基于几何测量微积分的缺陷定位方法
戴联双1 常青2 郭永华3 陈朋超1 张海亮1
1. 中*石油管道公司；
2. 中*石油北京天然气管道分公司石家庄管理处；
3. 中*石油北京油气调控中心
摘 要：随着技术发展和科技进步，管道内检测已经成为保障管道本体完整性*种非常有效的手段，逐步被.监管部门和企业管理者认可。管道内检测识别出缺陷后，需要进行开挖定位，以便后期进行修复或者采取防控措施。当前埋弧焊螺旋焊缝管道因内检测结果给出的焊缝交角清晰，缺陷定位开挖较方便，但是对于电阻焊直缝管因内检测结果很难给出焊缝交角位置，因此只能基于地面可识别的.征位置作为参考位置，通过精确的地面测量来确定缺陷位置。本文提*了*种结合测量管道埋深和地面测量构建直角梯形或者平行四边形等几何形状的方法，采用微积分的方法来降低测量误差，准确定位内检测识别的缺陷位置的方法。
关键字：几何测量 微积分 缺陷定位
1、前言
*内目前大口径的长输管道干线基本采用埋螺旋焊缝埋弧焊管道[1-3]，通过内检测后可以清晰地看到螺旋焊缝和环焊缝信号。缺陷定位时，尤其是内部缺陷，通常先开挖参考环焊缝（也就是距离缺陷点.近的上游或者下游的环焊缝），通过螺旋焊缝与环焊缝的交角来判定开挖的参考环焊缝是否准确。
对于小口径的长输管道干线基本采用直焊缝电阻焊管道[4-6]，通过内检测后，可以清晰看到环焊缝信号，但是很难识别直焊缝的信号，现场开挖后从外观也判定不出直焊缝的时钟方位，因此在开挖后也无法判定参考环焊缝的位置，*般采用制定定位缺陷位置开挖缺陷的方式，或者通过减少测量误差预估参考环焊缝的方式来确定缺陷位置。但是对于内部缺陷往往导致开挖量较大，而且现场很难判定开挖的方案[7,8]。
图1 电阻焊直缝管漏磁信号（左）和埋弧焊螺旋焊缝管漏磁信号（右）
针对直焊缝电阻焊管道缺陷定位困难的问题，只有通过降低地面测量的误差来减少开挖量[9-11]。基于管道弹性敷设的.点，可以采用下述改良的缺陷定位方法来减少定位误差，提高开挖的准确率。
2、基于直角梯形微积分的缺陷定位方法
基于管道弹性敷设的.点，为了减小地面皮尺测量的误差，可以采取如下直角梯形微积分的缺陷定位方法：
注：1、测量埋深的间距越小，则定位的误差越小；2、埋深发生变化的位置必须测量埋深；3、需要考虑测量埋深工具（如雷迪）的测量误差；3、在地面做垂直于埋深的地面平行线测量的时候，需要保证构成直角梯形。
该梯形微积分的方法中的梯形具有如下.征：（1）两边平行，即测量埋深均为垂直的距离；（2）梯形中做平行四边形，结合三角形两边之和大于.三边定理，可以推导出梯形微积分的不等式。
3、基于平行四边形微积分的缺陷定位方法
基于管道弹性敷设的.点，为了减小地面皮尺测量的误差，可以采取如下直角梯形微积分的缺陷定位方法：
注：1、测量埋深的间距越小，则定位的误差越小；2、埋深发生变化的位置必须测量埋深；3、需要考虑测量埋深工具（如雷迪）的测量误差；3、在地面做垂直于埋深的地面平行线测量的时候，需要保证构成平行四边形。
该梯形微积分的方法中的梯形具有如下.征：（1）两边平行，即测量埋深均为垂直的距离；（2）当将埋深的值在地面做相等处理的时候，得到两边平行且相等，即为平行四边形，可以推导微积分的结果。
4、缺陷定位现场操作
通常通过上述提*的方法进行缺陷定位后，在开挖的时候*般都是先开挖参考环焊缝，通过参考环焊缝来确定缺陷的具体位置。对于外部金属损失缺陷如果参考位置（定标盒、热煨弯头等）距离比较近，测量误差*般会比较小，通常都会直接开挖缺陷。
该方法还有两个关键的方面：*是内检测.征与管道地面.征匹配，主要指缺陷.征上下游水平转向弯头（这里的弯头通常指热煨弯头转向比较明显，在地面识别起来比较容易）的匹配；二是参考.征（通常为临近的水平弯头）与缺陷位置之间的埋深调查，埋深调查的间隔以内检测报告的管节长度为依据，*般不大于12m的间隔，且冷弯弯管位置或地形起伏较大的区域应加密进行测量。
对于内部缺陷和直焊缝管，*般都是先开挖参考环焊缝，基于参考环焊缝进*步修正测量误差，确定缺陷的位置。下面以内部缺陷开挖定位为例，现场作业如图2和图3所示。
图2 现场开挖坑
图3 基于参考环焊缝测量和内部缺陷测量
在确定了缺陷上下游.近的可识别.征后，采用几何测量微积分的缺陷定位方法，基于该.征测量确定缺陷的位置和参考环焊缝位置。图2中挖了两个坑，.*个坑确定螺旋焊缝与环焊缝的交角，或者当为电阻焊直缝管时直接找到.近的环焊缝，确定找到了正确的参考环焊缝，.二个坑就是根据参考环焊缝找到的精确的缺陷位置；图3中的左图是剥离防腐层，并打磨光滑；图3中的右图是画网格进行精确测量管壁厚度，确定内腐缺陷的位置。
5、应用前景和展望
基于几何测量微积分的缺陷定位方法，无论采用的直角梯形法或者平行四边形法，现场操作都比较简单，采用的工具也只需要50m皮尺和两根5m的带有刻度的标杆即可。但是，两种方法相比较而言，现场应用是采用平行四边形更加便捷，准确性更加高。两种方法在现场也进行了应用，比常规的直接测量能明显降低误差，减少开挖量，尤其是距离参考.征较远的位置，效果更加明显。
该方法在使用过程中，间隔测量的距离越小，则定位误差也越小，但是测量的工作量就会增加。同时，如果管道内检测结果能够提*冷弯弯管的详细信息，那么能够进*步提高该方法的使用效果。对于开挖量大或者地形复杂的位置，应加密测量间隔，从而降低开挖量，可明显降低开挖成本。
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作者：戴联双，男，博士， 1983年生，湖南怀化人，现就职于中*石油管道公司管道完整性管理中心，注册安全工程师、二*安全评价师、安防系统集成师、管道检验员。主要从事管道风险评价、管道内检测和清管等完整性管理工作。
