背景

某高原輸氣管道2001年建成投產(chǎn)。管道運(yùn)營商委托中油管道檢測技術(shù)有限責(zé)任公司（以下簡稱中油檢測）先后兩次對(duì)管道實(shí)施了內(nèi)檢測，通過內(nèi)檢測數(shù)據(jù)比對(duì)分析，發(fā)現(xiàn)途經(jīng)凍土區(qū)域4公里管段出現(xiàn)新的變形點(diǎn)且原有變形點(diǎn)有增長趨勢。需要查找管道變形部位，分析變形原因，及時(shí)消除安全隱患，并提出相應(yīng)對(duì)策。

做法

（1）檢測。中油檢測采用內(nèi)檢測與慣性測量組合技術(shù)，將高精度慣性測量單元（Inertia Measurement Unit，IMU）搭載于內(nèi)檢測設(shè)備實(shí)現(xiàn)管道缺陷信息和管道中心線三維地理坐標(biāo)同時(shí)采集，并基于IMU數(shù)據(jù)進(jìn)一步識(shí)別和定位管道彎曲變形缺陷。依據(jù)兩次內(nèi)檢測IMU彎曲變形檢測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)有5處變形點(diǎn)，其中4處新增變形、1處深度增加變形。

（2）定位。借助RTK靜態(tài)測量精確定位管道彎曲缺陷點(diǎn)坐標(biāo)（圖 1），管道埋深1.8 m，位于3800 m高海拔牧區(qū)，土壤為凍土層，地表有砂石。

圖 1 缺陷點(diǎn)上游焊縫及缺陷點(diǎn)定位示意圖

（3）開挖驗(yàn)證。對(duì)1處深度增加變形進(jìn)行開挖，經(jīng)觀察分析，管道外防腐層完好，與管體黏接正常。2:55到8:45時(shí)鐘位置發(fā)現(xiàn)管體凸起，高度25 mm，長度130 mm，寬度1020 mm。結(jié)合內(nèi)檢測數(shù)據(jù)對(duì)比分析，判定缺陷是由凍土層導(dǎo)致應(yīng)力集中形成的褶皺（圖 2），最大彎曲應(yīng)變?yōu)?.403%，為不可接受缺陷。

圖 2 應(yīng)力集中形成的褶皺缺陷

啟示

地處凍土層的管道，在長期運(yùn)行的過程中由于管－土相互作用，凍土融化時(shí)會(huì)使管道向下?lián)锨�，凍土凍脹時(shí)又可能使局部管道上拱，當(dāng)管道應(yīng)力應(yīng)變超過極限狀態(tài)將導(dǎo)致管道失效。精確定位管道應(yīng)力應(yīng)變集中位置，及時(shí)消除管道安全風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。本案例根據(jù)檢測驗(yàn)證結(jié)果對(duì)不可接受缺陷采用了換管修復(fù)方式，消除了安全隱患，對(duì)其他缺陷給予了重點(diǎn)關(guān)注和監(jiān)測。

管道內(nèi)檢測器加載慣性測繪單元（IMU）可以在管道正常運(yùn)行狀態(tài)下測繪管道三維坐標(biāo)，結(jié)合高精度參考點(diǎn)GPS坐標(biāo)加以修正，能夠精確描繪管道中心線走向圖。以高精度中心線坐標(biāo)參數(shù)能有效識(shí)別管道變形和管道位移，評(píng)估管道曲率及與曲率變化相關(guān)的彎曲應(yīng)變，極大地方便了管道業(yè)主開挖定位缺陷點(diǎn)及制定維修方案，提高維修效率和安全管理能力。

（撰稿人：中油管道檢測技術(shù)有限責(zé)任公司索富強(qiáng)）