用于测量内部金属损失的纤维布拉格光栅的制作方法

本公开涉及使用纤维布拉格光栅（fbg）传感器来量化金属损失的方法，该金属损失发生在具有上覆增强层的被修复管道区段中的内表面上。

背景技术：

1、管线是油气工业的重要部分，因为它们提供了一种安全且有效的方式来长距离运输油气。管线有助于保持能量供应的稳定性，支持经济增长，并且确保现代社会的平稳运行。因此，对于确保油气的安全且可靠的运输和分配，同时防止泄漏、破裂、以及潜在故障而言，管线完整性至关重要。

2、金属管道受到外部和内部的各种腐蚀。当基底壁厚低于最小所需厚度（tmin）时，需要采取行动来切割和更换、或修复有缺陷的资产。在许多情况下，认为修复是所必需的，因为优选的是在正常停机期间进行资产更换。

3、与其他形式的腐蚀相比，对于管线完整性而言，影响管线的壁厚内侧的内部腐蚀特别地重要。内部金属损失通常由被输送的气体或液体的混合物引起，诸如水、酸性气体、以及其他因素，包括流动条件、管线的冶金组分、微生物影响的腐蚀、以及操作因素等。

4、存在许多修复解决方案，诸如金属套筒、夹具、以及复合材料套筒/非金属套筒等。由于易于安装、实时修复、最少的生产中断、没有热作业（安全）、没有清扫/排放、轻量化、没有增加结构应力、以及耐久性（非侵蚀性），复合材料套筒/包裹物正在成为恢复管道完整性的常见修复方法。无论这些益处如何，复合材料套筒都用作临时解决方案，特别是用于内部腐蚀，因为它不会阻止腐蚀发生进展，并且一旦放置套筒，就不能通过常规技术来检查修复部下方的区域。

5、在原则上，管线操作员通常依赖于非破坏性测试方法来监测管线完整性，诸如常规视觉检查、超声测试、以及其他方法。还使用了管道内检查（ili，in-line-inspection）工具。然而，对于多数管线而言，应用ili工具是不实际的。另外，ili工具由于受限的分辨率而可能不能检测较小的缺陷部。此外，ili工具可能难以用于具有较急弯曲部的管线中。

6、因此，用于监测管线完整性方法的常见方法通常是耗时、昂贵的，并且该方法在检测早期腐蚀或金属损失方面可能是无效的。此外，仅周期性地进行检查，从而使得管线操作员没有关于管线状况的实时信息。

技术实现思路

1、本文中所描述的实施例提供了一种用于监测受损管道中的内部腐蚀的方法。所述方法包括：将增强层施加于管道的在所述管道的内表面中检测到的缺陷部上方的外表面上。测试纤维布拉格光栅（fbg）检测器安装在所述缺陷部上方的所述管道的外表面上。将参考fbg检测器安装在所述管道的外表面上。监测所述测试fbg检测器和所述参考fbg检测器之间的环向应变的差异，以识别所述缺陷部上方的壁厚的变化量。

2、另一实施例公开了一种用于监测受损管道中的内部腐蚀的系统。所述系统包括增强层，所述增强层位于所述管道的在所述管道的内表面中检测到的缺陷部上方的外表面上。测试纤维布拉格光栅（fbg）检测器安装在所述管道的位于在所述管道的所述内表面上的所述缺陷部上方；参考fbg检测器安装在所述管道的外表面上。询问器联接到所述测试fbg检测器，其中，所述询问器测量来自所述测试fbg检测器的反射信号的第一波长偏移量。所述询问器联接到所述参考fbg检测器，其中，所述询问器测量来自所述参考fbg检测器的反射信号的第二波长偏移量。分析系统联接到所述询问器，其中，所述分析系统包括处理器和指令。所述指令能够操作，以指示所述处理器获取来自所述询问器的所述第一波长偏移量，获取来自所述询问器的所述第二波长偏移量，计算在所述测试fbg检测器下方的环向应变，以及计算所述增强层下方的所述管道的内侧表面上的金属损失。

1.一种用于监测受损管道中的内部腐蚀的方法，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，安装所述增强层包括将填充物施加在所述管道的、在所述缺陷部上方的所述外表面上，并且然后将所述增强层安装在所述填充物上方。

3.如权利要求1所述的方法，其中，安装所述增强层包括：使用所述增强层来包裹所述管道。

4.如权利要求1所述的方法，其中，安装所述增强层包括：将由所述增强层形成的套筒安装在所述管道上。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述增强层包含玻璃纤维增强塑料（gfrp）复合材料。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述增强层包含碳纤维增强塑料（cfrp）复合材料。

7.如权利要求1所述的方法，其中，将所述测试fbg检测器安装在所述缺陷部上方包括：将所述测试fbg检测器安装在所述管道的、在所述缺陷部上方的所述外表面上，然后施加所述增强层。

8.如权利要求1所述的方法，其中，将所述测试fbg检测器安装在所述缺陷部上方包括：将所述测试fbg检测器结合到所述增强层中。

9.如权利要求1所述的方法，其中，将所述测试fbg检测器安装在所述缺陷部上方包括：将所述测试fbg检测器粘附到所述增强层的所述表面上。

10.如权利要求1所述的方法，所述方法包括：使用所述缺陷部上方的壁厚的变化量来确定局部金属损失。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述缺陷部的尺寸在约1mm和约100mm之间。

12.如权利要求10所述的方法，其中，所述局部金属损失在约0.5mm和约10mm之间。

13.如权利要求10所述的方法，其中，所述局部金属损失在约3.5mm和约7mm之间。

14.如权利要求10所述的方法，其中，所述局部金属损失在约8mm和约11mm之间。

15.如权利要求10所述的方法，其中局部金属损失的可检测量与所述缺陷部的尺寸成反比。

16.一种用于监测受损管道中的内部腐蚀的系统，包括：

17.如权利要求16所述的系统，其中，所述测试fbg检测器安装到所述增强层的所述表面。

18.如权利要求16所述的系统，其中，所述参考fbg检测器安装到所述增强层的所述表面。

19.如权利要求16所述的系统，其中，所述增强层包含玻璃纤维增强塑料复合材料。

20.如权利要求16所述的系统，其中，所述增强层包含碳纤维增强塑料复合材料。

21.如权利要求16所述的系统，其中，所述增强层包含环氧树脂、聚氨酯、或乙烯基酯、或其任何组合。