管道焊缝的定位方法与流程

1.本技术涉及油气管道安全风险管控领域，特别涉及一种管道焊缝的定位方法。


背景技术：

2.随着国民经济的快速发展，国家对能源的需求越来越大，因而探索经济有效的输送石油天然气的途径就显得尤为重要。目前，通过铺设管道来输送石油天然气是公认的较为经济的输送方式。然而，随着管道铺设时间的推移，需要间隔一段时间对管道的环焊缝位置进行定位后开挖检测，或者，由于不法分子为谋取私利在管道上打孔盗油，需要对管道的打孔盗油卡的焊缝位置进行定位后开挖确认。
3.相关技术中，通常通过采用超声、漏磁、涡流等检测技术进行管道外检测或内检测，以检测管道的腐蚀缺陷情况。但是，相关技术在对管道的腐蚀缺陷情况进行外检测时，需要贴近管道或者接触管道，因而就需要开挖管道后，再进行检测，且一次性检测长度有限，检测费用较高；在对管道的腐蚀缺陷情况进行内检测时，要求管道具有一定的运行压力和流量，对不满足条件的管道就无法实现检测，且无法随时开展管道检测。


技术实现要素：

4.鉴于此，本技术提供一种管道焊缝的定位方法，以实现对管道焊缝的准确定位，便于后续有针对性地开挖管道进行检测或确定，节约了检测成本。
5.具体而言，包括以下的技术方案：
6.一种管道焊缝的定位方法，所述方法包括：
7.获取若干个时间点的第一磁信号和第二磁信号，其中第一磁信号的测取器件位于第二磁信号的测取器件的上方；
8.对每个相同时间点的所述第一磁信号与所述第二磁信号进行差分计算，并拟合得到待研究磁信号曲线；
9.将所述待研究磁信号曲线放大预设倍数后，得到放大后的待研究磁信号曲线；
10.响应于所述放大后的待研究磁信号曲线在预设长度的预设磁信号强度范围内仅出现一个波峰，所述波峰所示的位置为管道焊缝所在的位置。
11.在一种可能的设计中，所述第一磁信号的测取器件与所述第二磁信号的测取器件相同，且均为磁通门传感器探头。
12.在一种可能的设计中，所述磁通门传感器探头为三轴磁通门传感器探头，且所述磁通门传感器探头的分辨率为0.002nt。
13.在一种可能的设计中，所述磁通门传感器探头的探测范围为沿竖直方向与所述磁通门传感器探头相距1.5～9m的范围。
14.在一种可能的设计中，所述若干个时间点的个数根据待测管道的长度以及所述磁通门传感器探头的采集频率确定。
15.在一种可能的设计中，所述采集频率的取值范围为20～100hz。
16.在一种可能的设计中，所述预设倍数为5～20倍。
17.在一种可能的设计中，所述预设长度至少为2m。
18.在一种可能的设计中，所述预设磁信号强度范围为大于等于2000nt且小于等于100000nt。
19.在一种可能的设计中，所述方法还包括：
20.获取所述若干个时间点的第三磁信号和第四磁信号，其中第三磁信号的测取器件与第四磁信号的测取器件位于所述第一磁信号的测取器件或所述第二磁信号的测取器件的中心轴的两侧；
21.对所述每个相同时间点的所述第三磁信号与所述第四磁信号进行差分计算，并拟合得到对比磁信号曲线；
22.将所述对比磁信号曲线放大所述预设倍数后，得到放大后的对比磁信号曲线；
23.对比所述放大后的对比磁信号曲线和所述放大后的待研究磁信号曲线，确定所述管道焊缝所在的位置。
24.本技术实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
25.通过获取上下两个磁信号测取器件的在若干个时间点的磁信号，将每个相同时间点的两个磁信号进行差分计算，并拟合得到待研究磁信号曲线；为了便于观察磁信号曲线，将待研究磁信号曲线放大预设倍数后，得到放大后的待研究磁信号曲线；响应于放大后的待研究磁信号曲线在预设长度的预设磁信号强度范围内仅出现一个波峰，波峰所示的位置即为管道焊缝所在的位置，可以实现对管道焊缝的准确定位，便于后续有针对性地开挖管道进行检测或确定，节约了检测成本。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本技术实施例提供的一种管道焊缝的定位方法的流程图；
28.图2为本技术实施例提供的另一种管道焊缝的定位方法的流程图；
29.图3为本技术实施例提供的一种管道焊缝检测装置的结构示意图；
30.图4为本技术实施例提供的另一种管道焊缝检测装置的结构示意图；
31.图5为本技术实施例提供的又一种管道焊缝检测装置的结构示意图；
32.图6为本技术实施例提供的一种管道焊缝为环焊缝时的定位方法的流程图；
33.图7为本技术实施例提供的一种管道焊缝为打孔盗油卡时的定位方法的流程图。
34.通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
35.在对本技术实施方式作进一步地详细描述之前，本技术实施例中所涉及的方位名
词，如“上方”，以图2或图3中所示方位为基准，仅仅用来清楚地描述本技术实施例中所涉及的管道焊缝检测装置及管道焊缝的定位方法，并不具有限定本技术保护范围的意义。除非另有定义，本技术实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。
36.为使本技术的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
37.随着油气管道建设的发展，我国油气长输管道里程已经超过12万km，在国民经济和社会发展中发挥着越来越重要的作用。由于管道里程长，经过的地域面积广，涉及地区类型复杂，有些管道运行了几十年，进入事故多发阶段，而有些管道易被不法分子所利用，通过在管道上打孔并焊接输送管以实现盗油，来谋取私利。根据国内管道的事故统计分析，管道环焊缝缺陷应力开裂和第三方打孔盗油破坏是影响管道安全运行的两个主要因素。由于打孔盗油卡处及环焊缝处均为焊缝结构，因此，通过对焊缝结构进行有效检测定位，可以为查找管道打孔盗油点以及环焊缝位置提供便利，以便于进一步地开挖抢险，维护管道的运行安全。
38.然而，目前还未有管道焊缝的定位技术，与定位技术相近的是针对管道缺陷的内检测和外检测技术。在相关技术中，通常通过采用超声、漏磁、涡流等检测技术进行管道外检测或内检测，以检测管道的腐蚀缺陷情况。其中，外检测技术需要贴近管道或接触管道，因而就需要开挖管道后再进行检测，且一次性检测长度有限，检测费用较高；内检测技术要求管道具有一定的运行压力和流量，对不满足条件的管道就无法实现检测，同时两次内检测之间需要间隔几年的周期，不能随时开展管道检测，因此不能完全满足管道安全的需求，另外有部分管段由于口径小、距离短、不具备收发球条件，无法进行常规的管道内检测。
39.为了解决相关技术中存在的问题，本技术实施例提供了一种管道焊缝的定位方法。参见图1，该方法包括：
40.步骤101，获取若干个时间点的第一磁信号和第二磁信号，其中第一磁信号的测取器件位于第二磁信号的测取器件的上方。
41.步骤102，对每个相同时间点的第一磁信号与第二磁信号进行差分计算，并拟合得到待研究磁信号曲线。
42.步骤103，将待研究磁信号曲线放大预设倍数后，得到放大后的待研究磁信号曲线。
43.步骤104，响应于放大后的待研究磁信号曲线在预设长度的预设磁信号强度范围内仅出现一个波峰，波峰所示的位置为管道焊缝所在的位置。
44.其中，第一磁信号的测取器件与第二磁信号的测取器件相同，且均为磁通门传感器探头。
45.其中，磁通门传感器探头为三轴磁通门传感器探头，且磁通门传感器探头的分辨率为0.002nt。
46.其中，磁通门传感器探头的探测范围为沿竖直方向与磁通门传感器探头相距1.5～9m的范围。
47.其中，若干个时间点的个数根据待测管道的长度以及磁通门传感器探头的采集频率确定。
48.其中，采集频率的取值范围为20～100hz。
49.其中，预设倍数为5～20倍。
50.其中，预设长度至少为2m。
51.其中，预设磁信号强度范围为大于等于2000nt且小于等于100000nt。
52.其中，方法还包括：
53.获取若干个时间点的第三磁信号和第四磁信号，其中第三磁信号的测取器件与第四磁信号的测取器件位于第一磁信号的测取器件或第二磁信号的测取器件的中心轴的两侧；
54.对每个相同时间点的第三磁信号与第四磁信号进行差分计算，并拟合得到对比磁信号曲线；
55.将对比磁信号曲线放大预设倍数后，得到放大后的对比磁信号曲线；
56.对比放大后的对比磁信号曲线和放大后的待研究磁信号曲线，确定管道焊缝所在的位置。
57.上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本技术的可选实施例，在此不再一一赘述。
58.本技术实施例提供的管道焊缝的定位方法，通过获取上下两个磁信号测取器件的在若干个时间点的磁信号，将每个相同时间点的两个磁信号进行差分计算，并拟合得到待研究磁信号曲线；为了便于观察磁信号曲线，将待研究磁信号曲线放大预设倍数后，得到放大后的待研究磁信号曲线；响应于放大后的待研究磁信号曲线在预设长度的预设磁信号强度范围内仅出现一个波峰，波峰所示的位置即为管道焊缝所在的位置，可以实现对管道焊缝的准确定位，便于后续有针对性地开挖管道进行检测或确定，节约了检测成本。
59.图2是本技术实施例提供的一种管道焊缝的定位方法的流程图。该方法包括步骤201～步骤208。下面具体介绍该方法的各个步骤：
60.步骤201，获取若干个时间点的第一磁信号和第二磁信号。
61.为了获取第一磁信号和第二磁信号，需要检测人员拿着管道焊缝检测装置在管道地面上走动。其中，图3为一种管道焊缝检测装置的结构示意图。参见图3，第一磁信号的测取器件a1和第二磁信号的测取器件a2位于管道焊缝检测装置上，第一磁信号的测取器件a1和第二磁信号的测取器件a2通过支架b连接，第一磁信号的测取器件a1位于第二磁信号的测取器件a2的上方。
62.可选的，支架b为全铝支架。
63.可选的，第一磁信号的测取器件a1和第二磁信号的测取器件a2相同，且均为磁通门传感器探头。
64.其中，磁通门传感器是利用被测磁场中高导磁铁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与磁信号强度的非线性关系来测量弱磁场的一种传感器。与其他类型测磁仪器相比，磁通门传感器具有分辨力高、测量弱磁场范围宽、可靠、能够直接测量磁场的分量和适于在速运动系统中使用等特点。
65.磁通门传感器的工作原理为基于铁芯材料的非线性磁化特性，其敏感元件为高磁导率、易饱和材料制成的铁芯，有两个绕组围绕该铁芯：一个是激励线圈，另一个是信号线圈。在交变激励信号的磁化作用下，铁芯的导磁特性发生周期性饱和与非饱和的变化，从而
使围绕在铁芯上的感应线圈感应出反应外界磁场的信号。
66.可选的，磁通门传感器探头为三轴磁通门传感器探头。其中，三轴磁通门传感器探头具有三个正交的测量线圈，构成三个测量轴：x轴、y轴和z轴。在三个测量线圈的中心，有一个坡莫合金的磁芯，为三个测量线圈共用。三个测量线圈与该磁芯，构成三轴磁通门传感器探头，可以测量空间中一个点的磁场的三个分量：x轴分量、y轴分量和z轴分量。
67.可选的，磁通门传感器探头的分辨率为0.002nt。
68.可选的，磁通门传感器探头的探测范围为沿竖直方向与磁通门传感器探头相距1.5～9m的范围。可以理解的是，管道可能布设在河流的河床内或者沟壑处，为了便于测量人员手持管道焊缝检测装置对管道焊缝进行定位，磁通门传感器探头应具有较大的探测范围。
69.可选的，若干个时间点的个数根据待测管道的长度以及磁通门传感器探头的采集频率确定。磁通门传感器探头采集的磁信号为非连续信号，而是具有一定的采集频率，而人眼看到的采集结果是连续的，是由于采集频率高，使得人眼无法辨别两个采集点之间的间隙。
70.可选的，采集频率的取值范围为20～100hz。优选地，采集频率为25hz。
71.步骤202，对每个相同时间点的第一磁信号与第二磁信号进行差分计算，并拟合得到待研究磁信号曲线。
72.其中，对每个相同时间点的第一磁信号和第二磁信号进行差分计算，以消除环境噪音(背景噪音)。
73.在这里，差分计算具体为第一磁信号数值减去第二磁信号数值。
74.步骤203，将待研究磁信号曲线放大预设倍数后，得到放大后的待研究磁信号曲线。
75.为了更为清晰地显示待研究磁信号曲线，在对其进行研究之前，先将待研究磁信号曲线放大预设倍数。
76.可选的，预设倍数为5～20倍。优选地，预设倍数为10倍。
77.步骤204，响应于放大后的待研究磁信号曲线在预设长度的预设磁信号强度范围内仅出现一个波峰，波峰所示的位置为管道焊缝所在的位置。
78.其中，预设长度至少为2m，优选为2m。可以理解的是，待测管道的长度由连续若干个预设长度构成。
79.其中，预设磁信号强度范围为大于等于2000nt且小于等于100000nt。这里的2000nt和100000nt，由现场探测经验总结得到。也就是说，当磁信号强度小于2000nt或大于100000nt，该磁信号强度为无效磁信号，不能作为判断管道焊缝位置的依据，需要过滤掉该信号。
80.需要说明的是，响应于放大后的待研究磁信号曲线在预设长度的预设磁信号强度范围内仅出现一个波峰，该波峰所示的位置为管道焊缝所在的位置，而响应于放大后的待研究磁信号曲线在预设长度的预设磁信号强度范围内出现多个波峰(例如，三个)或者不出现波峰，则说明预设长度内不存在管道焊缝。
81.举例来说，响应于放大后的待研究磁信号曲线在预设长度的预设磁信号强度范围内出现三个波峰时，说明在预设长度内存在弯管或法兰等结构。
82.在上述步骤的基础上，为了验证结果的准确性，本技术实施例提供的管道焊缝的定位方法还包括以下步骤：
83.步骤205，获取若干个时间点的第三磁信号和第四磁信号。
84.为了获取第三磁信号和第四磁信号，管道焊缝检测装置上还可以设置有第三磁信号的测取器件a3和第四磁信号的测取器件a4。图4或图5为一种管道焊缝检测装置的结构示意图。参见图4或图5，第三磁信号的测取器件a3与第四磁信号的测取器件a4同第一磁信号的测取器件a1和第二磁信号的测取器件a2一起位于管道焊缝检测装置上，第三磁信号的测取器件a3和第四磁信号的测取器件a4分别位于第一磁信号的测取器件a1或第二磁信号的测取器件a2的中心轴的两侧，并通过支架b连接。
85.参见图4，第三磁信号的测取器件a3和第四磁信号的测取器件a4可以对称设置在第一磁信号的测取器件a1的两侧，且第一磁信号的测取器件a1的中心、第三磁信号的测取器件a3的中心和第四磁信号的测取器件a4的中心位于同一平面。
86.参见图5，第三磁信号的测取器件a3和第四此信号的测取器件a4对称设置在第一磁信号的测取器件a1和第二磁信号的测取器件a2之间某点的两侧。
87.在这里，管道焊缝检测装置的结构还可以有其他结构形式，并不限于图4或图5所示的结构，在此不作具体限定。
88.另外，本领域技术人员可以理解的是，管道焊缝检测装置还可以包括更多个磁信号的测取器件，但是从经济和实用角度考虑而言，管道焊缝检测装置最多设置有四个磁信号的测取器件即可。
89.步骤206，对每个相同时间点的第三磁信号与第四磁信号进行差分计算，并拟合得到对比磁信号曲线。
90.其中，这里的差分计算方式可以与步骤202中的差分计算方式相同。
91.步骤207，将对比磁信号曲线放大预设倍数后，得到放大后的对比磁信号曲线。
92.其中，预设倍数可以与步骤203中的预设倍数相同，便于对比。
93.步骤208，对比放大后的对比磁信号曲线和放大后的待研究磁信号曲线，确定管道焊缝所在的位置。
94.响应于对比放大后的对比磁信号曲线和放大后的待研究磁信号曲线在同一个预设长度内，磁信号强度均在预设磁信号强度范围内，且在该磁信号强度内仅出现一个波峰，则证明波峰所示的位置即为管道焊缝所在的位置。
95.响应于对比放大后的对比磁信号曲线和放大后的待研究磁信号曲线在同一个预设长度内，磁信号强度均在预设磁信号强度范围内，但在该磁信号强度内出现了不止一个波峰，则证明波峰所示的位置不一定为管道焊缝所在的位置。
96.本技术实施例提供的管道焊缝的定位方法，通过获取上下两个磁信号测取器件的在若干个时间点的磁信号，将每个相同时间点的两个磁信号进行差分计算，并拟合得到待研究磁信号曲线；为了便于观察磁信号曲线，将待研究磁信号曲线放大预设倍数后，得到放大后的待研究磁信号曲线；响应于放大后的待研究磁信号曲线在预设长度的预设磁信号强度范围内仅出现一个波峰，波峰所示的位置即为管道焊缝所在的位置，可以实现对管道焊缝的准确定位，便于后续有针对性地开挖管道进行检测或确定，节约了检测成本。
97.实施例一
98.当对管道的环焊缝进行安全检测时，需要确定环焊缝所在的位置，可以利用本技术所提供的管道焊缝的定位方法，可以利用图3所示的管道焊缝检测装置，其方法流程图如图6所示，具体步骤包括：
99.步骤601，获取若干个时间点的第一磁信号和第二磁信号。
100.其中，待测管道的长度可以为2km，磁通门传感器探头的采集频率为25hz。
101.步骤602，对每个相同时间点的第一磁信号与第二磁信号进行差分计算，并拟合得到待研究磁信号曲线。
102.步骤603，将待研究磁信号曲线放大10倍后，得到放大后的待研究磁信号曲线。
103.步骤604，响应于放大后的待研究磁信号曲线在2m范围内，预设磁信号强度范围为大于等于2000nt且小于等于100000nt，仅出现一个波峰，波峰所示的位置为管道的环焊缝所在的位置。
104.实施例二
105.当对管道的打孔盗油卡进行安全检测时，需要确定打孔盗油卡所在的位置，可以利用本技术所提供的管道焊缝的定位方法，可以利用图3所示的管道焊缝检测装置，其方法流程图如图7所示，具体步骤包括：
106.步骤701，获取若干个时间点的第一磁信号和第二磁信号。
107.其中，待测管道的长度可以为2km，磁通门传感器探头的采集频率为25hz。
108.步骤702，对每个相同时间点的第一磁信号与第二磁信号进行差分计算，并拟合得到待研究磁信号曲线。
109.步骤703，将待研究磁信号曲线放大10倍后，得到放大后的待研究磁信号曲线。
110.步骤704，响应于放大后的待研究磁信号曲线在2m范围内，预设磁信号强度范围为大于等于2000nt且小于等于100000nt，仅出现一个波峰，波峰所示的位置为管道的打孔盗油卡所在的位置。
111.在本技术中，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
112.以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本技术的技术方案，并不用以限制本技术。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。