《钢质油气管道凹陷评价方法》SYT 6996-2024

1范围本文件规定了在役钢质油气管道凹陷检测与评价的方法和流程。本文件适用于陆上碳钢与低合金钢油气管道凹陷的评价。海底油气管道的凹陷评价参照使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该注日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T27699钢质管道内检测技术规范SY/T6151钢质管道金属损失缺陷评价方法SY/T6597油气管道内检测技术规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。因外力撞击或挤压造成管道表面曲率明显变化的局部弹塑性变形。管壁曲率平滑改变的凹陷。管壁曲率急剧改变，最尖锐部分的曲率半径在任意方向上小于5倍壁厚的凹陷。无金属损失、裂纹或其他缺陷，且不改变邻近的环焊缝或制管焊缝曲率的平滑凹陷。因外部约束存在，不能自由地回弹或回圆的凹陷。外部约束已移除，能自由弹性回弹及内压改变后能自由回圆的凹陷。2回弹springback;rebound外部约束移除后管道发生弹性卸载导致的凹陷深度减小。在内压作用下凹陷深度的减小。凹陷部位管道外径相比于原始外径的最大减小量。R——管道(外)半径；过凹陷最深点，沿管道轴向凹陷最深点两侧50%深度位置之间的轴向长度。过凹陷最深点，沿管道环向凹陷最深点两侧50%深度位置之间的环向弧长。对含缺陷管道采取修复、降压或其他的风险减缓措施。针对某种管材，在技术条件中所规定的屈服强度的最小值。34总体原则和要求4.1应收集评价所需的相关资料，分析可获取的凹陷形貌数据，根据本文件的规定选择合适的评价方法对评价对象进行评价，给出评价结论。4.2评价前准备的资料包括但不限于：a)管道钢级、管径、壁厚、材料力学性能、埋深、高程等数据；b)管道沿线的地质条件及周围的环境数据；c)管道输送介质、压力、温度等历史运行数据；d)管道内、外检测数据；e)第三方施工相关资料。4.3凹陷评价方法包括基于深度的评价和基于应变的评价，通常采用基于深度的评价方法，必要时宜进一步开展基于应变的评价。4.4评价前应明确凹陷的类型、受约束状态与环向应力水平。对于不能明确约束状态的，宜按照非约束凹陷进行评价。5凹陷检测5.1.1可采用内检测方法进行凹陷检测，检测应按GB/T27699和SY/T6597的规定执行。5.1.2应使用变形、漏磁、超声、惯性测绘等内检测技术，检测出凹陷的位置(绝对距离、相对距离、时钟方位)、深度、长度、宽度或凹陷的整体轮廓，并给出凹陷与焊缝的位置关系，以及与凹陷相关的腐蚀、划痕、裂纹、电弧灼伤等其他缺陷信息。5.1.3可使用变形内检测数据回归凹陷的形貌并计算凹陷的应变。管道凹陷几何内检测数据的处理与应变计算流程见附录A。5.2直接检测5.2.1可采用直接检测方法进行凹陷检测，检测时应去除凹陷所在管段的防腐层。若凹陷为受约束凹陷，宜首先去除凹陷的约束。5.2.2对管道凹陷形貌精确测量，应给出凹陷的深度、长度、宽度、整体形貌及经过最大深度位置的轴向与环向剖面形状。可采用的形貌测量手段包括但不限于：a)激光扫描测量：该方法通过激光扫描凹陷区域，能准确记录并描绘凹陷的整体形貌，凹陷的激光扫描测量流程见附录B;b)轮廓量规测量：将凹陷外表面沿环向等距离划分，用轮廓量规依次在不同的分割线沿轴向与凹陷外表面紧密贴合，根据量规形状得出凹陷在不同截面上的轮廓，描绘出凹陷的形貌；c)仿形尺测量：在凹陷外表面划分等距离网格，使用仿形尺测量每个网格点处的变形深度，根据测量数据描绘出凹陷的形貌。5.2.3应通过目视检查凹陷与焊缝、腐蚀、划痕、裂纹、电弧灼伤等其他特征或缺陷的位置关系，必要时宜采用磁粉、渗透、超声、射线等无损检测方法进一步检测。46凹陷评价6.1凹陷类型判定应通过内检测或直接检测结果对凹陷的受约束状态和类型进行判定，凹陷按照受约束状态可分为受约束凹陷和非约束凹陷，按照形貌可分为弯折凹陷和平滑凹陷。6.2.1凹陷形貌信息有限时，可开展基于深度的评价，按图2的流程进行评价。对于已开挖验证的凹陷，宜按实测深度进行评价。6.2.2最大操作压力下，管体环向应力大于30%SMYS时，下列凹陷应响应。a)满足下列条件之一的，立即响应：1)弯折凹陷；2)含有划痕、裂纹、电弧灼伤或平面型焊缝缺陷的凹陷；3)在焊缝上且深度大于4%管道外径的凹陷；4)含有腐蚀且腐蚀深度大于40%管道壁厚的凹陷，或腐蚀按SY/T6151评价需要立即响应的凹陷；5)深度大于6%管道外径的非约束凹陷；6)深度大于8%管道外径的受约束凹陷。b)满足下列条件之一的，计划响应：1)在环焊缝上且深度大于2%管道外径的凹陷；2)在制管焊缝上且深度大于3%管道外径的非约束凹陷：3)含有腐蚀且腐蚀按SY/T6151评价需要计划响应的凹陷；4)预测会产生疲劳失效的凹陷。6.2.3最大操作压力下，管体环向应力不大于30%SMYS时，下列凹陷应响应。a)满足下列条件之一的，立即响应：1)弯折凹陷；2)含有划痕、裂纹、电弧灼伤或平面型焊缝缺陷的凹陷；3)在焊缝上且深度大于4%管道外径的凹陷；4)含有腐蚀且腐蚀深度大于50%管道壁厚的凹陷，或腐蚀按SY/T6151评价需要立即响应的凹陷；5)深度大于7%管道外径的非约束凹陷；6)深度大于9%管道外径的受约束凹陷。b)满足下列条件之一的，计划响应：1)在环焊缝上且深度大于2%管道外径的凹陷；2)在制管焊缝上且深度大于3%管道外径的非约束凹陷；3)含有腐蚀且腐蚀按SY/T6151评价需要计划响应的凹陷；4)预测会产生疲劳失效的凹陷。6.3.1凹陷形貌数据充分时，可开展基于应变的评价，按图3的流程进行评价。凹陷应变计算方法见6.3.2最大操作压力下，管体环向应力大于30%SMYS时，下列凹陷应响应。a)满足下列条件之一的，立即响应：1)含有划痕、裂纹、电弧灼伤或平面型焊缝缺陷的凹陷；2)含有腐蚀且腐蚀深度大于40%管道壁厚的凹陷，或腐蚀按SY/T6151评价需要立即响应的凹陷；3)应变大于max{管材实测伸长率的40%,管材规定最小伸长率的50%,6%}的凹陷；取时选6%。5)在焊缝上且应变大于6%的凹陷。b)满足下列条件之一的，计划响应：1)在环焊缝上且应变大于4%的凹陷；2)含有腐蚀且腐蚀按SY/T6151评价需要计划响应的凹陷；3)预测会产生疲劳失效的凹陷。6.3.3最大操作压力下，管体环向应力不大于30%SMYS时，下列凹陷应响应。a)满足下列条件之一的，立即响应：1)含有划痕、裂纹、电弧灼伤或平面型焊缝缺陷的凹陷；2)含有腐蚀且腐蚀深度大于50%管道壁厚的凹陷，或腐蚀按SY/T6151评价需要立即响应的凹陷；3)应变大于max{管材实测伸长率的40%,管材规定最小伸长率的50%,6%}的凹陷；取时选6%。4)应变大于10%的凹陷；5)在焊缝上且应变大于6%的凹陷。b)满足下列条件之一的，计划响应：1)在环焊缝上且应变大于4%的凹陷；2)含有腐蚀且腐蚀按SY/T6151评价需要计划响应的凹陷；3)预测会产生疲劳失效的凹陷。7凹陷响应7.1根据凹陷的评价结果，可采取去除约束、打磨、复合材料补强、安装套筒、换管或其他经验证有效的响应方法。不同类型凹陷的建议修复方法见附录D。7.2对于管道底部由于岩石导致的受约束凹陷，在去除岩石约束过程中，应采取措施，避免管道受到二次损伤。是是是凹陷深度>4%管道外径>尊年平向应力306平面型焊缝缺陷适是弯折凹陷否是国陷深度>2%管道外径是保度>3%管道外径在环焊缝上否适在环焊缝上否深度>3%管道外径的非约束凹陷腐蚀深度>50%管道壁厚含有腐性评价需要响应管道外径适是凹陷深度>7%管道外径怯深度>0%管道壁厚凹陷深度>6%否是否管道外径否预测拔劳失双是是是图2基于深度的凹陷评价流程图定最小伸长率的50%,%是凹陷应变>6%否在环焊缝上否凹陷应变>10%否否是适否是预测变劳失效否香在焊缝上凹陷应变>6%评价需要响应否定最小伸长率的50%,%)预测皮劳失数否适否在环焊缝上查是<是.否否是是是图3基于应变的凹陷评价流程图-(资料性)基于几何内检测数据的管道应变计算流程基于几何内检测数据的管道凹陷应变计算流程如图A.1所示，主要包括管道凹陷的几何内检测数据(格式见表A.1)导入、内检测数据滤波、凹陷曲面描述、凹陷曲率半径计算、凹陷应变计算等环节。几何内检测数据：不同环向通道数量几何内检测数据：不同环向通道数量不同轴向采样间距极坐标系下的环向曲率半径计算直角坐标系下的轴向曲率半径计算图A.1基于几何内检测数据的管道凹陷应变计算流程m通道1(半径/直径)通道2(半径/直径)通道n(半径/直径)采样里程1注1:检测里程覆盖凹陷变形范围，通道数n为全圆周通道总注2:半径和直径通常为去除壁厚的管道内半径和内直径。A.2几何内检测数据滤波采用数据平滑滤波算法对原始几何内检测数据进行滤波处理，消除机械振动、探头跳动等噪声信号影响。数据滤波可采用平滑滤波、离散傅里叶变换+低通滤波等方法，宜根据具体内检测数据滤波的试算效果选用合适的滤波方法。9A.3凹陷曲面描述A.3.1曲面数据样条插值对滤波后的凹陷管道曲面数据进行样条插值，得到各个里程间隔之间的曲面函数表达式。A.3.2轴向插值轴向任一通道上有n+1个里程点xo<x₁<…<xs(x)和这些点上的内径值y=f(x),i=0,1,…,n。若满足以下条件，则s(x)是该通道上的三次样条插值函数。b)s(x)在每个小区间上至多是一个三次多项式；c)s(x)在轴向上有连续的二阶导数。记s(x)的二阶导数M=s"(x;),i=0,1,…,n。令h=x;+1-x;,则在[x;,Xi+1]上有：只要求出M,即可得到每一段的函数形式。由于是二阶光滑的，故有：计算得：H=1-2对于轴向，给定M₀=0,Mₙ=0。联立以上方程，求得n-1个未知的M;,i=1,2,…,n-1。即得到轴向上每一个区间的函数表达y=s(x)。A.3.3环向插值环向插值要求环向内检测数据的首尾点衔接。环向上有n个通道，每一个通道方向用角度表示θo<θ₁<…<θ-1(因首尾衔接，补充θₙ=8o+2π)和这些通道上的内径值r=f(θ;),i=0,1,…,n。若p(θ)满足以下条件，则p(θ)是该通道上的三次样条插值函数。(资料性)凹陷激光扫描测量流程B.1管道准备B.1.1确认开挖凹陷为待测量凹陷。B.1.2若凹陷为受约束凹陷，首先去除凹陷的约束，保证凹陷正前方至少1m的测量空间。B.1.3清除凹陷所在管段的防腐层，打磨并且清除所有的沉积物、污垢、油污和灰尘，使管道表面粗糙度达到st2级至st3级。B.2激光扫描仪安装与校准B.2.2根据管道待扫描区域的曲率随机布置定位标点，标点间距范围宜为20mm～100mm,保证所有扫描角度均能覆盖4个以上贴片。B.2.3贴片距凹陷的轴向两端不宜小于10mm。B.2.4使用校准板对便携式激光扫描仪进行校准。B.2.5对定位标点进行扫描。B.3扫描B.3.1根据管道参数设置扫描参数，如扫描的缺陷类型、管道壁厚、管道外径、扫描分辨率、分析类型等。B.3.2保持便携式激光扫描仪垂直于管道表面，进行环向360°扫描。B.3.3对有成像空洞的区域补充扫描直至在成像软件中完全显示。B.3.4设置坐标原点和坐标轴，保存设置和扫描结果。B.3.5扫描结束后关闭软件并拆卸装置。B.4数据提取B.4.1可将管道凹陷扫描文件保存为st1等格式，方便应用于凹陷三维重构与有限元仿真。B.4.2通过处理软件打开扫描文件，输入略大于管道的参考圆筒，并对齐参考圆筒与管道。B.4.3运行凹陷检测软件，根据凹陷的严重程度和几何形貌，确定轴向和环向数据处理精度。B.5报告激光扫描报告包含被测管道整个表面的等距视图，凹陷的等距视图，凹陷的长度、宽