管壁腐蚀对γ散射法检测油垢厚度的影响初探
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
线 放 射 源 ， 直 器 出 口 到 保 温 层 的距 离 为 ５ 准
ｃ 粒 子数 取 １ Ｏ ， 差均在 ２ 以下 。 ｍ， ×１ 。 误
设新 管道 壁厚 为 ， 用 一段 时 间后 经腐 使 蚀壁 厚 减小 到 Ｘｒ 用 射 线 散 射 计 数 ｙ 与 ，应 （ － ） Ｘ０Ｘ 进行线 性 拟合 ， 式 ： —Ａ ＋Ｂ （ 一 如 Ｙ Ｘ０
１ 模拟条件
为了减轻挖掘土方的繁重劳动和便于实际
壁腐蚀情况 的检测是一种简便有效的方法［ 。 ５ ］ 南京大学刘圣康教授等在 ２０ 年研究了 ０５ 利用 射线透射 幅度谱测量油垢时 ， 管壁腐蚀
对响应的影响 ， 结果显示对数响应与管壁腐蚀 间呈 线 性 关 系 ， 量 管 壁 腐 蚀 准 确 度 为 ０ １ 测 ．
６０ ３
图 １ 模拟 几 何设计图
操作 ， 文采用 在土层 中打竖直 孔道 的方法 ， 本 把 放射 源和 探测器 放人孔 道 后进 行测量 。模拟 中
采用半油测量的方式［ ， ７ 即在测量时关小输油 ］
管道的阀门以减小石油 流量 ， 使管 内石油与上
层 油垢 间有 一定 的空 隙 ， 样 既可 以减 小 石 油 这 对 油垢 厚 度 测量 的影 响 ， 可 以保 持石 油 输 送 又 的正 常进 行 。
表 １ 模拟参数
籁墨 躲 耧 ● 日 一 ｉ ０
注 ； 中原油 、 表 油垢 、 保温层成分参考文献 Ｖ１ ８。 ∞ ∞ ∞ 加 ∞ ∞ 加 加 ０
管道厚 度取 １ ～５ｍｍ， 间每 隔 １ｍｍ 取 中
一
个点。油垢厚 度取 ０ ５ｍｉ 中间每 隔 ３ ～１ ｌ， １
ＩＦ 取一个点。放射源分别取∞ ｏ和 Ｃ ＇ ｎｌ ｌ Ｃ ｓ 射 ／
第３ Ｏ卷
２１ ００年
第 ５期
５月
核电子学与探测技术
Ｎｕｌａ ｌ ｔ ｎｃ ｃｅｒＥｅ ｒ ｉ ｃ ｏ ｓ＆ Ｄｅｅｔ ｎＴ ｃ ｎ ｌｇ ｔｃｉ ｅｈ ｏｏ ｙ ｏ
Ｖｏ． ０ Ｎｏ ５ １３ ．
Ｍ ａ ． ２ １ ｙ ００
管壁腐蚀对 丫散射 法检测油垢厚度 的影响初探
的光 子总计 数 为 Ｏ １４Ｍｅ 能 量道 内的计 数 ～ ． Ｖ
３ ００ ６ ０
糕３ ０ ０ ４ ０ 米 ３０ ０ ２０
杂 妊 ３ ００ ０ ０
２ ０ ０ ８ ０
和。图 ２示出模 拟∞ ｏ计算 得到的典型散射 Ｃ 能 谱 图 。对 于 Ｃ ， 能 量 为 ０ ６ ２Ｍｅ 与 ｓ其 ． ６ Ｖ，
４ 保温层 ； ： ： ５ 放射源； ： ６ 准直器 ；
７ 探测器探测面 ； ： ： ８ 铅屏蔽罩；
９ 土层 ； ０ 空气 ： １：
收稿 日期 ：０ ９ ５２ ２ ０ － －１ ０ 基金项 目： 国家 自然科学基金项 目（ ０ ６ ０ ３ 。 １ ５ ５０ ）
作者简介 ： 满 （ ９４） 女 ， 周 １ ８一 ， 山东鱼 台人 ， 士 研究 硕 生， 研究方 向为核技术及应用 。
的散射光子 的响应要高于油垢对散射光子的响应 ， 管壁腐蚀程度对测垢 的影 响是有规律的。 Ｃ 和”Ｃ ∞ ｏ ｓ 放射源均可 以用于对管壁腐蚀厚度 的监测 ， 结果显示在 缺陷 的监 测方面 ， Ｃ 放射 源要 优于”Ｃ 放射 ∞ｏ Ｓ 源， 在油垢厚度 的监测方面 ”Ｃ 放射源要优于∞ ０ ｓ Ｃ 放射源 。
考虑 在 内 ， 验 几 何设 计 示 于 图 １ 实 。在 ＭＣ ＮＰ
输人程序 中， 需要用材料卡对其 中物质的成分 和各成分的相对 含量进行描述 ， 相对含量是各 元素质量与样品总质量（ 或原子数） 比。模拟 之 计算中使用 的参数列于表 １ 。
实际上原油是在很长的一根输油管道 内输 运， 输油管道外面包裹着保温层 ， 在研究时一并
ｍ ｍ ［］ ６
。
本工作利用蒙特卡罗方法研究 管壁腐
蚀对 射线散 射法测 量油 垢 的影 响 。而 实际管 道 氧化腐 蚀 测量 的难 度很 大 ， 易 应用 蒙 特卡 不
１ 油垢 ； ： ： ２ 原油 ； ： ３ 输油圆管道；
洛方法进行模拟 ， 本文只进行 了理想条件下管
道腐蚀对 响应影 响 的研 究工 作 ， 用 ＭＣ Ｐ 应 Ｎ
关键词 ： 散射光子 ； 油垢厚度 ； ｎｅ ａｌ方法 Ｍｏ ｔ Ｃ ｒ － ｏ 中图分类号 ： ０ ７ ． ２ ５ １ ３３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： Ｏ ５ －９ ４ ２ １ ） ３０ ３ －４ ２ ８ｏ ３ （ ＯＯ ｏ—６ ００
含蜡原油从井中开采 出来 以后 ， 在输送 的 过程 中， 常因蜡的结 晶和沉淀而引起管线和设
周 满 艾尔肯 ・ ， 阿不列木 杨 坤杰 王世 亨 ， ， ，
阿布都莫明 ， 赵农校 赵经武 时飞跃 ， ，
（． １ 新疆大学物理系 ， 乌鲁木齐 ８０４ ； 新疆 ３０６２ ．南京大学物理系 ， 江苏南京 ２０９） １０ ３
摘要 ： 利用 Ｍ
程序模拟研究 了管壁腐蚀对 ７散射法检测油垢厚度的影响 。模拟结果表明缺陷
Ｘｆ。 ）
０ ０ ． ０． ０ ４ ０． ０ ８ １ ０ ２ ． ６ ． ． １２ １４ ． ．
２ 结果与分析
对于∞Ｃ ｏ放 射 源 模 拟 时 ， 测 器接 收 到 的 探
４ ０ ０ ０ ０ ３ ０ ０ ８ ０
能 量 ／Ｍｅ Ｖ
图 ２ 典 型散 射能谱图
散射计数是近 １ ０散射 ， ８。 通过验证得知每组模 拟数据中大于 ｌＭｅ 的散射光子计 数不随油 Ｖ 垢（ 缺陷） 厚度增加而增 加 ， 故经散射至探测器
（Ｃ 程序进行模拟运算 ， ４） 模拟 中考虑了管道上 方土层、 保温层及管 内石油的影响。
备的堵塞 。对 比其他常用 的物理手段 ， 散射 ７ 法测量油 垢 厚度 具 有 更 好 的实 用 价 值 ］ 已 。
有研究表明利用。 ｏ和 Ｃ 发 出 ７ 。 Ｃ ｓ 射线对管
壁厚 度 和缺 陷进 行检 测 是 可行 的 ， 别 是对 管 特
ｃ 粒 子数 取 １ Ｏ ， 差均在 ２ 以下 。 ｍ， ×１ 。 误
设新 管道 壁厚 为 ， 用 一段 时 间后 经腐 使 蚀壁 厚 减小 到 Ｘｒ 用 射 线 散 射 计 数 ｙ 与 ，应 （ － ） Ｘ０Ｘ 进行线 性 拟合 ， 式 ： —Ａ ＋Ｂ （ 一 如 Ｙ Ｘ０
１ 模拟条件
为了减轻挖掘土方的繁重劳动和便于实际
壁腐蚀情况 的检测是一种简便有效的方法［ 。 ５ ］ 南京大学刘圣康教授等在 ２０ 年研究了 ０５ 利用 射线透射 幅度谱测量油垢时 ， 管壁腐蚀
对响应的影响 ， 结果显示对数响应与管壁腐蚀 间呈 线 性 关 系 ， 量 管 壁 腐 蚀 准 确 度 为 ０ １ 测 ．
６０ ３
图 １ 模拟 几 何设计图
操作 ， 文采用 在土层 中打竖直 孔道 的方法 ， 本 把 放射 源和 探测器 放人孔 道 后进 行测量 。模拟 中
采用半油测量的方式［ ， ７ 即在测量时关小输油 ］
管道的阀门以减小石油 流量 ， 使管 内石油与上
层 油垢 间有 一定 的空 隙 ， 样 既可 以减 小 石 油 这 对 油垢 厚 度 测量 的影 响 ， 可 以保 持石 油 输 送 又 的正 常进 行 。
表 １ 模拟参数
籁墨 躲 耧 ● 日 一 ｉ ０
注 ； 中原油 、 表 油垢 、 保温层成分参考文献 Ｖ１ ８。 ∞ ∞ ∞ 加 ∞ ∞ 加 加 ０
管道厚 度取 １ ～５ｍｍ， 间每 隔 １ｍｍ 取 中
一
个点。油垢厚 度取 ０ ５ｍｉ 中间每 隔 ３ ～１ ｌ， １
ＩＦ 取一个点。放射源分别取∞ ｏ和 Ｃ ＇ ｎｌ ｌ Ｃ ｓ 射 ／
第３ Ｏ卷
２１ ００年
第 ５期
５月
核电子学与探测技术
Ｎｕｌａ ｌ ｔ ｎｃ ｃｅｒＥｅ ｒ ｉ ｃ ｏ ｓ＆ Ｄｅｅｔ ｎＴ ｃ ｎ ｌｇ ｔｃｉ ｅｈ ｏｏ ｙ ｏ
Ｖｏ． ０ Ｎｏ ５ １３ ．
Ｍ ａ ． ２ １ ｙ ００
管壁腐蚀对 丫散射 法检测油垢厚度 的影响初探
的光 子总计 数 为 Ｏ １４Ｍｅ 能 量道 内的计 数 ～ ． Ｖ
３ ００ ６ ０
糕３ ０ ０ ４ ０ 米 ３０ ０ ２０
杂 妊 ３ ００ ０ ０
２ ０ ０ ８ ０
和。图 ２示出模 拟∞ ｏ计算 得到的典型散射 Ｃ 能 谱 图 。对 于 Ｃ ， 能 量 为 ０ ６ ２Ｍｅ 与 ｓ其 ． ６ Ｖ，
４ 保温层 ； ： ： ５ 放射源； ： ６ 准直器 ；
７ 探测器探测面 ； ： ： ８ 铅屏蔽罩；
９ 土层 ； ０ 空气 ： １：
收稿 日期 ：０ ９ ５２ ２ ０ － －１ ０ 基金项 目： 国家 自然科学基金项 目（ ０ ６ ０ ３ 。 １ ５ ５０ ）
作者简介 ： 满 （ ９４） 女 ， 周 １ ８一 ， 山东鱼 台人 ， 士 研究 硕 生， 研究方 向为核技术及应用 。
的散射光子 的响应要高于油垢对散射光子的响应 ， 管壁腐蚀程度对测垢 的影 响是有规律的。 Ｃ 和”Ｃ ∞ ｏ ｓ 放射源均可 以用于对管壁腐蚀厚度 的监测 ， 结果显示在 缺陷 的监 测方面 ， Ｃ 放射 源要 优于”Ｃ 放射 ∞ｏ Ｓ 源， 在油垢厚度 的监测方面 ”Ｃ 放射源要优于∞ ０ ｓ Ｃ 放射源 。
考虑 在 内 ， 验 几 何设 计 示 于 图 １ 实 。在 ＭＣ ＮＰ
输人程序 中， 需要用材料卡对其 中物质的成分 和各成分的相对 含量进行描述 ， 相对含量是各 元素质量与样品总质量（ 或原子数） 比。模拟 之 计算中使用 的参数列于表 １ 。
实际上原油是在很长的一根输油管道 内输 运， 输油管道外面包裹着保温层 ， 在研究时一并
ｍ ｍ ［］ ６
。
本工作利用蒙特卡罗方法研究 管壁腐
蚀对 射线散 射法测 量油 垢 的影 响 。而 实际管 道 氧化腐 蚀 测量 的难 度很 大 ， 易 应用 蒙 特卡 不
１ 油垢 ； ： ： ２ 原油 ； ： ３ 输油圆管道；
洛方法进行模拟 ， 本文只进行 了理想条件下管
道腐蚀对 响应影 响 的研 究工 作 ， 用 ＭＣ Ｐ 应 Ｎ
关键词 ： 散射光子 ； 油垢厚度 ； ｎｅ ａｌ方法 Ｍｏ ｔ Ｃ ｒ － ｏ 中图分类号 ： ０ ７ ． ２ ５ １ ３３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： Ｏ ５ －９ ４ ２ １ ） ３０ ３ －４ ２ ８ｏ ３ （ ＯＯ ｏ—６ ００
含蜡原油从井中开采 出来 以后 ， 在输送 的 过程 中， 常因蜡的结 晶和沉淀而引起管线和设
周 满 艾尔肯 ・ ， 阿不列木 杨 坤杰 王世 亨 ， ， ，
阿布都莫明 ， 赵农校 赵经武 时飞跃 ， ，
（． １ 新疆大学物理系 ， 乌鲁木齐 ８０４ ； 新疆 ３０６２ ．南京大学物理系 ， 江苏南京 ２０９） １０ ３
摘要 ： 利用 Ｍ
程序模拟研究 了管壁腐蚀对 ７散射法检测油垢厚度的影响 。模拟结果表明缺陷
Ｘｆ。 ）
０ ０ ． ０． ０ ４ ０． ０ ８ １ ０ ２ ． ６ ． ． １２ １４ ． ．
２ 结果与分析
对于∞Ｃ ｏ放 射 源 模 拟 时 ， 测 器接 收 到 的 探
４ ０ ０ ０ ０ ３ ０ ０ ８ ０
能 量 ／Ｍｅ Ｖ
图 ２ 典 型散 射能谱图
散射计数是近 １ ０散射 ， ８。 通过验证得知每组模 拟数据中大于 ｌＭｅ 的散射光子计 数不随油 Ｖ 垢（ 缺陷） 厚度增加而增 加 ， 故经散射至探测器
（Ｃ 程序进行模拟运算 ， ４） 模拟 中考虑了管道上 方土层、 保温层及管 内石油的影响。
备的堵塞 。对 比其他常用 的物理手段 ， 散射 ７ 法测量油 垢 厚度 具 有 更 好 的实 用 价 值 ］ 已 。
有研究表明利用。 ｏ和 Ｃ 发 出 ７ 。 Ｃ ｓ 射线对管
壁厚 度 和缺 陷进 行检 测 是 可行 的 ， 别 是对 管 特