管道腐蚀视电阻率成像检测技术研究

论文摘要

埋地管道由于工作环境及内在参数的变化会引起腐蚀穿孔等危险，这不仅会污染环境，还会给国民经济带来巨大损失，因此，埋地管道腐蚀度的在役检测对于管道的安全运行具有重要意义。目前，管道腐蚀检测的方法包括漏磁检测、超声波检测、涡流检测技术等，但这些方法存在一定的局限性，即需要停输检测。本文将采用瞬变电磁法对埋地管道实现在役检测，并利用视电阻率参数解释瞬变电磁资料。本文根据均匀半空间的电磁场理论，对管体的瞬变电磁场作等效计算，据此推导出层状介质下的瞬变电磁响应模型；根据模型分析了瞬变电磁信号的特点，指出关断时间与后期数据处理的影响关系，通过三种关断时间校正方法的对比，给出了梯形预估的后沿校正法；根据检测需要，设计了中心回线方式的两种传感器，通过响应曲线的分析以及试验参数的优化匹配，从而选定了发射线圈为1.0m*1.0m(10匝)，接收线圈为0.5m*0.5m(20匝)的回线装置，探测深度为1米的管道时，最佳发射频率f=4Hz，前放增益8倍，主放增益16倍；在瞬变电磁资料处理中采用视电阻率成像进行定性、定量解释，对于视电阻率的求解，利用校正系数α去修正归一化感应电动势的方法，对传统的全区视电阻率进行了改进，计算结果表明全区视电阻率存在唯一解；基于烟圈理论引入反演深度的计算，实现时深转换，从而研制出埋地管道腐蚀成像检测的软件；最后采用双道浅部瞬变电磁检测系统对野外埋地管道进行了在役检测验证。实际检测表明，埋地管道视电阻率成像结果能直观、形象的展示管体的异常形态，本课题的研究也将为埋地管道的正常运行提供安全保障。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 超声波检测法
• 1.2.2 漏磁检测法
• 1.2.3 涡流检测法
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 瞬变电磁法的成像原理
• 2.1 埋地管道的瞬变电磁检测原理
• 2.1.1 瞬变电磁法的原理
• 2.1.2 瞬变电磁法的特点
• 2.1.3 埋地管道的瞬变电磁法检测
• 2.2 均匀半空间的瞬变电磁场
• 2.2.1 瞬变电磁场的计算公式
• 2.2.2 水平回线源的阶跃瞬变响应
• 2.2.3 关断时间影响及校正分析
• 2.3 管体瞬变电磁场的等效计算
• 2.4 瞬变电磁视电阻率法成像原理
• 2.4.1 瞬变电磁成像方法
• 2.4.2 早、晚期视电阻率求解
• 2.4.3 全区视电阻率的常用算法
• 2.5 烟圈反演理论
• 2.6 本章小结
• 第3章 传感器的设计及分析
• 3.1 瞬变电磁法的工作装置
• 3.1.1 工作装置分类
• 3.1.2 工作装置影响因素
• 3.2 传感器的研究设计
• 3.2.1 传感器理论分析
• 3.2.2 传感器材料的选择
• 3.3 传感器的试验分析
• 3.3.1 传感器制作
• 3.3.2 检测试件
• 3.3.3 试验效果对比
• 3.4 本章小结
• 第4章 视电阻率成像的实现
• 4.1 瞬变电磁数据预处理
• 4.1.1 异常点的分离
• 4.1.2 斜阶跃波效应的后沿校正
• 4.2 成像数据的提取
• 4.3 TEM 快速反演
• 4.3.1 全区视电阻率的计算
• 4.3.2 全区视电阻率算法的改进
• 4.4 成像深度
• 4.4.1 垂向深度
• 4.4.2 反演深度
• 4.5 室内试验及效果分析
• 4.5.1 背景场测量
• 4.5.2 埋地管道的瞬变响应正演
• 4.5.3 成像结果分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 应用实际分析
• 5.1 实例一
• 5.1.1 工区概况
• 5.1.2 布线设计及工作参数
• 5.1.3 效果分析
• 5.2 实例二
• 5.2.1 工区概况
• 5.2.2 效果分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢