一種天然氣管道減阻內塗層檢測評價方法及設備的製作方法

2023-09-17 14:31:00

專利名稱：一種天然氣管道減阻內塗層檢測評價方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種天然氣管道減阻內塗層檢測評價方法及設備。
背景技術：
天然氣管道減阻內塗層不但可將腐蝕性介質和管壁金屬機械隔離開來，保護金屬不受腐蝕，更重要的是能夠降低管壁粗糙度，從而減小流動的摩擦阻力，增加輸量。在設計輸量一定時可以降低輸送壓力、擴大增壓站間距、降低動力消耗、節約鋼材和施工費用，降低維護費用，確保產品純度，使管內壁不會造成沉澱物的聚積。但是，由於塗裝生產過程中受表面處理和塗裝工藝等因素的影響，往往會引起質點、針孔等缺陷，從而造成管道內壁腐蝕。另一方面，在服役過程中，管道內塗層服役狀況受到的主要影響有以下幾方面:1、天然氣粉塵磨損影響。由於天然氣輸送帶有微量的天然氣粉塵顆粒，其中400 600目的天然氣粉塵99%是氧化鐵，在管道內運行速度達到15m/s，對管道內壁具有一定的衝刷作用，是否有影響需要通過衝刷試驗驗證，確定天然氣粉塵對管道內壁減阻塗層是否具有損傷作用。目前，內塗層沒有內補口，內塗層邊緣被不斷地的磨損剝離，然後碎屑被衝刷到場站工藝設備中，在西氣爾輸場站工藝設備檢修中，這種情況實際上是存在的。2、環境應力的影響。內壁減阻塗層不可避免的受到天然氣輸送、土壤溫度的影響，由於存在不同的熱脹係數，內壁減阻塗層長期蠕變的結果，將對塗層內聚力產生一定的影響，會削弱內塗層的附著力，減小塗層使用壽命。3、清管器通過的剝離作用。目前常規機械清管器對天然氣管道內減阻塗層具有損傷作用，原因是聚氨酯皮碗和環氧樹脂內減阻塗層之間存在極高的摩擦係數(P > 0.25以上)和較大的過盈量，通過管道時足以對內塗層的產生較大的剝離作用。以上影響將導致內塗層被剝離、劃傷、脫落和表面光滑度下降，減阻效果下降。但是，因為管道內塗層由於無法直接檢驗、檢查。所以，對在役管道內塗層可靠性評估和壽命評價尤為重要。評價在役管道內塗層服役狀況主要考慮的風險要素包括:塗層材料本身的性能、塗敷過程的重點工藝因素、塗層服役環境條件和內塗層本身的老化因素等，而這些主要風險要素本身又包含許多影響因素。如何使評價結果更接近客觀現實，使得管道管理者對內塗層的服役狀態有更清楚準確的認識，對管道內塗層的可靠運行具有重大意義。

發明內容
本發明的主要目的是建立一種能夠評價在役天然氣管道內減阻塗層服役狀況影響因素的方法，評價結果接近於服役客觀現實，使得管道管理者對內塗層的服役性能狀態有更清楚準確的認識，確保內塗層服役的可靠性，並清楚影響內塗層服役狀況的主要影響因素，為調整天然氣管道運行參數提供依據，及時採取有效措施，避免內壁減阻塗層大效趨勢惡化，從而達到延長內壁減阻塗層壽命的效果。本發明的另一目的在於提供一種天然氣管道減阻內塗層檢測評價設備。
為達上述目的，一方面，本發明提供了一種天然氣管道減阻內塗層檢測評價方法，所述方法包括如下步驟:(I)檢測天然氣管道減阻內塗層的多項評價指標，獲得定性和/或定量檢測結果；所述評價指標包括多項一級評價指標，各一級評價指標分別包括多項二級評價指標；其中:所述一級評價指標包括:塗層本身性能評價指標、塗敷過程因素評價指標、服役環境條件評價指標和塗層老化評價指標；所述塗層本身性能評價指標包括以下二級評價指標:附著力測試合格程度、鹽霧性能測試情況、磨損係數測試情況、彎曲性能合格程度、硬度測試情況、氣壓起泡合格程度、水壓起泡合格程度、浸泡性能測試情況、剝離性能合格程度；所述塗覆過程因素評價指標包括以下二級評價指標:表面處理合格程度、幹膜厚度測試情況、噴塗質量合格程度、塗裝缺陷檢測情況、塗敷環境條件情況、表面光潔度程度、塗層光澤度程度；所述服役環境條件評價指標包括以下二級評價指標:天然氣含腐蝕氣體情況、天然氣除塵效果程度、清管器檢測損傷情況、快速洩壓影響程度、輸送壓力變化情況、輸送溫度變化情況；所述塗層老化評價指標包括以下二級評價指標:塗層服役年齡影響程度、環氧樹脂熱降解影響情況；(2)根據步驟(I)所述各評價指標的權重以及所得檢測結果進行模糊變換處理，得出對天然氣管道減阻內塗層的綜合評價結果。本發明中，主要是採用模糊多層次綜合評價方法對在役管道內塗層服役狀況進行評價，其中首先從多方面分層次確定了目前影響在役管道內塗層服役狀況的因素和問題，確定了各評價指標的權重，再通過模糊綜合評判將多因素、多層次的複雜問題簡化。利用本發明的方法，所得評價結果將更接近客觀現實，使得管道管理者對內塗層的服役狀態有更清楚準確的認識，對管道內塗層的可靠運行具有重大意義。根據本發明的具體實施方案，本發明的方法中，步驟(I)中可以採用所屬領域中各種已知的方法檢測天然氣管道減阻內塗層的多項評價指標，以獲得定性和/或定量檢測結果。譬如可參見《中華人民共和國石油天然氣行業標準》的「非腐蝕性氣體輸送用管線管內塗層」。再譬如本領域常用的檢測標準如下表所示:表I某服役5年天然氣管道內塗層型式試驗總結
權利要求
1.一種天然氣管道減阻內塗層檢測評價方法，其特徵在於，所述方法包括如下步驟: (1)檢測天然氣管道減阻內塗層的多項評價指標，獲得定性和/或定量檢測結果；所述評價指標包括多項一級評價指標，各一級評價指標分別包括多項二級評價指標；其中: 所述一級評價指標包括:塗層本身性能評價指標、塗敷過程因素評價指標、服役環境條件評價指標和塗層老化評價指標； 所述塗層本身性能評價指標包括以下二級評價指標:附著力測試合格程度、鹽霧性能測試情況、磨損系 數測試情況、彎曲性能合格程度、硬度測試情況、氣壓起泡合格程度、水壓起泡合格程度、浸泡性能測試情況、剝離性能合格程度； 所述塗覆過程因素評價指標包括以下二級評價指標:表面處理合格程度、幹膜厚度測試情況、噴塗質量合格程度、塗裝缺陷檢測情況、塗敷環境條件情況、表面光潔度程度、塗層光澤度程度； 所述服役環境條件評價指標包括以下二級評價指標:天然氣含腐蝕氣體情況、天然氣除塵效果程度、清管器檢測損傷情況、快速洩壓影響程度、輸送壓力變化情況、輸送溫度變化情況； 所述塗層老化評價指標包括以下二級評價指標:塗層服役年齡影響程度、環氧樹脂熱降解影響情況； (2)根據步驟(I)所述各評價指標的權重以及所得檢測結果進行模糊變換處理，得出對天然氣管道減阻內塗層的綜合評價結果。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述一級評價指標和二級評價指標的權重分別為: 其中各一級評價指標的權重分別為:塗層本身性能評價指標0.40、塗敷過程因素評價指標0.42、服役環境條件評價指標0.12和塗層老化評價指標0.06 ； 其中塗層本身性能評價指標的各二級評價指標的權重分別為:附著力測試合格程度0.27、鹽霧性能測試情況0.18、磨損係數測試情況0.16、彎曲性能合格程度0.05、硬度測試情況0.03、氣壓起泡合格程度0.06、水壓起泡合格程度0.03、浸泡性能測試情況0.08、剝離性能合格程度0.14 ； 塗覆過程因素評價指標的各二級評價指標的權重分別為:表面處理合格程度0.26、幹膜厚度測試情況0.15、噴塗質量合格程度0.20、塗裝缺陷檢測情況0.19、塗敷環境條件情況0.11、表面光潔度程度0.05、塗層光澤度程度0.04 ； 其中服役環境條件評價指標的各二級評價指標的權重分別為:天然氣含腐蝕氣體情況0.48、天然氣除塵效果程度0.16、清管器檢測損傷情況0.16、快速洩壓影響程度0.07、輸送壓力變化情況0.04、輸送溫度變化情況0.09 ； 其中塗層老化評價指標的各二級評價指標的權重分別為:塗層服役年齡影響程度0.75、環氧樹脂熱降解影響情況0.25。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述一級評價指標和二級評價指標的權重是採用層次分析法確定的；其中先確定薩迪標度，依照權利要求1中所確定的各一級指標和二級指標分別兩兩對比，得到比較關係矩陣A = [au]NXN，其中au表示指標+對+的影響大小之比，且％ = Ualj ;然後計算關係矩陣的特徵向量及特徵根，並對關係矩陣進行一致性檢驗，最終確定出各指標相對於目標層的權重。
4.根據權利要求1或2或3所述的方法，其特徵在於，所述步驟(2)包括: (a)根據步驟(I)的各檢測結果確定評語集，並針對各二級評級指標項統計每個評價級別的分布，確定各級別的模糊評價關係Ri = Lrij]MXN ； (b)按照公式Qi= WiORi進行模糊變換，並歸一化得到二級指標Qi ;其中，Wi為根據確定的各評價指標權重計算得到的各指標對應的權重向量； (c)根據二級指標Qi計算得到一級指標的評價關係R，並對R進行模糊變換得到總體評價Q，其中模糊變換公式為
5.根據權利要求4所述的方法,其特徵在於,所述的評語集V= |vl, v2, v3, v4, v5},其中 vl:95 分；v2:85 分；v3:75 分；v4:60 分；v5:40 分。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於: 步驟(a)包括根據確定的評語集計算塗層本身性能評價指標對應的模糊評價關係札、塗敷過程因素評價指標對應的模糊評價關係R2、服役環境條件評價指標對應的模糊評價關係R3和塗層老化評價指標對應的模糊評價關係R4 ； 步驟(b)包括根據確定的各評價指標權重計算塗層本身性能所屬二級評價指標對應的權重向量W1、塗敷過程因素所屬二級評價指標對應的權重向量W2、服役環境條件所屬二級評價指標對應的權重向量W3和塗層老化所屬二級評價指標對應的權重向量W4以及天然氣管道內塗層服役狀況所屬一級評價指標對應的權重向量W ;並包括根據公式β權重向量進行模糊變換，計算得到塗層本身性能評價指標對應的Q1、塗敷過程因素評價指標對應的Q2、服役環境條件評價指標對應的Q3和塗層老化評價指標對應的Q4 ； 步驟(c)包括根據Q1A2A3和Q4計算得到一級指標的評價關係R，並根據公式Q = WoR對R進行模糊變換得到總體評價Q。
7.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，綜合評分I數值越大，表示天然氣管道減阻內塗層服役狀況越良好。
8.一種用於實現權利要求1 7任意一項所述方法的天然氣管道減阻內塗層檢測評價設備，其特徵在於，所述設備包括: (1)檢測單元，該檢測單元是用於檢測天然氣管道減阻內塗層的多項評價指標，以獲得定性和/或定量檢測結果； (2)數據處理單元，該數據處理單元是用於根據檢測單元所得檢測結果以及所述各評價指標的權重進行模糊變換處理，以得出對天然氣管道減阻內塗層的綜合評價結果。
全文摘要
本發明提供了一種天然氣管道減阻內塗層檢測評價方法及設備，所述方法包括如下步驟(1)檢測天然氣管道減阻內塗層的多項評價指標，獲得定性和/或定量檢測結果；所述評價指標包括多項一級評價指標，各一級評價指標分別包括多項二級評價指標；其中所述一級評價指標包括塗層本身性能評價指標、塗敷過程因素評價指標、服役環境條件評價指標和塗層老化評價指標；(2)根據步驟(1)所述各評價指標的權重以及所得檢測結果進行模糊變換處理，得出對天然氣管道減阻內塗層的綜合評價結果。
文檔編號G06F19/00GK103198210SQ20131007256
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月7日 優先權日2013年3月7日
發明者馬衛鋒, 羅金恆, 趙新偉, 蔡克, 陳志昕 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油天然氣集團公司管材研究所