位置识别器、损伤程度识别器构成的管道结构损伤识别模型。基于管道的特定工况,对不同损伤状态下的管道进行模态分析和静力学分析,得到共100组训练样本和12组测试样本,利用IPSO-BP神经网络进行结构损伤识别模型的训练和测试。结果表明:提出的基于IPSO-BP神经网络的管道损伤识别模型对损伤位置的识别准确率为100%,损伤程度误差率低于5%,该模型为各种工况下的管道损伤检测提供了一类快速准确的方法。 展开更多

关键词 粒子群优化算法 BP神经网络 管道损伤检测 曲率模态 位移模态

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点载荷作用下聚乙烯燃气管道的损伤分析

7

作者 蒲强 何霞 +1 位作者 王国荣 胡刚 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期67-72,共6页

通过单轴拉伸试验获得了聚乙烯(PE)材料弹性及屈服参数。建立了点载荷下的管-土有限元模型,研究了埋地燃气PE在点载荷下的力学响应,分析了点载荷尺寸、管道内压及管道直径的影响。基于DFDI(ductile failure damage indicator)模型,结合... 通过单轴拉伸试验获得了聚乙烯(PE)材料弹性及屈服参数。建立了点载荷下的管-土有限元模型,研究了埋地燃气PE在点载荷下的力学响应,分析了点载荷尺寸、管道内压及管道直径的影响。基于DFDI(ductile failure damage indicator)模型,结合有限元仿真结果,对点载荷下的PE管进行了定量损伤计算。结果表明,与无点载荷管道的损伤结果对比可知,点载荷的存在增大了管道损伤;管道内压变化时管道损伤变化较大;管道直径变化时对PE管损伤影响较小,各管径下的损伤值都比较接近。 展开更多

关键词 聚乙烯 燃气管道 点载荷 DFDI模型 管道损伤

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浆体管道输送动态粘弹效应及管路损伤分析

8

作者 胡华 《金属矿山》 CAS 北大核心 2005年第5期12-15,47,共5页

分析了浆体动态管道输送的粘弹效应,建立了管道输送粘弹塑性流变模型,推导了流变方程,并从粘弹性能量释放对管道的作用力、管道的共振、疲劳损伤等方面分析了粘弹效应对输送管路的损伤破坏作用。研究结论可为浆体输送管路设计、阻力计... 分析了浆体动态管道输送的粘弹效应,建立了管道输送粘弹塑性流变模型,推导了流变方程,并从粘弹性能量释放对管道的作用力、管道的共振、疲劳损伤等方面分析了粘弹效应对输送管路的损伤破坏作用。研究结论可为浆体输送管路设计、阻力计算、管道输送参数优化等提供理论依据;为研究浆体输送中管道损伤破坏问题提供新思路和新方法。 展开更多

关键词 粘弹效应 浆体管道输送 损伤分析 动态 浆体输送 流变模型 粘弹塑性 流变方程 破坏作用 输送管路 疲劳损伤 管路设计 阻力计算 参数优化 破坏问题 管道损伤 作用力 粘弹性 新思路

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空调冷凝器管道激光超声导波跨能量层级映射迁移检测方法

9

作者 洪晓斌 黄刘伟 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期230-238,共9页

空调冷凝器是空调设备的关键部件,其弯管连接部位由于损伤类型多和几何形状复杂等原因造成传统接触式损伤检测手段难以应用,本文提出一种基于能量映射迁移网络的非接触式激光超声导波无损检测方法。首先,通过小波分解提取烧蚀信号和热... 空调冷凝器是空调设备的关键部件,其弯管连接部位由于损伤类型多和几何形状复杂等原因造成传统接触式损伤检测手段难以应用,本文提出一种基于能量映射迁移网络的非接触式激光超声导波无损检测方法。首先,通过小波分解提取烧蚀信号和热弹信号的概貌波形,设计自编码能量映射函数将热弹信号特征空间映射到烧蚀信号特征空间,获得更接近烧蚀信号特征的映射热弹信号。其次,通过能量映射迁移网络对齐映射热弹信号和烧蚀信号特征空间,将网络模型中的域转换误差和样本标签误差之和用作特征空间对齐误差值。最后,对空调冷凝器泄漏、分层和裂纹等损伤进行检测实验验证所提新方法性能,结果表明其损伤识别精度为93.09%,比传统激光热弹激励检测方法提高了7.23%。 展开更多

关键词 空调冷凝器 管道损伤 激光超声导波 深度迁移学习 能量映射

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油气管道第三方施工损伤风险控制方法研究 被引量：15

10

作者 叶冲 蒋宏业 +2 位作者 姚安林 夏庆春 赵新好 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 2013年第8期140-145,共6页

针对当前油气管道运行的现状指出第三方施工损伤风险控制的紧迫性,根据第三方施工损伤风险辨识的内容,以及油气管道第三方施工损伤风险评估中人为因素分析理论,阐述第三方施工损伤风险的影响因素,通过计算各因素的灰色关联度辨识出了第... 针对当前油气管道运行的现状指出第三方施工损伤风险控制的紧迫性,根据第三方施工损伤风险辨识的内容,以及油气管道第三方施工损伤风险评估中人为因素分析理论,阐述第三方施工损伤风险的影响因素,通过计算各因素的灰色关联度辨识出了第三方损伤风险的主控因素,并提出了第三方施工损伤风险控制方法。 展开更多

关键词 管道第三方施工损伤 风险因素辨识 人因因素 灰色关联 控制方法

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压扁阻断对聚乙烯燃气管道力学性能的影响 被引量：3

11

作者 张毅 薛世峰 +2 位作者 韩丽美 刘翠伟 焦俊朋 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期135-142,共8页

压扁阻断是基于聚乙烯(PE)管道良好的韧性而设计的专用管线施工及抢险维修技术,近年来得到了广泛的应用。但是不规范的压扁阻断会引起PE管道损伤,缩短其使用寿命,严重影响燃气管网的安全运行。为了创建安全高效的压扁阻断工艺流程、保... 压扁阻断是基于聚乙烯(PE)管道良好的韧性而设计的专用管线施工及抢险维修技术,近年来得到了广泛的应用。但是不规范的压扁阻断会引起PE管道损伤,缩短其使用寿命,严重影响燃气管网的安全运行。为了创建安全高效的压扁阻断工艺流程、保证PE燃气管道的安全运行,采用实验室试验与有限元模拟相结合的方法,探究了压扁阻断对PE管道力学性能的影响规律,重点分析了挤压速度、管壁压缩率、挤压棒尺寸、管道和挤压棒之间摩擦系数等对管道最大应力和塑性应变的影响情况。研究结果表明:①压扁阻断后的PE管道耳朵处的弹性模量和屈服应力仅为初始值的17%和72%;②管道最大载荷、最大应力和最大塑性应变随挤压速度、管壁压缩率的增大而增大;③减小挤压棒尺寸虽然会降低最大挤压载荷,但却能明显增大管道最大应力和塑性应变;④降低管道和挤压棒之间的摩擦系数有利于减小管道最大应力和塑性应变。结论认为,压扁阻断会引起PE管道力学性能的衰退,建议给压扁阻断后的PE管道尤其是耳朵处施加必要的防护措施;同时,增大挤压工具尺寸、减小管道和挤压棒之间的摩擦系数,可以减小管道应力和塑性应变,有利于PE管道的安全运行。 展开更多

关键词 聚乙烯 燃气管道 压扁阻断 力学性能 管道损伤 有限元模拟 挤压速度 管壁压缩率 摩擦系数 塑性应变

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基于捷联惯导的蛇形管道机器人定位算法 被引量：8

12

作者 张成林 王亚慧 张秋逸 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第12期4872-4878,共7页

为解决蛇形管道探测机器人因处于地下管道,难以定位的问题,基于牛顿第二定律为蛇形管道探测机器人设计了一种高精度的捷联式惯性导航定位系统(strapdown inertial navigation system,SINS)。系统搭载九轴惯性测量器件(inertial measurem... 为解决蛇形管道探测机器人因处于地下管道,难以定位的问题,基于牛顿第二定律为蛇形管道探测机器人设计了一种高精度的捷联式惯性导航定位系统(strapdown inertial navigation system,SINS)。系统搭载九轴惯性测量器件(inertial measurement unit,IMU)对蛇形机器人的加速度及角速率信息进行测量,融合卡尔曼滤波算法对定位系统进行误差补偿,采用四元数法构造捷联式惯性导航系统姿态矩阵进行姿态更新,再积分得到速度和位移。利用MATLAB软件根据上述算法对机器人的速度、位移进行分析计算,并与机器人真实的速度位移做比较,验证算法的可靠性。实验结果表明:所提算法的定位误差最大不超过4.7%,能够为管道探测机器人提供准确地速度和位置信息,具有较高的实用价值和意义。 展开更多

关键词 捷联式惯性导航 管道损伤探测机器人 姿态矩阵 定位系统

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输电线路雷击对临近管道产生的电磁干扰 被引量：1

13

作者 陈玉亮 沈佳园 +1 位作者 张响 李德明 《腐蚀与防护》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期57-64,共8页

高耸的输电线路遭受雷击时产生的雷击电流会漫流到钢制油气管道上或因电磁耦合效应产生较高的感应电压,从而导致员工触电、防腐蚀层损伤或管体烧蚀等危害。梳理了雷击电流对管道影响的评估标准及方法适用性,采用数值模拟和理论分析手段... 高耸的输电线路遭受雷击时产生的雷击电流会漫流到钢制油气管道上或因电磁耦合效应产生较高的感应电压,从而导致员工触电、防腐蚀层损伤或管体烧蚀等危害。梳理了雷击电流对管道影响的评估标准及方法适用性,采用数值模拟和理论分析手段,从人员安全、涂层完整性、管体完整性三方面梳理了雷击干扰下管道风险评估方法,并获得了雷击干扰管道风险定性、定量评估准则。基于风险评估准则,利用数值模拟的办法对案例开展了干扰评估。结果显示:土壤电阻率50Ω·m,距离塔杆接地8.47 m的管道于100 kA雷击干扰下人员安全、防腐蚀层损伤风险小;基于定性风险评估准则,8.47 m间距不满足Mouse离子化安全间距但满足加拿大电力协会(CEA)规定的电弧安全间距,管道损伤风险小;基于定量风险评估准则,管道最大烧蚀深度达0.14 mm(0.88%壁厚),满足管道安全运行强度要求。 展开更多

关键词 雷击干扰 人身安全 防腐蚀层损伤 管道损伤 安全间距

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基于周向SH导波的钢制环氧套筒胶结缺陷检测方法研究

14

作者 张宏远 殷晓康 +2 位作者 赵雨生 袁新安 李伟 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期133-143,共11页

钢制环氧套筒目前已在油气管道损伤修复领域得到广泛应用,其树脂层的胶结质量对管道修复后的补强效果至关重要。对此,本文提出了基于电磁超声周向SH导波的钢制环氧套筒胶结缺陷检测方法。首先,通过建立有限元模型研究了周向SH0模态导波... 钢制环氧套筒目前已在油气管道损伤修复领域得到广泛应用,其树脂层的胶结质量对管道修复后的补强效果至关重要。对此,本文提出了基于电磁超声周向SH导波的钢制环氧套筒胶结缺陷检测方法。首先,通过建立有限元模型研究了周向SH0模态导波在钢制环氧套筒结构中的传播特性;其次,采用有限元仿真与实验研究相结合的方式探究了周向SH0模态导波检测钢制环氧套筒胶结层内预制的阶梯型贯穿空腔缺陷的可行性。仿真和实验结果均表明,SH0模态直达波幅值与空腔宽度基本呈线性正相关,说明该方法可实现对胶结层中贯穿型空腔缺陷的检测,并且可区分空腔大小,验证了所提方法用于检测钢制环氧套筒胶结缺陷的可行性。 展开更多

关键词 钢制环氧套筒 EMAT 周向SH导波 胶结缺陷 管道损伤修复

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轴向中空壁管抗冲击性能试验研究与数值分析 被引量：2

15

作者 牟钊 胡少伟 +3 位作者 单常喜 李原昊 潘福渠 孙海勇 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期240-249,共10页

轴向中空壁管作为一种新型结构壁管,几何构型简单、空间利用率高、且能量耗散性好,近年来在市政工程中得到广泛应用。为研究轴向中空壁管在低速冲击作用下的力学响应和耗能特性,设计了20个试验工况,以落锤冲击试验模拟施工过程中受到的... 轴向中空壁管作为一种新型结构壁管,几何构型简单、空间利用率高、且能量耗散性好,近年来在市政工程中得到广泛应用。为研究轴向中空壁管在低速冲击作用下的力学响应和耗能特性,设计了20个试验工况,以落锤冲击试验模拟施工过程中受到的落石冲击和机械撞击作用,基于量纲分析法提出冲击力峰值的计算方法,通过有限元软件ABAQUS对试验结果进行验证,并根据有限元计算结果分析管道在低速冲击作用下的变形特性和损伤机理。研究表明:数值分析结果与试验结果吻合较好,冲击力时程曲线趋势基本一致,冲击力峰值误差在5%以内。轴向中空壁管具有良好的抗冲击性能,其双壁中空结构具有较好的能量耗散性,落锤与管道接触瞬间会产生较大的冲击力,12.9 kg的落锤从2 m处自由下落冲击管道可产生15.28 kN的冲击力。对比20个试验工况的冲击力峰值试验值与计算值,误差均较小,最大误差为5.8%,即冲击力峰值计算方法准确性较高。随着落锤高度和质量的增加,冲击力峰值增大,损伤区域和凹痕深度也随之增大,最大塑性应变由外壁内侧转移到外壁与加劲肋的连接处,呈现出外壁损伤和加劲肋损伤两种损伤模式。提出的冲击力峰值计算方法和管道塑性损伤规律可以为施工过程中轴向中空壁管在落石冲击和机械撞击作用下的安全评价提供理论依据。 展开更多

关键词 轴向中空壁管 落石冲击 冲击力 有限元 管道损伤

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