Page 90 - 无损检测2022年第十二期

王 珅, 等:

基于柔性阵列压电传感的页岩气管道壁厚监测

度变化, 编 号 1~5 厚 度 为 试 块 上 表 面 测 得, 编 号
6~7 为试块侧面测得, 测量结果如表 1 所示。
表 1 阶梯试块的柔性阵列传感器测厚结果
编号 阶梯试块厚度 / mm 柔性阵列传感器测量值 / mm
1 4.93 4.86
2 9.97 9.87
3 19.87 19.91
4 29.92 29.98
5 40.01 40.07
6 50.18 50.13
7 80.16 80.23
由表 1 可以看出, 使用柔性阵列传感器测量不
同厚度阶梯试块, 传感器测量值与真实值之间差值

均在 0.1mm 以内, 因此可以确定柔性阵列传感器

的测量精度达 0.1mm , 分辨率为 0.01mm , 满足页

岩气管道壁厚监测系统的长期监测要求。
2.4 长期监测试验
图 8 不同振动下传感器耦合试验结果
若将该系统用于页岩气管道长期监测, 监测主
可以看出, 一方面, 使用环氧胶黏剂固定的柔性 机、 干耦合剂、 柔性阵列传感器都需要有良好的稳定
阵列传感器在振动工况下依然可以固定可靠, 且传 性、 可靠性。为确定该系统能否长期稳定工作, 将柔
感器与管道之间耦合良好; 另一方面, 相比于无振动 性阵列传感器用干耦合材料环氧胶黏剂耦合在易失
工况, 振动工况下测厚波形无明显变化, 壁厚偏差为 效的三通位置, 并将传感器连接至监测主机, 管道长
0.01mm , 在测量误差范围之内。试验结果表明, 用干 期壁厚监测现场如图 10 所示。以每日 2 次的采集

耦合材料环氧胶黏剂耦合的柔性阵列传感器使用过程 频率进行为期 60d的监测, 传感器中各压电单元得
中受振动影响较小, 在振动工况下性能可保持稳定。 到的监测结果如图 11 所示。
2.3 精度试验
页岩气管道内壁受冲蚀、 腐蚀作用, 管壁厚度会
出现减薄现象, 这要求基于柔性阵列压电传感的监
测系统能够精确监测到页岩气管道壁厚的变化。为
此, 进行不同厚度阶梯试块的测量试验, 以确定柔性
阵列传感器的测量精度。利用测厚仪回波 - 回波厚
度测量模式消除耦合剂对测量结果的影响。试验所
采用的阶梯试块实物如图 9 所示, 试验中使用测厚
图 10 管道长期壁厚监测现场
仪连接柔性阵列传感器测量阶梯试块不同厚度的部

分, 阶梯试块厚度从 5.0mm 到 80.0mm 按一定梯

图 9 阶梯试块实物 图 11 管道各测点长期壁厚监测结果

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2022 年 第 44 卷 第 12 期

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