2025年大學(xué)《海洋技術(shù)》專業(yè)題庫——海底管道運維安全與監(jiān)測技術(shù)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.海底管道最常見的腐蝕類型是？A.應(yīng)力腐蝕開裂B.脫硫腐蝕C.細菌腐蝕D.普通碳鋼腐蝕2.用于海底管道泄漏檢測的聲學(xué)方法主要是？A.電磁感應(yīng)法B.聲納法C.渦流檢測法D.磁粉檢測法3.海底管道陰極保護系統(tǒng)中，犧牲陽極法的缺點是？A.成本高B.保護電位不易精確控制C.壽命短D.對環(huán)境友好4.海底管道外覆層破損檢測最常用的工具是？A.ROV搭載的超聲波檢測儀B.水下機器人視覺系統(tǒng)C.鉆孔成像儀D.電阻率測量儀5.海底管道應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）的主要誘因是？A.材料缺陷B.介質(zhì)成分和應(yīng)力共同作用C.外覆層破損D.水下碰撞6.海底管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)中，壓力傳感器通常安裝在？A.管道頂部B.管道底部C.管道起止點及關(guān)鍵閥門處D.管道中間7.海底管道巡檢機器人（AUV/ROV）的主要任務(wù)不包括？A.檢測管道變形B.采集海水樣品C.檢測管道腐蝕D.檢測管道泄漏8.海底管道彎曲監(jiān)測中，光纖光柵（FBG）傳感器的優(yōu)點是？A.成本低廉B.抗電磁干擾能力強C.安裝方便D.可用于腐蝕監(jiān)測9.在進行海底管道潛水員檢查時，最重要的安全措施是？A.攜帶備用氣瓶B.穿著正壓潛水服C.設(shè)置安全繩和通訊設(shè)備D.使用高性能潛水干衣10.海底管道風(fēng)險評估的主要內(nèi)容包括？A.管道歷史事故記錄B.管道運行參數(shù)C.環(huán)境因素和材料狀況D.以上所有二、填空題（每空1分，共10分）1.海底管道的主要風(fēng)險包括________、________和________。2.犧牲陽極陰極保護法是通過犧牲更活潑的金屬，使管道成為________極來提供保護。3.聲納法檢測泄漏主要是基于泄漏處產(chǎn)生的________效應(yīng)。4.海底管道變形監(jiān)測常用________和________技術(shù)。5.AUV/ROV進行管道檢測前，必須進行詳細的________和________。三、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述犧牲陽極法和外加電流陰極保護法的原理及其適用條件。2.列舉三種海底管道泄漏的監(jiān)測方法，并簡述其基本原理。3.簡述使用ROV進行海底管道檢查的操作流程及其主要風(fēng)險。四、論述題（10分）結(jié)合當(dāng)前技術(shù)發(fā)展趨勢，論述海底管道智能監(jiān)測系統(tǒng)的組成、功能及其在提升運維安全中的作用。試卷答案一、選擇題1.D*解析思路：普通碳鋼腐蝕是海底管道最普遍的腐蝕形式，尤其在富含氧氣和腐蝕性物質(zhì)的海洋環(huán)境中。應(yīng)力腐蝕開裂、脫硫腐蝕和細菌腐蝕雖然也存在，但發(fā)生條件或部位相對特定，并非“最常見”。2.B*解析思路：聲納法利用聲波在水下的傳播特性，通過檢測泄漏點引起的聲學(xué)信號變化（如回波丟失、強度減弱、頻譜變化等）來探測泄漏。這是水下聲學(xué)檢測的主要應(yīng)用之一。3.C*解析思路：犧牲陽極法的缺點在于其保護電位相對固定且難以精確控制，通常會產(chǎn)生一個較為寬泛的陰極保護范圍，無法像外加電流法那樣精確調(diào)節(jié)保護電位至目標值。4.A*解析思路：ROV（RemotelyOperatedVehicle）搭載的超聲波檢測儀是當(dāng)前水下檢測管道外覆層破損（如裂縫、脫粘等）的主流工具，利用超聲波原理進行內(nèi)部探測。5.B*解析思路：應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）的發(fā)生是特定材料在特定腐蝕介質(zhì)環(huán)境中同時承受應(yīng)力和化學(xué)侵蝕共同作用的結(jié)果，這兩者是必不可少的誘因。6.C*解析思路：為了準確監(jiān)測管道的整體壓力變化以及泄漏發(fā)生時壓力的異常波動，壓力傳感器通常安裝在管道系統(tǒng)的起止點（源頭和終點）以及關(guān)鍵的閥門、彎頭等可能發(fā)生故障或泄漏的節(jié)點處。7.B*解析思路：AUV/ROV的主要任務(wù)是在水下進行探測、測繪、取樣、維修等作業(yè)，檢測管道變形、腐蝕、泄漏屬于其功能性任務(wù)。采集海水樣品通常是海洋環(huán)境調(diào)查的任務(wù)，而非管道檢測的核心目的。8.B*解析思路：光纖光柵（FBG）傳感器具有抗電磁干擾能力強的優(yōu)點，這是由于光纖本身是絕緣體，且信號在光纖中傳輸，不易受外界電磁場干擾，非常適合在復(fù)雜的電磁環(huán)境下（如海洋）進行傳感。9.C*解析思路：設(shè)置安全繩和可靠的通訊設(shè)備是確保潛水員在水下作業(yè)時能夠與水面支持船保持聯(lián)系，并在緊急情況下提供安全提升和救援保障的最基本也是最重要的安全措施。10.D*解析思路：海底管道風(fēng)險評估是一個全面的過程，需要綜合考慮管道自身的歷史事故記錄（經(jīng)驗教訓(xùn)）、運行參數(shù)（當(dāng)前狀態(tài)）、所處環(huán)境因素（如水流、海流、海床沉降）以及管道材料狀況（腐蝕、老化）等多個方面。二、填空題1.腐蝕，泄漏，變形*解析思路：這三種是海底管道在運行過程中面臨的最主要的安全風(fēng)險，直接影響管道的完整性。2.負*解析思路：犧牲陽極法利用電化學(xué)原理，犧牲陽極（更活潑的金屬）失去電子，使被保護的管道（陰極）獲得電子，從而實現(xiàn)陰極保護。管道成為電解池中的陰極。3.氣泡*解析思路：聲納法檢測泄漏常利用泄漏處產(chǎn)生的氣泡對聲波的散射和反射效應(yīng)。流體泄漏到水下通常會形成氣泡，這些氣泡會干擾聲納信號的正常傳播，產(chǎn)生可檢測的聲學(xué)特征。4.機器人視覺，光纖傳感*解析思路：海底管道變形監(jiān)測可以通過ROV/ROV搭載的視覺系統(tǒng)進行圖像分析判斷，也可以利用光纖傳感技術(shù)（如FBG、振動傳感器）沿管道分布，實時監(jiān)測管道的應(yīng)變或振動狀態(tài)。5.路徑規(guī)劃，任務(wù)規(guī)劃*解析思路：AUV/ROV在進行管道檢測前，需要預(yù)先規(guī)劃其在水下的航行路徑（路徑規(guī)劃）以及需要執(zhí)行的具體任務(wù)（如拍攝區(qū)域、檢測點、采樣時間等）（任務(wù)規(guī)劃），以確保檢測作業(yè)的高效性和準確性。三、簡答題1.簡述犧牲陽極法和外加電流陰極保護法的原理及其適用條件。*解析思路：犧牲陽極法原理：利用電化學(xué)原理，選擇一種比被保護金屬（如碳鋼）更活潑的金屬（如鎂、鋅、鋁）作為陽極，將其與管道（陰極）連接。陽極在電化學(xué)作用下不斷失去電子而被腐蝕溶解，同時使管道獲得電子而被保護。適用于保護范圍較小、電流需求不大的場合，如絕緣接頭、立管底部等局部區(qū)域保護，以及小型或臨時性管道保護。*解析思路：外加電流陰極保護法原理：通過外部直流電源，將一個惰性電極（陽極，常用石墨或鈦基陽極）與管道（陰極）連接。電源提供電流，使陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，管道得到電子而被還原，從而維持管道表面的負電位，達到保護目的。適用于保護范圍較大、電流需求較大的場合，如長距離海底管道干線。2.列舉三種海底管道泄漏的監(jiān)測方法，并簡述其基本原理。*解析思路：方法一：聲學(xué)監(jiān)測。原理：利用聲波在水下傳播的特性，通過在水下布設(shè)聲學(xué)傳感器（如水聽器陣列）或使用聲納設(shè)備，檢測泄漏點產(chǎn)生的特征聲學(xué)信號，如氣泡噪聲、流體噴注噪聲等，或通過聲波穿透管壁檢測泄漏引起的聲學(xué)參數(shù)變化。*解析思路：方法二：壓力監(jiān)測。原理：通過在管道上安裝壓力傳感器，實時監(jiān)測管道內(nèi)壓力的變化。當(dāng)發(fā)生泄漏時，管道內(nèi)流體向外流失，會導(dǎo)致泄漏點下游或整個管道系統(tǒng)的壓力下降，壓力傳感器可以捕捉到這種壓力波動或持續(xù)下降的趨勢。*解析思路：方法三：光學(xué)/視覺監(jiān)測。原理：利用ROV或AUV搭載的高清攝像頭、機器視覺系統(tǒng)等，對管道外部進行檢查。通過圖像處理技術(shù)分析管道表面狀態(tài)，直接觀察或識別泄漏點，如可見的油污、冒出的氣泡、流體噴涌等。3.簡述使用ROV進行海底管道檢查的操作流程及其主要風(fēng)險。*解析思路：操作流程：1.準備階段：制定詳細的檢查計劃，包括檢查區(qū)域、目標、路線、所需設(shè)備（ROV、攝像/檢測工具、樣品采集器等）、人員分工、應(yīng)急預(yù)案等。準備并測試ROV及所有設(shè)備。2.部署階段：將ROV從水面支持船部署至預(yù)定水深和檢查區(qū)域上方。3.檢查階段：ROV按照預(yù)定路線航行，利用搭載的設(shè)備對管道進行視覺檢查、聲納探測、無損檢測等，記錄檢查數(shù)據(jù)和圖像。4.數(shù)據(jù)處理與報告：回收ROV，對采集到的數(shù)據(jù)和圖像進行整理、分析，識別缺陷或異常，編寫檢查報告。5.后續(xù)處理：根據(jù)檢查結(jié)果，決定是否需要進行維修或其他干預(yù)。*解析思路：主要風(fēng)險：1.ROV丟失或損壞：在復(fù)雜海況下作業(yè)或與障礙物碰撞可能導(dǎo)致ROV丟失或設(shè)備損壞。2.作業(yè)時間限制：ROV在水下的作業(yè)時間受限于其電池續(xù)航能力和水面支持船的作業(yè)窗口。3.檢查盲區(qū)：ROV的攝像頭或傳感器可能存在視野限制或盲區(qū)，導(dǎo)致部分管道區(qū)域無法完全檢查。4.數(shù)據(jù)判讀誤差：對檢查獲取的圖像或數(shù)據(jù)進行準確判讀需要經(jīng)驗，可能存在誤判或漏判的風(fēng)險。5.水下環(huán)境因素：強流、海霧、低能見度等惡劣水下環(huán)境可能影響ROV的操控和檢查效果。四、論述題結(jié)合當(dāng)前技術(shù)發(fā)展趨勢，論述海底管道智能監(jiān)測系統(tǒng)的組成、功能及其在提升運維安全中的作用。*解析思路：組成：海底管道智能監(jiān)測系統(tǒng)通常由數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)處理與分析層和應(yīng)用層組成。1.數(shù)據(jù)采集層：包括部署在管道上或近海的各類傳感器，如壓力、溫度、流量、腐蝕、泄漏、振動、應(yīng)變、聲學(xué)、光學(xué)等傳感器，以及巡檢機器人（AUV/ROV）搭載的檢測設(shè)備。2.數(shù)據(jù)傳輸層：利用水下光纜或無線通信技術(shù)（如水聲調(diào)制解調(diào)器）將采集到的數(shù)據(jù)實時或定期傳輸?shù)剿婊虬痘脚_。3.數(shù)據(jù)處理與分析層：利用大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能（AI）等技術(shù)對海量數(shù)據(jù)進行存儲、清洗、融合、挖掘和分析，實現(xiàn)狀態(tài)評估、故障診斷、預(yù)測性維護等。4.應(yīng)用層：提供可視化界面、報警系統(tǒng)、維護決策支持等，供運維人員使用。*解析思路：功能：1.實時狀態(tài)監(jiān)測：全面、連續(xù)地監(jiān)測管道的運行參數(shù)、物理狀態(tài)（如變形、腐蝕、泄漏）和化學(xué)環(huán)境。2.故障診斷與定位：通過數(shù)據(jù)分析快速識別異常狀態(tài)，判斷故障類型（如腐蝕、泄漏、堵塞），并精確定位故障位置。3.預(yù)測性維護：基于歷史數(shù)據(jù)和狀態(tài)趨勢預(yù)測未來可能發(fā)生的問題，提前安排維護計劃，避免突發(fā)事故。4.性能評估：分析管道運行效率和能耗，評估完整性管理措施的效果。5.智能預(yù)警：根據(jù)分析結(jié)果，自動發(fā)出不同級別的警報，提示運維人員關(guān)注潛在風(fēng)險。*解析思路：提升運維安全作用：1.提高安全性：通過實時