一种油田集输压力容器不停产检测方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103926322 A (43)申请公布日 2014.07.16 CN 103926322 A (21)申请号 201310008424.8 (22)申请日 2013.01.10 G01N 29/07(2006.01) G01N 29/11(2006.01) G01B 17/02(2006.01) (71)申请人 中国石油天然气股份有限公司 地址 100007 北京市东城区东直门北大街 9 号中国石油大厦 (72)发明人 及德胜 林文华 胡斌 陈廷举 张庆军 黄勇 张霁虹 (74)专利代理机构 北京市中实友知识产权代理 有限责任公司 11013 代理人 张少宏 (54。

2、) 发明名称 一种油田集输压力容器不停产检测方法 (57) 摘要 油田集输压力容器不停产检测方法， 建立了 实际检测过程的使用准则 ： C 扫描用于评估容器 内壁腐蚀和容器壁减薄情况 ； TOFD 用于壁厚 12mm 以上容器本体材质、 环焊缝、 直焊缝的埋藏缺陷和 内外壁开口缺陷尺寸、 位置的确定， 同时检测内壁 腐蚀情况， 内壁腐蚀较严重时以 C 扫描做详细检 测 ； 超声相控阵用于不限定壁厚的埋藏缺陷、 开 口缺陷检测， 用于角焊缝等特殊结构的检测。 本发 明的有益效果 ： 常规检测手段发现的缺陷， 本方 法全部检出， 另外多检出 1 倍数量的尺寸更小的 缺陷 ； 本方法检测出的缺陷尺寸。

3、和位置均为三维 数据， 传统方法检测的一般是二维数据。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103926322 A CN 103926322 A 1/1 页 2 1. 一种油田集输压力容器不停产检测方法， 其特征在于建立了实际检测过程的使用准 则 ： C 扫描用于评估容器内壁腐蚀和容器壁减薄情况 ； TOFD 用于壁厚 12mm 以上容器本体材 质、 环焊缝、 直焊缝的埋藏缺陷和内外壁开口缺陷尺寸、 位置的确定， 同时检测内壁腐蚀情 。

4、况， 内壁腐蚀较严重时以 C 扫描做详细检测 ； 超声相控阵用于不限定壁厚的埋藏缺陷、 开口 缺陷检测， 用于角焊缝等特殊结构的检测。 2. 根据权利要求 1 所述的一种油田集输压力容器不停产检测方法， 其特征在于含有以 下步骤 ； 对油田在用压力容器带压、 不卸料、 不停产的检测， 使用 TOFD、 超声相控阵和 C 扫描无 损检测方法， 进行了固液界面超声信号干扰因素分析、 检测数据处理和缺陷超声信号特征 进行分析 ； 对带压介质降低了内壁缺陷检测灵敏度， 减少底面反射信号的使用和增加透射率， 将 主声束集中于底面的方法步骤， 提高了底面缺陷检出率， 减少了带压介质对声透的影响， 运 用 。

5、TOFD 步骤和相控阵方法 ； 采用 TOFD+ 超声相控阵 +C 扫描的检测步骤， 同时建立了实际检测过程的使用准则 ； C 扫描步骤用于评估容器内壁腐蚀和容器壁减薄情况 ； TOFD 步骤用于壁厚 12mm 以上容器本体材质、 环焊缝、 直焊缝的埋藏缺陷和内外壁开口 缺陷尺寸、 位置的确定， 同时检测内壁腐蚀情况， 内壁腐蚀较严重时以 C 扫描步骤做详细检 测 ； 超声相控阵步骤用于不限定壁厚的埋藏缺陷、 开口缺陷检测， 特别适用于角焊缝等特 殊结构的检测 ； 三种步骤相互补充， 结合资料审查、 宏观检验、 安全附件检验等无损检测以外的手段， 实现油田在用压力容器不停产情况下的安全状况评估。

6、， 完成定期检验工作。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的一种油田集输压力容器不停产检测方法， 其特征在于在 容器不停产情况下进行检测， 然后停产清灌， 使用射线、 常规超声进行检测。 4. 根据权利要求 1 或 2 所述的一种油田集输压力容器不停产检测方法， 其特征在于对 于角焊缝等特殊结构的检测， 使用超声相控阵技术进行检测。 权 利 要 求 书 CN 103926322 A 2 1/5 页 3 一种油田集输压力容器不停产检测方法 技术领域 0001 本发明涉及一种油田集输压力容器不停产检测方法 , 属于原油天然气生产集输 和处理技术领域。 背景技术 0002 油田在用压力容器通常为壁。

7、厚 6-20mm 薄壁钢制压力容器。当前， 油田在用压力容 器定期检验中无损检测手段主要是常规的超声、 射线、 渗透、 磁粉和涡流等。这些技术要求 设备必须停产、 清除罐体内外杂质及附着物方可进行检测。 检测过程 ： 首先是切换到备用容 器运行， 将待检容器停产 ； 第二步排空容器内介质 ； 第三步打开人孔， 清除容器内部油污和 淤泥 ； 第四步使用锅炉车蒸灌， 放置通风， 清除容器外保温层， 打磨罐外油漆层。这种方法， 一是造成检测效率低， 一台容器检测过程一般要 5 天左右 ； 二是辅助费用高， 辅助工作量费 用占总费用的 70左右。 0003 目前， 应用于容器检测的现有技术包括 ： 超。

8、声波 C 扫描、 超声相控阵技术和超声波 衍射时差法 （以下简称 TOFD） 。 0004 超声波 C 扫描系统使用计算机控制超声换能器 ( 探头 ) 位置在工件上纵横交替搜 查 , 把在探伤距离特定范围内 ( 指工件内部 ) 的反射波强度作为辉度变化并连续显示出 来 , 可以绘制出工件内部缺陷横截面图形。这个横截面是与超声波声束垂直的 , 即工件内 部缺陷横截面 , 在计算机显示器上的纵横坐标 , 分别代表工作表面的纵横坐标。 0005 超声相控阵技术的基本思想来自于雷达电磁波相控阵技术。 相控阵雷达是由许多 辐射单元排成阵列组成， 通过控制阵列天线中各单元的幅度和相位， 调整电磁波的辐射方。

9、 向， 在一定空间范围内合成灵活快速的聚焦扫描的雷达波束。超声相控阵换能器由多个独 立的压电晶片组成阵列 , 按一定的规则和时序用电子系统控制激发各个晶片单元， 来调节 控制焦点的位置和聚焦的方向。 超声相控阵技术已有近20多年的发展历史。 初期主要应用 于医疗领域,医学超声成像中用相控阵换能器快速移动声束对被检器官成像;大功率超声 利用其可控聚焦特性局部升温热疗治癌 , 使目标组织升温并减少非目标组织的功率吸收。 最初 , 系统的复杂性、 固体中波动传播的复杂性及成本费用高等原因使其在工业无损检测 中的应用受限。然而随着电子技术和计算机技术的快速发展 , 超声相控阵技术逐渐应用于 工业无损检。

10、测 , 特别是在核工业及航空工业等领域。如核电站主泵隔热板的检测 ; 核废料 罐电子束环焊缝的全自动检测及薄铝板摩擦焊缝热疲劳裂纹的检测。由于数字电子和 DSP 技术的发展， 使得精确延时越来越方便， 因此近几年 , 超声相控阵技术发展的尤为迅速。 0006 超声波衍射时差法 （以下简称 TOFD） 、 电磁超声和超声相控阵、 脉冲涡流、 声发射和 计算机射线成像技术等。其中电磁超声和脉冲涡流基本处于技术研究阶段， 基本未进行工 业应用 ； TOFD 已用于压力容器制造过程、 停产检测和金属管道施工的无损检测中， 参见文 献 ： 英国 AGR 相控阵 /TOFD/PE 多功能一体化便携超声波探。

11、伤仪，TOFD 超声成像检测技术 在压力容器检验中的应用 【作者】 袁涛、 曹怀祥、 祝卫国、 王春茂， 山东省特种设备检验研究 院 ；超声 TOFD 法在大厚度压力容器焊缝检测上的应用 【作者】 李衍， 江苏太湖锅炉股份 说 明 书 CN 103926322 A 3 2/5 页 4 有限公司 ； 应用 超声时差衍射法 (TOFD) 和相控阵检测技术研究 科研项目显实效， 浙江特 检院压力容器检验所， 2011 年 07 月 18 日 10:57 ； 中国石油独山子石化分公司压力容器检 验所 （吴焕利、 魏培生、 李海华） 开展了超声相控阵用于在用炼化容器内壁腐蚀监测， 参见文 献 ： 压力容。

12、器 ,2011 年 04 期 相控阵检测技术在压力容器内壁点腐蚀检测中的应用探讨 。 发明内容 0007 为了克服现有技术的不足 , 本发明提供一种油田集输压力容器不停产检测方法。 0008 一种油田集输压力容器不停产检测方法， 针对传统无损检测方法要求检测容器 必须停产， 检测效率低、 检测辅助费用高的问题， 开展针对性研究， 以期达到油田在用压力 容器不停产检测的要求， 消除检测工作对油田连续生产的影响， 提高检测效率， 降低检测费 用。 0009 本发明采用的技术方案是 ： 一种油田集输压力容器不停产检测方法， 建立了实际 检测过程的使用准则 ： C 扫描用于评估容器内壁腐蚀和容器壁减薄。

13、情况 ； TOFD 用于壁厚 12mm 以上容器本体材质、 环焊缝、 直焊缝的埋藏缺陷和内外壁开口缺陷尺寸、 位置的确定， 同时检测内壁腐蚀情况， 内壁腐蚀较严重时以 C 扫描做详细检测 ； 超声相控阵用于不限定 壁厚的埋藏缺陷、 开口缺陷检测， 用于角焊缝等特殊结构的检测。 0010 本发明的有益效果 ： 本发明经实验室验证后， 在华北油田 5 台压力容器 （壁厚分别 为 14、 14、 20、 12、 11mm） 上进行了现场试验。在容器不停产情况下首先使用本方法进行检 测， 然后停产清灌， 使用射线、 常规超声等技术进行检测。 检测结果 ： 常规检测手段发现的缺 陷， 本方法全部检出， 。

14、另外多检出 1 倍数量的尺寸更小的缺陷 ； 本方法检测出的缺陷尺寸和 位置均为三维数据， 传统方法检测的一般是二维数据。 附图说明 0011 当结合附图考虑时， 通过参照下面的详细描述， 能够更完整更好地理解本发明以 及容易得知其中许多伴随的优点， 但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解， 构成本发明的一部分， 本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发 明的不当限定， 如图其中 ： 0012 图 1 为本发明的方法流程示意图。 0013 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 具体实施方式 0014 显然， 本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本。

15、发明的保 护范围。 0015 实施例 1 ： 如图 1 所示， 一种油田集输压力容器不停产检测方法， 含有以下步骤 ； 0016 步骤 1， 拆除容器外保温层， 打磨罐外油漆 ； 查阅容器资料 ； 0017 步骤 2， 对于壁厚 12mm 以上容器， 使用 TOFD 进行检测， 在检测容器本体材质、 环焊 缝、 直焊缝的埋藏缺陷和内外壁开口缺陷时， 可同时检测内壁腐蚀情况 ； 内壁腐蚀较严重、 需进一步评估时， 可使用 C 扫描技术进行针对性检测， 工作量不大 ； 由于壁厚相对较大， 内 壁腐蚀不严重时， 可略过 C 扫描检测步骤 ； 说 明 书 CN 103926322 A 4 3/5 页 。

16、5 0018 步骤 3， 对于壁厚小于 12mm 的容器， 用超声相控阵检测容器本身材质、 环焊缝、 直 焊缝的埋藏缺陷 ； 用 C 扫描步骤检测内壁腐蚀情况 ； 0019 步骤 4， 检测角焊缝结构， 使用超声相控阵步骤进行检测 ； 如不需检测， 可略过此 项 ； 0020 步骤 5， 恢复容器外保温层和油漆涂层 ； 检测结束。 0021 一种油田集输压力容器不停产检测方法， 对油田在用压力容器带压、 不卸料、 不停 产检测的需要， 使用 TOFD、 超声相控阵和 C 扫描无损检测技术， 进行了固液界面超声信号干 扰因素分析和提离技术研究、 油田在用压力容器不停产复杂条件下检测数据处理技术和。

17、缺 陷超声信号特征分析研究。 0022 提出了压力容器不停产情况下 （混合介质、 带压） 声学检测效果影响因素及其消除 方法。发现带压介质降低了内壁缺陷检测灵敏度， 提出了减少底面反射信号的使用和增加 透射率， 将主声束集中于底面的方法， 提高了底面缺陷检出率， 减少了带压介质对声透的影 响， 从而达到了将设备制作过程中常用的 TOFD 和相控阵方法引入在用不停产设备检测的 目的。 0023 国内外首次提出了油田在用压力容器不停产 TOFD+ 相控阵 +C 扫描的检测方法， 同时建立了实际检测过程的使用准则。C 扫描用于评估容器内壁腐蚀和容器壁减薄情况 ； TOFD 用于壁厚 12mm 以上容。

18、器本体材质、 环焊缝、 直焊缝的埋藏缺陷和内外壁开口缺陷尺 寸、 位置的确定， 同时检测内壁腐蚀情况， 内壁腐蚀较严重时以 C 扫描做详细检测 ； 超声相 控阵可用于不限定壁厚的埋藏缺陷、 开口缺陷检测， 特别适用于角焊缝等特殊结构的检测。 0024 三种技术相互补充， 结合资料审查、 宏观检验、 安全附件检验等无损检测以外的手 段， 可以实现油田在用压力容器不停产情况下的安全状况评估， 完成定期检验工作。 0025 本发明的有益效果 ： 本发明油田集输压力容器不停产检测方法， 经实验室验证后， 在华北油田5台压力容器 （壁厚分别为14、 14、 20、 12、 11mm） 上进行了现场试验。。

19、 在容器不停 产情况下首先使用本方法进行检测， 然后停产清灌， 使用射线、 常规超声等技术进行检测。 检测结果 ： 常规检测手段发现的缺陷， 本方法全部检出， 另外多检出 1 倍数量的尺寸更小的 缺陷 ； 本方法检测出的缺陷尺寸和位置均为三维数据， 传统方法检测的一般是二维数据。 0026 使用本方法检测 ： 一是节约了常规检测中打开人孔、 清除罐内污油淤泥、 使用锅炉 车蒸灌等工作量， 总检测费用 （含辅助工作量） 节约为 48。二是由于实现了容器不停产检 测， 检测所需时间从 5 天缩短到 1 天， 提高检测效率 80， 避免了容器停运对生产造成的影 响。三是油气储运和集输工程建设中， 不。

20、用建设备用容器， 降低了工程初期建设投资。四是 检测过程中， 不用停运容器， 不进行流程切换， 不进行罐内油污清理， 消除了容器流程倒运 和开罐、 污油清理过程中的安全环保风险。 0027 从图 1 中可见， 三种检测步骤相互补充可以实现容器不停产情况下的无损检测， 根据容器实际运行条件、 结构状况选择合适的检测技术可以降低检测工作量。 0028 一、 由于国标限制 TOFD 只能用于壁厚 12mm 以上容器的检测， 故对于壁厚 12mm 以 下容器检测还需使用超声相控阵技术检测容器本体材质、 环焊缝、 直焊缝的埋藏缺陷和内 外壁开口缺陷。随后使用 C 扫描技术对容器内壁腐蚀情况进行检测评估，。

21、 但由于相控阵技 术不能给出内壁腐蚀参考数据， 检测部位、 检测面积等需要根据容器运行条件确定， 检测工 作量相对较大。 说 明 书 CN 103926322 A 5 4/5 页 6 0029 二、 对于壁厚 12mm 以上容器， 可使用 TOFD 进行检测， 在检测容器本体材质、 环焊 缝、 直焊缝的埋藏缺陷和内外壁开口缺陷时， 可同时检测内壁腐蚀情况。内壁腐蚀较严重、 需进一步评估时， 可使用 C 扫描技术进行针对性检测， 工作量不大 ； 由于壁厚相对较大， 内 壁腐蚀不严重时， 可略过 C 扫描检测步骤。 0030 三、 如有角焊缝等特殊结构需要检测， 使用超声相控阵技术进行检测 ； 如。

22、不需检 测， 可略过此项。 0031 实施例 2 ： 0032 一种油田集输压力容器不停产检测方法， 含有以下步骤 ； 0033 对油田在用压力容器带压、 不卸料、 不停产的检测， 使用 TOFD、 超声相控阵和 C 扫 描无损检测方法， 进行了固液界面超声信号干扰因素分析、 检测数据处理和缺陷超声信号 特征进行分析 ； 0034 对带压介质降低了内壁缺陷检测灵敏度， 减少底面反射信号的使用和增加透射 率， 将主声束集中于底面的方法步骤， 提高了底面缺陷检出率， 减少了带压介质对声透的影 响， 运用 TOFD 步骤和相控阵方法 ； 0035 采用 TOFD+ 超声相控阵 +C 扫描的检测步骤，。

23、 同时建立了实际检测过程的使用准 则 ； 0036 C 扫描步骤用于评估容器内壁腐蚀和容器壁减薄情况 ； 0037 TOFD 步骤用于壁厚 12mm 以上容器本体材质、 环焊缝、 直焊缝的埋藏缺陷和内外壁 开口缺陷尺寸、 位置的确定， 同时检测内壁腐蚀情况， 内壁腐蚀较严重时以 C 扫描步骤做详 细检测 ； 0038 超声相控阵步骤用于不限定壁厚的埋藏缺陷、 开口缺陷检测， 特别适用于角焊缝 等特殊结构的检测 ； 0039 三种步骤相互补充， 结合资料审查、 宏观检验、 安全附件检验等无损检测以外的手 段， 实现油田在用压力容器不停产情况下的安全状况评估， 完成定期检验工作。 0040 在容器。

24、不停产情况下进行检测， 然后停产清灌， 使用射线、 常规超声进行检测。 0041 对于角焊缝等特殊结构的检测， 使用超声相控阵技术进行检测。 0042 实施例 3 ： 0043 以一个油田集输压力容器不停产检测方法为例， 对本发明作进一步详细说明。 0044 2011 年 4 月， 对华北油田第一采油厂鄚东站立式分离器进行了检测， 试验对象规 格为120014mm， 工作介质为油井采出液、 天然气。 由于油田工作的连续性， 容器未停产， 采用TOFD和相控阵对部分环焊缝、 纵焊缝、 角焊缝检测。 TOFD发现6处埋藏缺陷， 给定了缺 陷尺寸和埋深， 发现 11 处底部轻微腐蚀缺陷。相控阵检测检。

25、测结果与 TOFD 一样发现 6 处 埋藏缺陷， 给定了缺陷尺寸和埋深， 对于腐蚀缺陷， 相控阵未能发现。采用相控阵对容器排 污管角焊缝进行了检测， 检测出一处内壁侧根部缺陷。 0045 2011 年 7 月， 对华北油田第一采油厂鄚三站除砂器进行了检测， 实验对象参数 ： 容 器内径 800mm， 长 4900mm， 主体厚度 11mm， 工作介质为油井采出液、 天然气。由于该容器壁 厚 12mm， 低于 TOFD 检测标准要求的厚度， 但为了验证 TOFD 适用性仍进行了检测。TOFD 检测结果 ： 未发现埋藏缺陷 （随后进行停产清灌， 使用常规超声和磁粉等技术检测也未发现 缺陷） ， 但。

26、发现内壁约 1mm 的腐蚀坑 （现场试验和实验室验证结果均证明 TOFD 方法可以用 说 明 书 CN 103926322 A 6 5/5 页 7 于 10mm 及以下的焊缝检测， 但由于目前国家标准不支持， 实际检测过程中不采用 TOFD， 而 应采用超声相控阵技术） 。 对于发现腐蚀的部位， 使用C扫描检测评估， 结果为 ： 局部微量腐 蚀， 减薄范围59.09mm35.44mm， 腐蚀面积范围178.19平方厘米， 平均剩余厚度10.5mm， 其 中 10mm 以上占 80.08， 9.5mm 以上占 15.3， 9mm 以上占 4.62。 0046 如上所述， 对本发明的实施例进行了详细地说明， 但是只要实质上没有脱离本发 明的发明点及效果可以有很多的变形， 这对本领域的技术人员来说是显而易见的。 因此， 这 样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103926322 A 7 1/1 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103926322 A 8 。