Q/SY
中国石油天然气集团公司企业标准
Q/SY1419—2011
油气管道应变监测规范
Specification for oil and gas pipeline strain monitoring
2011-09-29发布
2011-12-01实施
中国石油天然气集团公司
发布 Q/SY1419—2011
目 次
前言
范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 监测方法 5 监测实施 6 数据处理分析 7 管理维护附录A（资料性附录） 油气管道常用应变监测方法附录B（规范性附录） 油气管道应变监测记录表格
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前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中国石油天然气集团公司标准化委员会天然气与管道专业标准化技术委员会提出并
归口。
本标准起草单位：管道分公司管道科技研究中心、天然气与管道分公司管道管理处、管道分公司管道处、西气东输管道分公司管道处。
本标准主要起草人：王维斌、吴志平、刘哲、蒋先尧、王禹钦、冯伟、马廷霞。
Ⅱ Q/SY1419—2011
油气管道应变监测规范
1范围
本标准规定了油气管道应变监测方法、实施步骤、数据分析及报告编制要求等技术内容。 本标准适用于油气管道应变监测，可用于长输、工业、城市集输等油气管道的沉降、滑坡、跨越
等管段部位应变监测。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
SY/T5918埋地钢质管道外防腐层修复技术规范 3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3. 1
应变监测strainmonitoring 采用应变传感器对管道在内压、自重及其他载荷作用下所产生的环向、轴向及其他方向的应变进
行监测。 3. 2
监测数据异常abnormalmonitoringdata 管道应变监测数据值相对前一个数据值变化很大或管道应变监测数据值大于额定预警值。
3.3
温度补偿temperaturecompensation 使用温敏元件和特殊电路来抵消温度变化给应变传感器带来影响的方法。
3. 4
电测法electricalmeasurementmethod 将特制电阻应变片作为传感元件，粘贴在被测管道表面，当管道由于受到外荷载的作用而发生变
形时，电阻应变片也随之变形，并发生电阻的变化。在一定的工作范围内，电阻应变片的电阻变化与试件发生的应变成比例关系。根据测得的电阻变化，通过应变仪可获得试件上被测点的应变值。 3. 5
光栅光纤监测法monitoringmethodoffiberbragggratingmethod 将光纤光栅传感器贴在管道表面，对管体的应变分布进行实时测量，监视管体形变的形成和成
长，从而预知管体结构的载荷及安全状态。
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4监测方法
4.1一般规定
4.1.1管道应力应变监测以保证管道安全运营为前提 4.1.2监测应保证具有在恶劣气候条件下仍能进行重要项目的监测的能力。 4.1.3监测仪器宜实现自动化监测。 4.1.4监测操作过程应按设计要求施工。安装完工后，及时做好初期测读并填写初始监测数据表绘制地形图、管道埋深图及测点地理状况调研表等，以备查用 4.1.5安装后的监测设备应有防水、防尘、防振动、防盗等措施。 4.1.6针对不同监测阶段，突出重点进行监测，发现异常立即进行复测并加密监测频率。
4.2常用监测方法
常用应变监测方法包括但不限于电测法、光栅光纤法（具体说明参见附录A）。
5监测实施
5.1调查、资料收集 5.1.1收集被监测工程的管道安装峻工图、施工记录、施工工艺和施工中出现的异常情况及地质环境等详细资料。 5.1.2根据测量目的选择监测点的位置，完成对监测地点的地质勘查调研，了解监测项目现场实施的可行性。选择监测点，可以根据管道受载荷时应力分布的资料，在应力较大或反映应力特点的若干点布置监测点。 5.2方案制定 5.2.1 根据调查结果和确定的监测目的，选择监测方法，制定监测方案。 5.2.2提出监测系统设计文件，包括监测系统布置图、仪器设备清单、各监测仪器设施的安装技术要求、监测要求及工程预算等。 5.3 施工要求 5.3.1 按施工图要求做好仪器设备的检验、埋设、安装、调试和保护。 5.3.2工程完工后应提交峻工图、埋设记录和峻工报告。 5.4传感器安装 5.4.1 电阻应变计传感器安装 5.4.1.1测点方向应选择管道截面上0°，90°，180°，270°分布测点、每个测点选择轴向、环向、45° 方向作为管道应力测试方向。 5.4.1.2应变计的选择原则应符合表1中的内容。
其中，应变计选择的具体要求为： a）应变计敏感栅长度的选择：
为了获得真实的测量值，应变计的栅长应不大于测量区域半径的1/5～1/10。对于应变场变化不大和一般传感器用途，宜选用栅长3mm6mm的应变计，
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b） 应变计敏感栅材料和基底材料的选择：
应变计宜选用以康铜合金或卡玛合金箔为敏感栅的应变计。 60℃以下、长时间、最大应变量在1000um/m以下的应变测量，宜选用改性酚醛或聚酰亚胺为基底的应变计；60℃～150℃的应变测量，宜选用以聚酰亚胺为基底的应变计。
c） 应变计电阻的选择：
应变计电阻的选择应根据应变计的散热面积、导线电阻的影响、信噪比、功耗大小来选择。 应选用与仪器相匹配的阻值，宜选用120Q，3502的应变计。
表1常用应变计参数选择时考虑的内容
选择步骤
选择参数
考虑内容
1.应变梯度； 2.最大应变面积； 3.所需精度； 4.静态应变稳定性； 5.最大应变值； 6.交替安装循环次数； 7.散热； 8.安装方便 1.应变梯度； 2.应力维数； 3.散热条件； 4.安装空间； 5.有否合适的应变计电阻； 6.蠕变 1.应变测量类型（静态、动态、野外等）； 2.工作温度； 3.测试周期； 4.应变循环次数； 5.所需精度； 6.安装方便 1.散热； 2.导线电阻的影响： 3.信噪比 1.试件材料； 2.工作温度范围； 3.所需精度 1.弹性体固有蠕变； 2.防护胶； 3.密封形式； 4.工艺方法； 5.所需精度应变计温度范围应与管表极限温度相一致
栅长
1
敏感栅的结构形状
2
应变计系列
3
应变计电阻
温度自补偿系数或弹性模量自补偿系数
n
变补偿代号
6
温度范围
7
5.4.1.3 应变计粘贴和防护的要求包括以下内容：
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a） 测点表面处理应满足下列要求：
1）将管体测点位置防腐层剥除，剥除面积应满足应变计粘贴要求，且不宜过大； 2）用工具或化学试剂清除贴片处的漆层、锈层等污垢，测点位置表面处理光洁； 3）用0号砂布在管体表面打成45°的斜纹； 4)[ 吹去浮尘并用棉花蘸丙酮或酒精等清洗，脱脂棉擦干。
b） 应变计的粘贴与干燥要求如下：
1） 胶黏剂宜采用快干水迹类胶黏剂。 2） 在管体上画出测点的纵横中心线，纵线应与应变方向一致。 3） 先在管体表面的定向标记处和应变片基底上分别涂均匀胶层，待胶层发黏时迅速将应
变片按正确位置就位，并取一块聚乙烯薄膜盖在应变片上，用手指沿一个方向滚压挤出多余胶水，胶层应尽量薄，并注意应变计位置不滑动，胶粘贴用手指轻压1min ~2min。
4） 当室温高于150℃和相对湿度低于60%时，可采用自然干燥，干燥时间一般为24h～
48h。室温低于150℃和相对湿度高于60%时，应采用人工干燥（红外线灯照射或电热风)。
c）导线的焊接要求如下：
1）在应变计引出线底下贴胶布或胶纸，以保证引出线不与管体形成短路； 2）用胶固定端子或用胶布固定电线，保证电线轻微拉动时引出线不断； 3）用电烙铁把测量导线的一端与引出线焊接，焊点应圆滑、丰满，无虚焊，测量导线的另
一端与应变仪测量桥连接。
d）应变计的粘贴质量检查：
1） 借助放大镜用肉眼进行外观检查，应变片应无气泡，粘贴牢固，方位准确； 2） 检查应变片应无短路和断路，用单臂电桥量测应变片的电阻值应与粘贴前基本相同； 3）用兆欧表量测应变片与管体的绝缘电阻，应在50M2以上，不合格的，则铲除重贴。
e) 防潮和防水处理：
防护用胶类防潮剂浇注加布带绑扎，防潮剂覆盖整个应变计宜稍大5mm左右。 f) 防腐层恢复、回填：在防水硅胶外层变干之后开始做防腐层恢复；防腐层恢复处理应按SY/T5918执行。回填土时
应避免牵拉电缆或用力撞击管道贴片处，回填后应及时进行测试并按附录B规定的格式记录结果。 5.4.1.4温度补偿工作的要求包括：
a） 温度补偿块的制备材料与厚度应和被测管体相同，面积不宜大于100mm×100mm。 b) 温度补偿片的粘接方法按5.4.1.3执行。 c) 补偿片应采用半桥接法，保证当环境温度改变时，测量片和补偿片的电阻值可发生相同变化
而不会影响电桥平衡。补偿片接法如图1所示。 d) 测量时，将温度补偿块放置在被测管道附近。
5.4.1.5安装时的其他注意事项包括：
a） 作业时应保证施工人员的安全。 b) 为保证监测仪器能正常使用，监测前应检查、调试。 c) 在焊接线时应焊接牢固。所有测点焊接完毕后，用万用表统一测试测点电阻值偏差应满足设
计要求。 d) 在填土回埋的过程前，应用冷缠带、环氧树脂将接线固定，以免由于回填土时，使应变片
脱落。回填土不应损坏电缆线。 e) 测试线连接位置用绝缘材料处理。
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O
UBD Q
D
R一被测点的应变片； R2一温度补偿片； R3，R4一阻值相同的标准电阻。
图1温度补偿片半桥接法
5.4.1.6监测结束后宜将应变计拆除；不拆除时应将测试线位置做绝缘处理。
5.4.2光纤光栅传感器安装
5.4.2.1安装方式的确定应根据如下条件确定：
a) 应依据具体结构和工程应用情况，确定结构的应变分布、各测量点位置和测量分布方式，估
计各测点应变范围，推算出整个结构的应变分布概况。 b) 根据估计的各测点应变分布状态及各测点应变的最大值，确定各测点处光纤光栅的中心波
长：各测点的位置与对应处的光纤光栅的波长应相对应、 c） 应根据监测的要求、工程实际情况，选择传感器的结构形式（贴片式、埋入式等）和安装方
式（粘贴、焊接等），确定埋设和保护工艺。 d) 结合所需的测量精度，确定所需光纤光栅解调器的波长解调范围，选定相应的光纤光栅解
调器及配套解调和数据分析软件。 e） 依据所选定的光纤光栅传感器的结构形式和安装方式，确定光纤光栅传感器灵敏度系数K，
并在解调软件中进行设置，测量结果应直接显示应变值。 f）依据结构上各测点的实测应变值，评价结构整体状态，并应对极限状态进行报警。
5.4.2.2粘贴式光栅应变传感器的安装与保护应符合以下要求：
a） 粘贴剂应选择能形成薄的、无间隙的、具有高剪切强度胶层的材料，且应具有从低温到高温
的宽工作范围和高延伸率。 b） 应用钢丝刷将粘接部位管体表面打磨光洁，用酒精清洗。 c） 粘贴时应采用环氧树脂胶将传感器粘贴在管体表面上，应确保光栅轴向与管道轴向一致。可
用磁铁轻压在传感器的上表面，使环氧树脂胶自然固化。在环氧树脂胶固化后，应在传感器四周的缝隙处再补胶一次。
d）应在传感器位置缠纱布保护传感器。 5.4.2.3光纤光栅温度补偿宜采用线性补偿的办法，在温度变化明显区域分别布置测量光栅和温度补偿光栅。
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