LNG接收站外输管段增加稳管措施施工工程应力监测服务项目实施方案节选

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1.前言

1.1.监测目标及任务

本项目目标为本工程交验达到项目所要求的质量验收规范、规程规定，并顺利通过验收。采取有效措施监测该管道沉管作业中的应力变化，顺利完成沉管作业，保护人民生命财产安全。

1.2.监测依据

（1）《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T 32864-2016）；

（2）《油气管道地质灾害防护技术规范》（GB/T 40702-2021）；

（3）《油气管道地质灾害风险管理技术规范》（SY/T 6828-2017）；

（4）《油气管道滑坡灾害监测规范》（Q/SY 1673-2014）；

（5）《油气管道应变监测规范》（Q/SY 1419-2011）；

（6）《滑坡崩塌泥石流调查规范（1:50000）》（DZ/T 0261-2014）；

（7）《滑坡、崩塌监测测量规范》（DZ/T 0227-2004）；

（8）《崩塌、滑坡、泥石流监测规范》（DZ/T 0221-2006）；

（9）《地质灾害地表变形监测技术规程（试行）》（T/CAGHP 014-2018）；

（10）《地质灾害监测仪器物理接口规定（试行）》（T/CAGHP 016-2018）；

（11）《突发地质灾害应急监测预警技术指南（试行）》（T/CAGHP 023-2018）；

（12）《地质灾害地面变形监测技术规程》（T/CAGHP 014-2018）；

（13）《地质灾害监测资料归档整理技术要求（试行）》（T/CAGHP 047-2018）。

2.项目概况

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3.施工方案

3.1.监测设备布设方案

3.1.1.监测设备布设要求

鉴于本项目施工地共7处，监测施工内容为应力监测，本项目拟分3个实施组进行施工，即土建施工组、设备安装与调试组、平台部署组。

根据《油气管道地质灾害防护技术规范》（GB/T 40702-2021），管体应力／应变监测截面的布设应满足：

（1）监测截面应在管道变形严重区域和应力集中区域重点布设，应避开阴极保护测试线焊接处，如遇有变壁厚结构设计时应布设在薄壁管道段。

（2）监测截面间距宜取10m～50m，大范围区域性地表形变可取高值，差异沉降段、变形区域边界、裂缝处应加密布置。

3.1.2.监测设备布设位置

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3.2.初始应力检测

按照项目要求，计划在上述7处监测点，每处监测点选择8个点位进行管道初始应力测试。

3.2.1.测试设备

现场测试采用一体式超声波应力测试仪。超声波应力测试仪是基于超声波声弹性理论，利用了被测对象中超声波速与应力之间存在的固有关系并将这种特性转为数字信号表征的力学定量检测产品。

该超声波应力测试仪主要性能参数如下：

（1）精度及分辨率：应力测量精度可达±10MPa以内，分辨率为0.37KσMPa（Kσ为声弹系数），声时差分辨率不低于0.37ns。

（2）重复精度：测量值波动不超过±1.1K MPa。

（3）应力方向：自动辨识拉、压应力。

（4）信号源：采用欧美设计标准，拥有出色的信噪比。

为保证测试结果的准确性，每次现场测试前，都会在实验室通过等强度梁对设备进行应力标定，用于标定的等强度梁如下图所示。

图3.2.1 一体式超声波应力测试仪和应力标定等强度梁

3.2.2.测试原理及技术要求

（1）超声波检测原理

超声波应力测量法是基于材料的声弹性理论，即依据被测对象中超声波传播速度与应力之间存在的固有关系，将这种特性转为数字信号表征的力学定量检测手段。

超声波的波型根据在传播介质中的振动方向和声波的传播方向是否相同来划分，主要分为纵波、横波、表面波。

超声波应力检测分为两种类型：近表面应力检测和体应力检测。

近表面应力检测是应力检测较为典型的应用场景。测量采用一对收发分离的超声波探头（也称超声波换能器），探头声束入射角需满足第一临界角的基本条件，激发的超声波也被称做“临界折射纵波”（LCR），沿被测对象近表面区域传播。可测量的深度取决于使用探头的频率和被测对象材质。

当纵波从波速较慢的介质传播到波速较快的介质中时，根据Snell定律，会有一入射角使折射纵波的折射角等于90°，此时折射角为90°的纵波即为临界折射纵波（LCR），而入射角称为第一临界角。以从有机玻璃透声楔入射到平面钢板为例，第一临界角的计算公式为：

图3.2.2 检测原理图

（2）超声波检测技术要求

①表面打磨：将结构测点表面打磨至泛出金属光泽且无明显黑点坑陷，达到超声波应力测试条件。

②采集基准：测试时应先将零应力试块放置于被测材料表面，使零应力试块温度与被测材料温度接近。

③应力测试：对测试点进行应力测试时，每个测点应不少于3次测量。

3.2.3.测试探头及基准选择

测试采用微型超声应力检测探头，测试之前选取客户提供的与被测管道材质相同的散管作为基准进行采集。

表3.2.3 超声应力检测探头技术参数

3.2.4.闸门设置

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3.2.6.测试点位确认

（1）管道测点

超声应力检测方法为接触式检测，确定检测截面后，需要在管道表面抛光，测试管道现场照片如下所示。

（2）测试点位分布

根据现场钢管表面情况，每个端面选取8个测点，每个端面上的测点分布见如下示意图，示意图中的测点角度分布是顺介质流向方向顺时针的正视图。

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