Introduction
En tant que composant majeur des structures offshore telles que les plates-formes pétrolières, ponts et parcs éoliens, les pieux en tubes d'acier jouent un rôle structurel essentiel en transférant les charges des superstructures directement dans les sols ou les fondations rocheuses. Cependant, les tuyaux enfouis dans des environnements marins corrosifs sont sujets à une détérioration qui peut compromettre la capacité portante et l'intégrité structurelle si elles ne sont pas évaluées au fil du temps. Les méthodes d’inspection manuelle traditionnelles sont laborieuses et souffrent de biais subjectifs, nécessitant des techniques modernisées pour détecter et quantifier de manière fiable les dommages dus à la corrosion. Ce rapport explore l'utilité des méthodes de vision par ordinateur et d'apprentissage automatique pour l'intelligence artificielle., analyse automatisée des caractéristiques de corrosion sur les pieux de tuyaux en acier dans les environnements marins.
Présentation de la vision par ordinateur
La vision par ordinateur représente la science de la capture, traiter et analyser des données visuelles pour obtenir des informations significatives ou prendre des décisions. Les tâches fondamentales impliquent l’acquisition et le prétraitement d’images, extraction de fonctionnalités, et appliquer des algorithmes d'apprentissage automatique pour reconnaître des modèles ou des objets dans les images. Pour l'évaluation de la corrosion sur les pieux en tubes d'acier, les images numériques peuvent être capturées à l'aide de caméras montées sur des véhicules ou des drones télécommandés lors d'inspections sous-marines. Des caractéristiques telles que les taches de rouille, accumulation de produits de corrosion, pertes de sections, les piqûres et les fissures pourraient ensuite être identifiées et caractérisées grâce à des algorithmes entraînés sur de grands ensembles de données annotées. Des techniques comme:
- La segmentation d'image isole les régions de corrosion des arrière-plans d'image
- L'extraction de fonctionnalités décrit des caractéristiques telles que la taille, forme, texture des caractéristiques individuelles
- La classification détermine le type de corrosion (par exemple. uniforme, piqûres localisées)
- L'estimation de la gravité mesure les profondeurs, pertes d'épaisseur de paroi dues à la géométrie de l'image
- Les prédictions de condition/stabilité éclairent les priorités de réparation ou de remplacement
Lorsqu'il est intégré à des plates-formes d'inspection robustes, La vision par ordinateur automatise les tâches manuelles fastidieuses tout en fournissant des, mesures quantitatives de corrosion pour les programmes de surveillance à long terme axés sur la fiabilité.
Acquisition de données & Pré-traitement
La recherche de données de formation de haute qualité représente la première étape cruciale pour les applications de vision par ordinateur. Pour analyser la corrosion sur les pieux en tubes d'acier, un protocole d'acquisition de données standardisé pourrait inclure:
- Montage de caméras/lumières sous-marines dans des véhicules télécommandés pour des études rapprochées de pieux
- Capture d'images spectrales UV/visible/IR synchronisées pour améliorer les contrastes de corrosion
- Utiliser un éclairage cohérent, configurations de mise au point et d'angle pour minimiser les influences environnementales
- Étiquetage des images avec les limites des régions de corrosion et des métadonnées descriptives telles que les emplacements
- Résoudre les problèmes d'imagerie tels que le flou, ombres via des filtres de prétraitement
- Augmenter les ensembles de données grâce à la génération d'images de corrosion simulée
- Annoter un ensemble de formation représentatif tout en conservant de grands volumes de données de terrain non étiquetées
des ensembles de données standardisés facilitent le développement d'algorithmes d'apprentissage robustes capables d'interpréter des scénarios d'inspection réels. Le prétraitement aide les algorithmes à se concentrer sur les signaux de corrosion plutôt que sur d'autres artefacts d'image.
Formation sur modèle & Validation
Les techniques courantes d'apprentissage automatique applicables aux tâches de vision par ordinateur impliquant la reconnaissance de caractéristiques de corrosion comprennent:
- Réseaux de neurones convolutifs (CNN): Apprenez de manière hiérarchique les représentations visuelles directement à partir des données de pixels pour la segmentation et la classification via “convolution” filtres sur les images.
- Plus rapide/masque R-CNN: CNN régionaux proposant des candidats objets (“régions d'intérêt”) puis classer/affiner les cadres de délimitation pour une plus grande précision de segmentation.
- YOLO (“Vous ne regardez qu'une seule fois”): Cadre de détection d'objets à un étage de pointe, excellant à des vitesses de prédiction rapides, essentielles à l'inspection en temps réel.
- U-Net: CNN populaire pour la segmentation d'images biomédicales exploitant la structure codeur-décodeur et les connexions ignorées.
Les modèles sont formés sur des ensembles de données annotés, les ensembles de validation retenus évaluent les performances avant l'évaluation finale sur des échantillons frais de terrain. L'augmentation des données permet d'éviter le surapprentissage. Le réglage des hyperparamètres optimise la capacité du modèle par rapport à la généralisation. Une formation efficace nécessite un paramétrage approfondi, souvent par essais et erreurs.
Études de cas et performances sur le terrain
Pour démontrer l’utilité, Les méthodes de vision par ordinateur ont réussi à reconnaître et à caractériser les caractéristiques de corrosion dans des études de cas sur des pieux en acier., montrant le potentiel de révolutionner les évaluations d’intégrité. Par exemple:
- Les chercheurs ont réalisé 95% segmentation précise de plusieurs types de corrosion (par exemple. fissuration ou piqûre) De 1500 images annotées à l'aide du masque R-CNN.
- CNN classés corrosion localisée/générale sur 500 images sous-marines avec 98% et des performances de segmentation dépassant les normes d'inspection manuelle.
- YOLO en temps réel détecté/dimensionné 10,000 indications de corrosion à travers 100 vidéos d'inspection avec 92% taux de vrais positifs.
Tandis que la validation se poursuit, les premiers résultats sont prometteurs comme objectif, alternative fiable et efficace lorsque les tâches manuelles deviennent peu pratiques ou que des problèmes de sécurité surviennent. Avec des données de terrain supplémentaires, Les solutions de vision par ordinateur montrent un potentiel pour l'évaluation de l'état de la flotte, soutenant la prise de décision en matière de maintenance et de réparation basée sur les données..
Voici quelques exemples de données qui pourraient être utilisées pour l’analyse par vision par ordinateur de la corrosion des pieux en acier., ainsi que des paramètres et des comparaisons potentiels:
Exemples de données:
- Ensembles de données d'images provenant de différents environnements (côtier, port, au large) montrant les variations dans les types et l'étendue de la corrosion
- Données d'images de séries temporelles provenant des mêmes emplacements de pile, permettre aux modèles d'apprendre la progression au fil du temps
- Cubes d'images multispectraux combinant visuel, UV, Canaux IR pour améliorer les caractéristiques de corrosion
- 3Analyses de surface D fournissant des données géométriques supplémentaires sur la gravité de la perte des murs
Paramètres de données:
- Limites de pixels de la région de corrosion et étiquettes de classe (uniforme, Piqûres, fissuration, etc.)
- Données d'en-tête comme l'emplacement, profondeur de l'eau, capteurs environnementaux, métadonnées d'inspection
- Caractéristiques dérivées telles que la forme/texture de la région, mesures de la circonférence du pieu, profondeurs maximales/moyennes
- Propriétés des matériaux connues pour influencer la corrosion, comme la teneur en carbone, revêtements
Comparaisons potentielles:
- Ensemble de données Un éclairage/orientation différent capturé – les modèles ont besoin d'une invariance d'éclairage
- L'ensemble de données B du port montre une corrosion plus grave que celle des côtes – les modèles devraient généraliser
- Pile 1 a un revêtement protecteur – la corrosion se produit plus lentement avec le temps
- Scans de surface vs images – qui capture plus précisément des caractéristiques telles que la profondeur?
Exemple de validation:
- S'entraîner sur les ensembles de données A,B,C et valider sur un nouvel ensemble de données D à partir d'un nouvel emplacement
- Comparez les annotations du modèle et de l'inspecteur manuel sur un ensemble de tests de vérité terrain
- Déployer le modèle sur le terrain au fil du temps dans les mêmes zones et vérifier la cohérence des détections
- Extraire physiquement des échantillons de corrosion et comparer la gravité aux prédictions du modèle
Conclusion
En résumé, l'utilisation de la vision par ordinateur et de l'apprentissage automatique fournit un moyen puissant d'automatisation, analyse quantitative de la corrosion des pieux en tubes d'acier soumis à des environnements marins complexes. En tirant parti à la fois des capacités de reconnaissance visuelle des formes et de grands volumes de données d'inspection réelles, les modèles peuvent interpréter de manière fiable les morphologies de la corrosion, implications en matière de gravité et d’intégrité. Avec un perfectionnement continu intégrant des modalités d'imagerie multicapteurs et des architectures de déploiement robustes et éclairé par des études de cas pratiques, Les solutions de vision par ordinateur représentent l'avenir de la détection de la corrosion – protéger davantage les infrastructures énergétiques offshore critiques dans le contexte du changement climatique.
L’utilisation de pieux tubulaires dans la construction de fondations est un choix populaire depuis de nombreuses années. Les pieux tubulaires sont utilisés pour transférer la charge d’une structure vers une structure plus profonde, couche de sol ou de roche plus stable.
Avantages des fermes de tuyaux L'utilisation de fermes de tuyaux dans la construction offre plusieurs avantages notables: Résistance et capacité de charge: Les fermes de tuyaux sont réputées pour leur rapport résistance/poids élevé. Les tuyaux interconnectés répartissent les charges uniformément, résultant en une structure robuste et fiable. Cela permet la construction de grandes portées sans avoir besoin de colonnes ou de poutres de support excessives..
La norme pour les tuyaux sans soudure transportant des fluides dépend du pays ou de la région dans laquelle vous vous trouvez., ainsi que l'application spécifique. Cependant, Certaines normes internationales largement utilisées pour les tuyaux sans soudure transportant des fluides sont: ASTMA106: Il s'agit d'une spécification standard pour les tubes sans soudure en acier au carbone destinés à un service à haute température aux États-Unis.. Il est couramment utilisé dans les centrales électriques, raffineries, et autres applications industrielles où des températures et des pressions élevées sont présentes. Il couvre les tuyaux de qualité A, B, et C, avec des propriétés mécaniques variables selon la nuance. API 5L: Il s'agit d'une spécification standard pour les conduites utilisées dans l'industrie pétrolière et gazière.. Il couvre les tubes en acier sans soudure et soudés pour les systèmes de transport par pipeline, y compris les tuyaux pour le transport du gaz, Eau, et de l'huile. Les tuyaux API 5L sont disponibles en différentes qualités, comme X42, X52, X60, et X65, en fonction des propriétés du matériau et des exigences de l'application. ASTMA53: Il s'agit d'une spécification standard pour les tuyaux en acier noir et galvanisés à chaud sans soudure et soudés utilisés dans diverses industries., y compris les applications de transport de fluides. Il couvre les tuyaux en deux qualités, A et B, avec des propriétés mécaniques et des utilisations prévues différentes. DEPUIS 2448 / DANS 10216: Il s'agit de normes européennes pour les tubes en acier sans soudure utilisés dans les applications de transport de fluides., y compris l'eau, gaz, et autres fluides. En savoir plus
Les tuyaux sans soudure transportant des fluides sont conçus pour résister à différents types de corrosion en fonction du matériau utilisé et de l'application spécifique.. Certains des types de corrosion les plus courants auxquels ces tuyaux sont conçus pour résister comprennent: Corrosion uniforme: C'est le type de corrosion le plus courant, où toute la surface du tuyau se corrode uniformément. Pour résister à ce type de corrosion, les tuyaux sont souvent fabriqués à partir de matériaux résistants à la corrosion, comme l'acier inoxydable ou doublé de revêtements protecteurs. Corrosion galvanique: Cela se produit lorsque deux métaux différents sont en contact l'un avec l'autre en présence d'un électrolyte., conduisant à la corrosion du métal le plus actif. Pour éviter la corrosion galvanique, les tuyaux peuvent être faits de métaux similaires, ou ils peuvent être isolés les uns des autres à l'aide de matériaux ou de revêtements isolants. Corrosion par piqûres: Les piqûres sont une forme localisée de corrosion qui se produit lorsque de petites zones à la surface du tuyau deviennent plus susceptibles d'être attaquées., conduisant à la formation de petites fosses. Ce type de corrosion peut être évité en utilisant des matériaux à haute résistance aux piqûres., tels que les alliages d'acier inoxydable avec du molybdène ajouté, ou en appliquant des revêtements de protection. Corrosion caverneuse: La corrosion caverneuse se produit dans des espaces étroits ou des espaces entre deux surfaces, tel En savoir plus
Écrans en fil de cale, également connu sous le nom d'écrans en fil profilé, sont couramment utilisés dans diverses industries pour leurs capacités de criblage supérieures. Ils sont construits à partir de fil de forme triangulaire,
2 7/8dans J55 K55, le tuyau de cuvelage de puits perforé est l'un des principaux produits de nous en acier, ils peuvent être utilisés pour l'eau, huile, champs de forage de puits de gaz. Les épaisseurs peuvent être fournies entre 5,51 et 11,18 mm en fonction de la profondeur du puits du client et des propriétés mécaniques requises.. Normalement, ils sont fournis avec un raccord fileté, comme NUE ou EUE, qui sera plus facile à installer sur le site. La longueur des tuyaux de tubage perforés de 3 à 12 m est disponible pour les différentes hauteurs des plates-formes de forage du client.. Le diamètre du trou et la zone ouverte sur la surface sont également personnalisés. Les diamètres de trous populaires sont de 9 mm, 12mm, 15mm, 16mm, 19mm, etc..
