輸氣管道泄漏原因及檢測技術(shù)

敬文霞

（安徽理工大學(xué)，安徽淮南 232001）

隨著國民經(jīng)濟的不斷增長，輸氣管道建設(shè)工程在城鎮(zhèn)化建設(shè)中所占的比例越來越大，我國對輸氣管道的建設(shè)里程正在逐年增加，這就使得輸氣管道運行安全成為城市公共安全的一個重要組成部分，但是由于施工質(zhì)量、腐蝕、第三方破壞等原因容易使輸氣管道發(fā)生泄漏事故。管道一旦發(fā)生泄漏，若檢測不及時不僅嚴重威脅人們的生命財產(chǎn)安全，還會造成嚴重的環(huán)境污染和資源浪費。所以，為了減小輸氣管道泄漏帶來的經(jīng)濟損失、人員傷亡和環(huán)境污染，對輸氣管道泄漏技術(shù)的研究就顯得越來越重要，這是管道運輸安全管理的迫切需要，也是提高管道輸送安全的有效手段。

本文首先對目前導(dǎo)致管道泄漏的主要原因進行了總結(jié)，然后對主要的管道泄漏檢測技術(shù)進行了分析。

1 輸氣管道泄漏的主要原因

1.1 施工質(zhì)量問題

施工質(zhì)量隱患是導(dǎo)致管道運行后期出現(xiàn)泄漏的主要因素之一。其主要有兩個方面的原因；

（1）管道材料問題。若管道材料在制造過程中就存在明顯的缺陷卻沒有被發(fā)現(xiàn)，就會使得管道在實際使用中出現(xiàn)應(yīng)力集中或者強度下降等情況，這樣會對管道使用壽命產(chǎn)生嚴重的影響。

（2）管道施工安裝水平。天然氣管道的使用壽命與管道的施工安裝水平有著緊密的關(guān)系，在施工過程中不同的焊接材料會對焊接工藝產(chǎn)生不同的影響，施工焊接人員的操作水平也會對焊接工藝產(chǎn)生很大的影響。目前主要的焊接方式有無縫焊接和有縫焊接兩種，在焊接過程中一旦管道材料出現(xiàn)問題就會導(dǎo)致管道出現(xiàn)泄漏。另外，如果焊接人員在施工過程中沒有嚴格按照焊接工藝操作要求進行焊接也很容易導(dǎo)致管道出現(xiàn)裂縫而產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象。

1.2 管道腐蝕影響

腐蝕穿孔是造成管道泄漏的主要原因，當輸氣管道架空敷設(shè)時，由于長時間暴露在大氣中，管道表面很容易會被一層人眼看不到的水膜包圍，從而產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕而使管道出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。當管道埋地敷設(shè)時，由于土壤中含有空氣、水蒸氣、鹽等物質(zhì)，這些物質(zhì)很容易使管道產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。另外，輸氣管道無論是架空敷設(shè)還是埋地敷設(shè)，都和微生物有關(guān)聯(lián)。微生物腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，主要體現(xiàn)在隨著使用年限的增加，防腐層逐漸老化、失效，造成輸氣管道的腐蝕和穿孔。

1.3 第三方破壞

輸氣管道的第三方破壞是指不由燃氣管道人員造成的損壞，如在管道周圍進行地質(zhì)勘探、建設(shè)施工等作業(yè)活動導(dǎo)致管道受到損壞從而產(chǎn)生泄漏。造成第三方破壞的原因主要有以下3個方面。

（1）安全意識淡薄。施工人員在管道周圍進行作業(yè)活動時沒有嚴格按照相應(yīng)的規(guī)章制度進行操作，出現(xiàn)野蠻施工或者違法施工等現(xiàn)象，致使輸氣管道因受外物撞擊或擠壓而產(chǎn)生破裂，進一步使得管道發(fā)生泄漏。另外，近年來人為盜氣的現(xiàn)象也時常發(fā)生，一些非法分子人為破壞輸氣管道使得管道發(fā)生泄漏事故。

（2）輸氣管道資料不齊全。在管道建設(shè)施工過程中施工人員不按施工方案的要求，隨意改動管道位置，并在施工完成以后也沒有及時對作業(yè)圖紙進行修改，導(dǎo)致管道周圍的作業(yè)活動出現(xiàn)嚴重的偏差。

（3）安全管理力度有待加強，相關(guān)人員對管道的安全隱患排查缺乏專業(yè)性和警惕性，在巡查時沒有及時發(fā)現(xiàn)或阻止管道周圍的違法施工作業(yè)活動，導(dǎo)致管道受到損壞。另外，有關(guān)部門對破壞管道者的懲罰力度不夠，如第三方破壞在沒有致使管道破裂的情況下，只是對破壞者進行口頭教育或者嚴厲批評，這樣不能起到深刻教育的作用。

2 輸氣管道泄漏檢測技術(shù)

2.1 聲波檢測法

聲波檢測法是一種頗具發(fā)展?jié)摿Φ默F(xiàn)代檢測技術(shù)，其原理是：當輸氣管道的某一點發(fā)生泄漏后，管內(nèi)氣體會從破裂點流出，導(dǎo)致泄漏點處的壓力降低，溫度降低，密度減小，泄漏點相鄰區(qū)域的氣體在壓差作用下向泄漏點補充，致使泄漏點相鄰區(qū)域內(nèi)的氣體密度減小，壓力降低，進而更遠處的氣體向泄漏點相鄰區(qū)間補充，這種過程依次向管道上下游傳播，從而形成聲波在管道內(nèi)的傳播。安裝在管道兩端的聲波傳感器監(jiān)聽并采集信號從而判斷管道是否發(fā)生泄漏[1]。該方法定位精度高，適應(yīng)性強，但是在實際投入使用時，經(jīng)濟成本耗費較高，另外，對傳感器的合理選型也有一定的要求，在檢測的過程中很容易受環(huán)境噪聲的影響。

2.2 流量平衡法

流量平衡法是基于質(zhì)量守恒原理，理論上，在管道正常運行的情況下，流入管道的流量應(yīng)該等于流出管道的流量，但實際過程中并非如此，但應(yīng)該滿足在一定的允許誤差范圍內(nèi)。當管道破裂時，管道入口流量與出口流量之差就會超過允許的范圍，從而可以將此作為判斷泄漏的依據(jù)。該方法原理簡單，但因為氣體的物理特性與管線的溫度、壓力等因素有關(guān)，很容易造成誤判，從而導(dǎo)致定位精度不高且無法檢測微小泄漏。

2.3 負壓波法

采用負壓波法進行泄漏檢測的原理為：當管壁破裂時，泄漏處會因為管道內(nèi)部介質(zhì)流失而產(chǎn)生瞬間壓力突降，即形成負壓波，這個瞬態(tài)負壓波以一定的波速從泄漏點處沿管道向上、下游測點傳播，并由安裝在管道上、下游的檢測裝置對這個瞬態(tài)負壓波進行捕捉，通過計算上、下游測點捕捉到負壓波的時間差以及負壓波速進行泄漏定位。該方法定位精度高、響應(yīng)快，并能進行長距離檢測，目前已成功應(yīng)用于輸油管道泄漏檢測中并已取得良好效益。但對微小泄漏檢測的精度不高，且較少應(yīng)用于輸氣管道的泄漏檢測中。

2.4 分布式光纖檢測法

分布式光纖傳感技術(shù)是近年來發(fā)展的一個熱點，該技術(shù)是根據(jù)管道中輸送的物質(zhì)泄漏引起周圍環(huán)境溫度的變化并引起管道敷設(shè)的光纖發(fā)生振動，當溫度或振動超過一定范圍就可以判斷發(fā)生了泄漏。目前分布式光纖檢測技術(shù)主要有光時域反射法（OTDR）、干涉法、布拉格光柵法（FBG）、波長掃描法和連續(xù)波調(diào)頻法5種方式。該方法定位精度高，誤報率低，適應(yīng)性強，但鋪設(shè)成本高。

2.5 瞬態(tài)模型法

瞬態(tài)模型法是近年來國際上著力研究的泄漏檢測方法。其基本思想是建立管內(nèi)流體流動的數(shù)學(xué)模型，在一定邊界條件下求解管內(nèi)流場，然后計算值與管端的實測值相比較，當實測值與計算值的偏差大于一定范圍時，就認為發(fā)生了泄漏。該方法能判斷管道發(fā)生泄漏，但定位精度不高。

3 結(jié)束語

隨著我國管道運輸工業(yè)的發(fā)展，輸氣管道泄漏檢測技術(shù)的研究必將成為當前以及未來一段時間內(nèi)的主要研究內(nèi)容。技術(shù)人員必須意識到檢測技術(shù)對輸氣管道建設(shè)的重要意義，結(jié)合主要的輸氣管道泄漏原因，建立完善的管道泄漏檢測系統(tǒng)，從而提高管道泄漏定位精度以保證輸氣管道的運行安全。