New Structural Health Monitoring System Using Guided Waves for Industrial Pipelines Located in Extreme Hot Environments

تهدف هذه الدراسة البحثية إلى تطوير تقنية موجات قاعدة موجهة للرصد الهيكلي لخطوط أنابيب النفط / الغاز / المياه باستخدام مناهج عددية وتجريبية ومجموعة من خصائص الموجات الخطية وغير الخطية. الهدف العام من هذا الاقتراح البحثي هو دراسة جدوى استخدام الموجات الموجهة لاكتشاف وتحديد موقع العيوب في خطوط أنابيب النفط / الغاز / المياه التي تعمل في البيئات الحارة، عى سبيل المثال، الكويت. يتم أخذ عيوب التنفس الشائعة )الكراك، عيب المفاصل وتلف الصدمة( وعيوب غير التنفس )الفتحة والشق( في خطوط الأنابيب. هنا، سيتم استخدام المعلمات الخطية للموجات الموجهة للكشف عن العيوب غير التنفسية، في حين سيتم استخدام موجات الخروف غير الخطية للكشف عن عيب التنفس عن طريق الكشف عن اللاخطية اللاصقة الصوتية ) CAN (. تم اعتبار تقنية موجات الحمل كطريقة موثوقة وسريعة لمراقبة الصحة الإنشائية للتشخيص بالأضرار. ومع ذلك، فقد تطلبت الفجوات الكبيرة إجراء المزيد من الدراسات المنهجية من أجل دمج هذه الطريقة في الصناعات ذات الظروف الغريبة، عى سبيل المثال، درجة الحرارة المعاكسة. في الواقع، فإن الفهم والتحقيق المتعمق بشأن تفاعل موجات لامب مع العيوب الهيكلية ضروريان للاستخدام الخاص لموجات لامب. تُعتبر تقنيات الموجات الخطية ذات الاعتماد عى البيانات الأساسية بمثابة عيبها الرئيسي، في حين أن تقنيات موجات لامب اللاخطية لديها القدرة عى اكتشاف وتحديد العيوب من خ ال تحديد المعلمات غير الخطية دون استخدام المعلومات الأساسية. تعزز هذه الدراسة صيانة خطوط الأنابيب باستخدام الموجات الموجهة. تكون نتيجة هذه التقنية فورية ولا تقاطع إمكانية تشغيل خطوط الأنابيب ويمكن تطبيقها في فترات الصيانة في أي وقت ومكان. نظرًا لاستخدام الموجات غير الخطية في الدراسة، فقد تتمكن هذه التقنية من اكتشاف وتحديد عيوب التنفس دون الاعتماد عى بيانات خط الأساس التي تتأثر عادةً بالعوامل البيئية، مثل درجة الحرارة والرطوبة. يمكن أن يكون هذا أحد المزايا الرئيسية لهذه التقنية لصيانة خط أنابيب النفط / الغاز / الماء الموجود في ظروف الطقس الحار.

This research study aims at developing guided waves-base technique for structural health monitoring of oil/gas/water pipelines using numerical and experimental approaches and a combination of linear and nonlinear wave characterizations. The overall objective of this research proposal is to investigate the feasibility of using guided waves for detecting and locating defects in oil/ gas/water pipelines working in hot environments, e.g., Kuwait. Common breathing defects (crack, joint imperfection and impact damage) and non-breathing defects (hole and notch) in pipelines are considered. Here, Linear parameters of guided waves will be used for detecting non-breathing defects whereas nonlinear Lamb waves will be used for detecting breathing defect by detecting contact acoustic nonlinearity (CAN). Lamb wave technique has been considered as a reliable and fast structural health monitoring (SHM) technique for damage prognosis. However, the significant gaps have necessitated more systematic studies in order to integrate this method into industries with peculiar conditions, e.g., adverse temperature. In fact, an in-depth understanding and investigation on the interaction of Lamb waves with structural defects are essential for particular utilization of Lamb waves. Relying Linear Lamb wave techniques on the baseline data is counted as their main drawback, while nonlinear Lamb wave techniques have the potential to detect and locate defects by identifying nonlinear parameters without using baseline information. This study enhances the pipeline maintenance by using guided waves. The outcome from this technique is instant and does not interrupt the serviceability of pipelines and can be applied in the maintenance intervals at any time and place. Since nonlinear guided waves are used in the study, the technique may be able to detect and locate breathing defects without relying on baseline data which is usually affected by environmental factors, such as temperature and humidity. This could be one of the main advantages of this technique for the maintenance of oil/gas/water pipeline located in extreme hot conditions.