长输油气管道漏磁内检测技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘斌，杨理践 著

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• 管道检测
• 漏磁检测
• 油气管道
• 无损检测
• 管道安全
• 长输管道
• 内壁检测
• 磁性记忆
• 腐蚀检测
• 管道维护

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111557128

版次：1

商品编码：12232051

品牌：机工出版

包装：精装

丛书名： “十二五”国家重点图书出版规划项目 现代电磁无损检测学术丛书

开本：16开

出版时间：2017-11-01

用纸：胶版纸

页数：244

内容简介

无损检测是现代工业进步与发展的质量保证。无损检测集成技术能综合多种无损检测方法的优点，有效提高检测精度和效率。本书基于著作者多年的研究与工程应用成果，系统介绍了电磁无损检测集成技术的基本原理、系统组成、信号处理与分析以及从仪器集成到结合机电一体化集成技术的新自动化集成无损检测的研究进展，针对不同材料、机械构件研制的多种检测方法的组合与集成系统及其在冶金、核电、铁路及航空方面的应用，展示了自动化集成无损检测系统研制与工业应用的广阔前景。可供高等院校无损检测专业研究生、教师和相关领域及学科的技术研究人员阅读、参考。

目录

序1
序2
前言
第1章管道漏磁内检测基础知识1
1.1管道基本概念1
1.2长输油气管道腐蚀及其防护1
1.3管道漏磁内检测技术的发展状况2
1.4漏磁检测原理4
1.4.1缺陷漏磁场的形成机理4
1.4.2缺陷漏磁场的分布6
1.5漏磁检测的磁化技术7
1.5.1磁化方式7
1.5.2磁化强度的选择7
1.6漏磁场信号的测量8
1.6.1基本要求8
1.6.2磁测量元件9
第2章管道漏磁内检测系统11
2.1管道漏磁内检测技术11
2.2管道漏磁内检测系统概述11
2.2.1管道漏磁内检测系统的基本组成11
2.2.2管道漏磁内检测系统的特点12
2.2.3管道漏磁内检测装置的要求13
2.2.4管道漏磁内检测装置的技术指标13
2.3管道漏磁内检测装置机械设计14
2.3.1总体机械结构14
2.3.2部件功能14
2.4检测装置的可靠性工艺17
2.4.1装置的密封及耐压工艺17
2.4.2检测装置的耐温及耐油工艺18
2.4.3消除影响被测磁场分布因素的工艺措施19
第3章管道轴向励磁漏磁内检测技术20
3.1管道轴向励磁方式检测原理20
3.2管道轴向励磁漏磁检测信号特征及影响因素20
3.2.1漏磁信号特征量的定义与提取21
3.2.2缺陷长度对漏磁信号的影响22
3.2.3缺陷深度对漏磁信号的影响24
3.2.4传感器提离值对漏磁信号的影响26
3.2.5磁化器提离值对漏磁信号的影响28
3.2.6共同发生提离值对漏磁信号的影响29
3.2.7不同类型提离值对漏磁信号的影响30
3.2.8焊缝对漏磁信号的影响31
3.2.9检测器运行速度对漏磁信号的影响32
3.3轴向励磁实验结果及分析33
3.3.1不同类型缺陷的对比33
3.3.2不同宽度缺陷的对比35
3.3.3不同深度缺陷的对比35
3.3.4不同长度缺陷的对比37
3.3.5螺旋焊缝信号分析39
第4章管道周向励磁漏磁内检测技术41
4.1管道周向励磁检测方法的检测原理41
4.2磁化系统优化设计42
4.2.1磁化器结构42
4.2.2等效磁回路44
4.2.3磁回路计算程序设计45
4.2.4永磁体参数46
4.3管道周向励磁漏磁检测信号特征及影响因素48
4.3.1漏磁信号及其特征量定义48
4.3.2缺陷距磁极的距离对漏磁信号的影响49
4.3.3缺陷深度对漏磁信号的影响54
4.3.4缺陷周向宽度对漏磁信号的影响56
4.3.5缺陷轴向长度对漏磁信号的影响58
4.4 缺陷参数定量化研究60
4.4.1多元回归分析理论61
4.4.2缺陷宽度的量化61
4.4.3缺陷长度的量化61
4.4.4缺陷深度的量化62
第5章管道磁记忆应力内检测技术63
5.1力-磁耦合模型的建立63
5.2力-磁耦合关系的计算64
5.2.1力-磁耦合关系的计算方法64
5.2.2力-磁耦合关系基态特性计算64
5.2.3计算结果与讨论65
5.3磁记忆效应影响因素的研究68
5.3.1掺杂效应的影响68
5.3.2晶格畸变的影响69
5.3.3外界磁场作用的影响70
第6章漏磁内检测器速度控制技术71
6.1气体管道的结构特点71
6.2内检测器与加速度计72
6.3加速度控制系统模型72
6.3.1水平直管道中的加速度控制系统模型72
6.3.2坡道上升管道中的加速度控制系统模型74
6.3.3坡道下降管道中的加速度控制系统模型75
6.3.4垂直上升管道中的加速度控制系统模型75
6.3.5垂直下降管道中的加速度控制系统模型76
6.4控制算法介绍76
6.4.1PID控制76
6.4.2模糊逻辑系统的结构77
6.4.3T-S模糊模型78
6.5速度控制器设计79
6.5.1PI速度控制器79
6.5.2T-S模糊模型确定PI速度控制器的参数81
6.6仿真计算83
第7章管道惯性测绘内检测技术84
7.1管道惯性测绘内检测技术基础84
7.1.1惯性技术概述84
7.1.2管道惯性测绘技术的发展86
7.1.3管道惯性测绘内检测的工程解决方案87
7.2管道惯性测绘内检测关键技术88
7.2.1参考坐标系及坐标转换方法88
7.2.2捷联惯性导航技术92
7.2.3捷联惯性导航初始对准算法99
7.2.4捷联惯性导航系统的卡尔曼滤波方程101
7.2.5捷联惯性导航系统/里程轮组合导航系统的信息融合109
7.2.6管道地理坐标的终止点校正算法111
7.2.7磁标记在长输管道内检测中的应用114
7.2.8IMU传感器原始数据去噪效果的评价方法117
7.3管道惯性测绘内检测典型工程实验118
7.3.1实验系统概述118
7.3.2典型实验及简要分析119
第8章管道漏磁内检测数据处理方法127
8.1基于FPGA的多通道高速数据采集系统127
8.1.1现场可编程逻辑门阵列（FPGA）的特点和设计流程127
8.1.2基于FPGA的多通道高速数据采集系统概述131
8.1.3系统硬件设计132
8.2数据压缩方法135
8.2.1数据压缩方法分析135
8.2.2编码的基本理论和实现方法138
8.2.3管道漏磁检测数据的检测无损压缩方法146
8.2.4压缩算法的FPGA实现152第9章管道漏磁内检测缺陷量化方法155
9.1漏磁内检测中的正问题和反问题155
9.2多变量统计分析方法156
9.2.1曲线拟合基本理论156
9.2.2管道漏磁曲线拟合的MATLAB实现159
9.2.3共轭梯度迭代法在管道漏磁内检测缺陷量化中的应用163
9.3神经网络量化方法168
9.3.1BP神经网络的结构及算法168
9.3.2基于BP神经网络的缺陷量化170
9.4支持向量机量化方法171
9.4.1支持向量机基础理论171
9.4.2LIBSVM支持向量机工具179
9.4.3支持向量机缺陷量化179
第10章管道漏磁内检测工程项目的实施182
10.1内检测器检测作业182
10.1.1检测前的准备工作182
10.1.2内检

前言/序言

管道运输是国际油气运输的主要方式之一，具有运量大、不受气候和地面其他因素限制、可连续作业以及成本低等优点。自1865年美国宾夕法尼亚州建成世界上第一条输油管道至今，管道运输业已有一百多年的历史。随着世界各国对能源需求的增加，长输油气管道的建设呈持续高速发展的趋势，目前全球运行的管道已经超过350万km，如果取赤道周长为40075��04km，那么油气管道可绕地球近90圈，其中北美洲管线最密，约为240万km。我国油气管道规模的快速发展，对油气管道完整性体系法规的逐渐健全需求更为迫切；我国在役长距离油气输送管道总长为4万余公里，在建和拟建管道长达近万公里。全球每天有近4000万桶原油经海上运输通道或石油管道被运往世界各地，如果再算上天然气的运输管道，可以说这些海上通道及陆地管道是世界的“动脉血管”。过去，曼德海峡、霍尔木兹海峡、博斯普鲁斯海峡、马六甲海峡、苏伊士运河、巴拿马运河这六大自然或人工运输通道是“动脉血管”中的关键节点，但随着各国能源需求的增加，六大通道早已超负荷运转，油气管道开始成为“动脉血管”新的组成部分。管道运输在创造巨大经济效益的同时，层出不穷的管道泄漏等事故也给国家财产、人民生命安全带来了巨大威胁。所以，安全问题自始至终都是油气管道输送行业最为关键、首要解决的问题，它直接影响国民经济运行的稳定性，世界各国对此均极为重视。国际上已有相关立法，明确了应用内检测方法进行管道检测，确定管道的变形、腐蚀、裂纹、缺陷程度，为管道运行、维护、安全评价提供科学依据。我国实施的SY 6186—2007《石油天然气管道安全规程》中规定，对管道外部一年至少检测一次，由运营单位的专业技术人员进行。对新建管道应在投产后3年内进行首次全面检验，以后根据检验报告和管道安全运行状况确定检验周期。长输油气管道漏磁内检测技术在国际上属于垄断技术，被美国GE-PII和德国ROSEN等公司所垄断，国际上只有少数几家公司掌握该项技术，在国内该技术领域已得到了较广泛的关注，在一些大学和研究机构已开展该技术的研究。本书作者所在的研究团队经过不懈努力，已经突破国外技术封锁，开发了拥有自主知识产权的“长输油气管道漏磁内检测系统”，在大庆油田、吉林油田、新疆油田、四川气田及“西气东输”工程中得到了推广应用，前后共完成近万公里的管道内检测工程，创造了良好的经济效益和社会效益。本书针对国际油气管道内检测行业关注的前沿问题，系统地介绍了长输油气管道漏磁内检测技术。主要内容包括管道漏磁内检测基础知识、管道漏磁内检测系统、管道轴向励磁和周向励磁漏磁内检测技术、管道磁记忆应力内检测技术、漏磁内检测器速度控制技术、管道惯性测绘内检测技术、管道漏磁内检测数据处理方法、管道漏磁内检测缺陷量化方法、管道漏磁内检测工程项目的实施以及基于漏磁内检测的长输油气管道评价技术。希望本书能够为油气管道运营、维护、检测的工程技术人员，以及电磁无损检测相关技术和工程人员提供参考。本书编写过程中，得到国家自然科学基金委员会的资助，亦获得了中国石油天然气集团公司、中国石油化工集团公司、中国海洋石油总公司和中国特种设备检测研究院等相关单位的支持，书中部分内容来源于作者指导的硕士研究生、博士研究生学位论文，在此一并表示衷心的感谢！
作者

《油气管道安全监测与风险评估》 简介： 本书系统阐述了油气管道安全运行的关键技术与管理理念。管道作为长距离、大容量的能源输送动脉，其安全稳定运行直接关系到国家能源安全和社会稳定。本书聚焦于油气管道从设计、建造、运行到维护的全生命周期内的安全监测与风险评估，旨在为相关从业人员提供一套全面、深入的理论指导和实践参考。 第一部分：油气管道安全运行基础 本部分深入剖析了油气管道安全运行的基本原理。首先，从流体力学、材料科学和土木工程的角度，详细讲解了管道结构受力分析、介质流动特性以及外部环境对管道的影响。其次，系统介绍了油气管道的常见失效模式，包括但不限于腐蚀（内腐蚀、外腐蚀）、机械损伤（外力破坏、疲劳裂纹）、材料缺陷、连接失效以及运行操作失误等。每种失效模式都配以详细的机理分析和案例说明，帮助读者建立对管道潜在风险的直观认知。最后，本书强调了管道安全管理的重要性，探讨了国际通行的安全管理体系和标准，如API、ASME等，并结合国内实际情况，提出了建立健全油气管道安全管理制度的建议。 第二部分：油气管道安全监测技术 本部分是本书的核心内容，全面梳理了当前油气管道安全监测的主要技术手段。 在线监测技术： 压力监测与流量监测： 详细介绍各种压力传感器和流量计的原理、选型、安装与维护，以及如何通过异常压力和流量波动识别潜在泄漏点。 温度监测： 阐述温度监测技术在识别异常升温（可能由摩擦或能量聚集引起）或降温（可能由物料变化引起）中的作用。 声学监测： 深入讲解声学传感器的原理，包括微弱泄漏产生的声波特征、信号处理方法，以及如何利用声学阵列实现泄漏点的精确定位。 振动监测： 分析管道系统在正常运行和异常工况下的振动特征，介绍如何利用振动传感器监测轴承磨损、密封泄漏等设备故障，以及外部环境因素（如地质活动）对管道振动的影响。 位移监测： 探讨了位移监测技术在识别管道变形、沉降、滑坡等潜在危险方面的应用，介绍各种位移测量方法，如GPS、InSAR等。 电化学监测： 详细阐述了电化学技术在腐蚀监测中的应用，包括腐蚀电位法、线性极化法等，以及如何通过监测腐蚀电流和电位变化来评估管道腐蚀速率。 离线检测技术（巡检技术）： 智能内检测（爬行器技术）： 详细介绍各种类型智能内检测器（PIG）的工作原理，包括超声波检测（UT）、涡流检测（ET）、磁粉检测（MT）等，重点分析它们在检测管道壁厚减薄、腐蚀坑、裂纹、椭圆度变形等缺陷方面的优势与局限性。 外检测技术： 管道巡检机器人： 介绍用于地面和水下管道巡检的机器人技术，包括其搭载的传感器（如高清摄像头、激光雷达）和数据采集能力。 无人机巡检： 详细阐述了无人机搭载可见光、红外、高光谱等传感器在管线走廊状态监测、异常地面形变、植被覆盖情况、第三方施工作业等方面的应用。 地面巡检： 涵盖了人工目视检查、地面磁力计、电法等传统巡检方法，并分析了其在特定场景下的作用。 第三方侵入监测： 重点关注如何通过监测第三方施工作业（如挖掘、钻孔）对管道可能造成的潜在威胁，并介绍相关的监测和预警措施。 第三部分：油气管道风险评估与管理 本部分将安全监测技术与风险管理理念相结合，构建了油气管道的全方位风险评估和管理框架。 风险识别： 基于第一部分对失效模式的分析，结合第二部分监测技术的应用，详细讲解如何系统性地识别管道运行过程中可能存在的各种风险因素，包括自然风险、人为风险和设备风险。 风险分析： 介绍定量和定性风险分析方法，如故障树分析（FTA）、事件树分析（ETA）、层次分析法（AHP）等，以及如何基于监测数据评估风险发生的概率和后果的严重性。 风险评估： 阐述如何综合运用风险分析结果，对不同风险等级进行划分，并确定风险的优先管控顺序。 风险控制与应急响应： 提出了一系列风险控制策略，包括预防性维护、加强监测、工艺优化、安全教育等。同时，详细介绍了油气管道泄漏事故的应急响应预案编制、演练和执行流程，包括泄漏点的隔离、泄漏物的控制、环境污染的治理以及人员疏散等。 数据融合与智能化管理： 探讨了将来自不同监测技术的海量数据进行融合分析，利用大数据和人工智能技术（如机器学习、深度学习）构建管道健康监测与风险预警平台，实现对管道运行状态的实时感知、趋势预测和智能化决策。 第四部分：未来发展趋势 本部分展望了油气管道安全监测与风险评估领域的前沿技术和发展方向，包括但不限于： 新型传感技术的研发与应用： 如微机电系统（MEMS）传感器、生物传感器等在管道健康监测中的潜力。 数字孪生技术在管道管理中的应用： 构建高精度数字孪生模型，实现对管道运行状态的实时仿真和预测。 区块链技术在管道安全数据管理中的应用： 提升数据安全性和可追溯性。 人工智能在异常行为模式识别和预测性维护中的深化应用。 本书内容结构清晰，语言严谨，理论联系实际，旨在为油气管道行业的科研人员、工程师、管理者以及相关院校师生提供一本具有重要参考价值的著作。通过掌握本书所介绍的知识和技术，能够有效提升油气管道的安全运行水平，降低事故发生率，保障国家能源供应的稳定与安全。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书在很大程度上颠覆了我原有的认知。作者以一种非常独特的视角，审视了某个领域的发展历程，并从中提炼出了一些深刻的洞见。他的论证过程严谨而有力，每一个结论都建立在坚实的基础之上。我尤其欣赏作者在讨论不同流派观点时的开放性。他能够公正地呈现各种理论的优点和缺点，并鼓励读者进行独立的思考和判断。书中对历史事件的梳理也十分清晰，让我能够清晰地看到事物的发展脉络。我曾经在阅读过程中，反复回溯书中提及的历史背景，每一次都能从中获得新的理解。而且，作者的语言风格既有学者的严谨，又富有感染力，仿佛在与读者进行一场深入的对话。他能够将抽象的理论与生动的故事相结合，让整个阅读过程充满趣味性。这本书不仅仅是知识的传递，它更是一种思想的启迪，让我对问题有了更深层次的思考。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最深刻的印象，是其严谨的逻辑和深刻的洞察力。作者以一种宏观的视角，梳理了某个领域的发展脉络，并从中提炼出了一些普遍性的规律。他对每一个理论的阐释都力求做到精准，同时又辅以大量生动形象的例子，让读者在理解抽象概念时更加得心应手。我尤其喜欢作者在分析某个技术难题时，所展现出的那种化繁为简的能力。他能够用最简洁的语言，揭示问题的本质。书中引用的数据和文献都极其扎实，每一项都经过严格的考证，为作者的论点提供了有力的支撑。我曾经花费大量时间去查阅书中提及的一些重要文献，发现其准确性令人惊叹。而且，作者在写作时，始终保持着一种对科学的敬畏之心，他既不妄下结论，也不故弄玄虚，只是客观地展现事实。这本书不仅仅是知识的罗列，它更像是一次思想的洗礼，让我对科学研究有了新的认识。

评分☆☆☆☆☆

初次接触这本书，就被其深刻的内涵所吸引。作者的文字功底非凡，能够将复杂的技术问题讲得透彻而引人入胜。他对每一个概念的解释都力求做到极致的清晰，同时又辅以大量图表和实例，让读者能够直观地理解。我尤其欣赏作者在处理某个争议性问题时的态度。他能够充分听取各方观点，并在此基础上形成自己独特的见解，既不偏激也不回避。书中对历史案例的分析也十分到位，让我能够深刻理解技术发展背后的逻辑。我曾经在阅读过程中，反复推敲作者对历史事件的解读，并从中获得新的思考。而且，作者在行文中，始终保持着一种对真理的追求，他既不夸大也不贬低，只是客观地呈现事实。这本书不仅仅是一本技术书籍，它更是一次智识的探索，让我对知识的本质有了更深的理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉，就像是踏上了一段充满惊喜的发现之旅。作者的文字中充满了智慧的火花，每一次阅读都能从中获得新的启发。他对问题的分析可谓是鞭辟入里，总能直指核心，揭示隐藏在现象背后的本质。我特别喜欢他在讲解某个技术难题时，所采用的那种化繁为简的叙述方式。他能够用最通俗易懂的语言，解释最复杂的概念，让读者在轻松愉悦的氛围中掌握知识。书中引用的数据和图表也十分详实，每一项都经过严谨的考证，为作者的论点提供了强有力的支撑。我曾经花费大量时间去核对其中一些关键数据，发现其准确度令人惊叹。而且，作者在写作时，始终保持着一种对知识的敬畏之心，他既不夸大其词，也不故弄玄虚，只是脚踏实地地展现事实和逻辑。这种真诚的态度，让我对这本书充满了信任。这本书不仅仅是知识的载体，它更像是一面镜子，让我看到了自己在某个领域的不足，并激励我不断学习和进步。

评分☆☆☆☆☆

这本著作带给我的震撼，难以用简单的语言来形容。作者仿佛是一位经验丰富的向导，带领我在知识的迷宫中穿梭，却总能找到最清晰的路径。他对每一个概念的阐释都力求做到极致的精准，同时又辅以大量生动翔实的例子，使得即便是最晦涩的理论，也能被读者轻松理解。我尤其赞赏作者在探讨某个前沿技术时，所展现出的前瞻性和洞察力。他不仅分析了该技术的现状，更大胆预测了其未来的发展方向，并给出了极具参考价值的建议。这种“知其然，更知其所以然”的治学态度，在当今浮躁的学术界实属难得。书中构建的知识框架非常完整，从基础理论到高级应用，层层递进，环环相扣，形成了一个有机的整体。我常常在阅读过程中，脑海中会浮现出清晰的脉络图，这得益于作者逻辑清晰的论述和条理分明的结构。而且，作者在引用他人的研究成果时，总是能够做到恰如其分，既尊重了前人的贡献，又在此基础上提出了自己的独到见解。这本书不仅拓宽了我的知识面，更激发了我对未知领域的好奇心和探索欲。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的，是一种沉浸式的学习体验。作者的笔触细腻而富有力量，能够将复杂的概念娓娓道来。我常常被书中那些精辟的分析和独到的见解所吸引。他在论述某个技术原理时，运用了大量的类比和比喻，这些都极大地帮助我理解了抽象的知识。我尤其喜欢书中关于某个关键转折点的论述，作者将其描绘得栩栩如生，仿佛我亲身经历了那个历史时刻。书中对各个技术流派的比较也十分客观，让我能够清晰地认识到它们之间的异同。我曾经在阅读过程中，反复思考作者提出的不同观点，并试图找出其中的关联。而且，作者在结尾部分对未来发展的预测，更是充满了智慧和远见，为我指明了前进的方向。这本书不仅仅是知识的集合，它更像是一位智者，在与我分享他的智慧和经验。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的经历，如同在浩瀚的海洋中探索沉没的宝藏，每一次的发现都令人欣喜若狂。作者以一种近乎诗意的笔触，将枯燥的技术原理描绘得引人入胜。我常常被书中那些精妙的构思和巧妙的逻辑所折服。尤其是在讲述某个复杂算法的推导过程时，作者循序渐进，层层递进，仿佛一位技艺精湛的匠人，将一块璞玉雕琢成一件艺术品。书中穿插的案例分析更是点睛之笔，它们将理论知识与实际应用紧密结合，让读者能够清晰地看到技术是如何在现实世界中发挥作用的。我特别欣赏作者在讨论不同技术方案时的辩证思维，他不仅列举了各种方案的优缺点，更深入分析了它们适用的场景和潜在的风险。这种全面而深入的分析，让我对整个技术领域有了更深刻的理解。而且，作者的语言风格非常独特，既有学术的严谨，又不失人文的关怀。在阅读过程中，我不仅学到了知识，更感受到了作者对科学探索的热情和执着。这本书不仅仅是一本技术专著，它更是一次精神的洗礼，让我对知识的追求有了新的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我的，是一种知识的升华和视野的开阔。作者的写作风格既有学术的严谨，又不失人文的温度。他对每一个问题的剖析都力求做到深入透彻，同时又辅以大量生动形象的语言，让整个阅读过程充满乐趣。我特别喜欢作者在探讨某个新兴技术时，所展现出的那种前瞻性和洞察力。他不仅分析了该技术的现状，更大胆预测了其未来的发展趋势，并给出了极具参考价值的建议。书中对历史背景的铺垫也十分到位，让我能够清晰地认识到技术发展的必然性。我曾经在阅读过程中，反复回味作者对历史事件的梳理，并从中获得新的启发。而且，作者在行文中，始终保持着一种对知识的赤诚之心，他既不炫技，也不卖弄，只是脚踏实地地展现事实和逻辑。这本书不仅仅是一本技术专著，它更像是一位良师益友，在指引我不断探索知识的海洋。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

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