燃气管道受损、泄漏的检测方法与选择

1、 燃气管道受损、泄漏的检测方法与选择   与其它能源运输方式相比，管道运输更有效、更平安、对环境的影响更小。但也正是由于管道埋于地下，对燃气管道而言，管道受损和泄漏，特殊是腐蚀和因此所造成管道泄漏，往往是难以察觉的；一旦导致大面积泄漏，轻则造成经济损失，重则引发人员伤亡事故。因此，为了确保燃气输气管道的平安性，必需依据实际状况采纳各种有效的管道受损和检漏技术，以避开或削减事故的发生。 1 管道受损检测方法    由于外力等缘由对管道可能造成的损害，或施工不当造成的管道缺陷，一般受损位置比较明确，可以就地开挖进行检测。而管道腐蚀的位置、程度和面积

2、，其影响因素特别多。因此，燃气管道受损状况的检测主要就是管道腐蚀状况的检测。管道腐蚀检测技术包括管道外腐蚀检测和管道内腐蚀检测两大类。1.1 管道外腐蚀检测技术    在燃气管道上，埋地钢制管道的外腐蚀爱护一般由绝缘层和阴极爱护组成的防护系统来担当，通过对阴极爱护系统的检测，可以推断防腐层的损坏程度，从而得出管道受腐蚀的状况。基于这一原理而讨论出的方法，其检测参数一般是管/地电位的测量和管内电流的测量。管/地电位的检测技术包括短间歇电位检查法、组合电位测试法、直流电压梯度法等；管内电流检测技术包括电流梯度分布法、分段管内电流比较法等。虽然这些方法能够实现不开挖、不

3、影响正常工作的状况下对埋地管道进行检测，但这些方法都是属于间接检测管道腐蚀的方法，有的方法对测量人员的要求非常严格，例如用直流电压梯度法检测时，为精确判定管道涂层缺陷的位置，要求测量人员垂直于管道方向测量，因此，测量前必需知道管道的准确位置、走向等，对于长距离埋地管道进行检测，这一要求很难达到。此外，有的管外检测技术不适合于检测穿越大路、铁路和江河海底的管道。1.2 管道内腐蚀检测技术    管道发生腐蚀后，通常表现为管壁变薄，消失局部的凹坑和麻点。管道内腐蚀检测技术主要是针对管壁的变化来进行测量和分析的。在没有开挖的状况下进行的管道内腐蚀检测。一般有漏

4、磁通法、超声波法、涡流检测法、激光检测法和电视测量法等。其中目前国内外使用较广泛的是漏磁通法和超声波法，它们可以供应管道沿线的焊缝、支管接口、阀门、管壁厚度变化、防腐层剥离、裂缝等信息。1.2.1漏磁通法    漏磁通法检测的基本原理是建立在铁磁材料的高磁导率这一特性上，钢管腐蚀缺陷处的磁导率远小于钢管的磁导率，钢管在外加磁场作用下被磁化，当钢管中无缺陷时，磁力线绝大部分通过钢管，磁力线分布匀称，当钢管内部有缺陷时，磁力线发生弯曲，一部分磁力线泄漏出钢管表面。检测被磁化钢管表面逸出的漏磁量，就可以推断缺陷是否存在。漏磁通法一般只限于管道表面和近表面的检测，管壁太厚

5、，抗干扰力量差，空间辨别力低。另外，小而深的管壁缺陷处的漏磁信号要比外形平滑但很严峻的缺陷处的信号大得多，所以，往往需要校验，特殊是当管材中混有杂质时，还会得到虚假数据。1.2.2 超声波法    超声波检测法主要利用超声波的脉冲反射原理测量管壁腐蚀后的厚度。检测时将探头垂直向管道内壁放射超声脉冲，探头首先接收到由管壁内表面反射脉冲，然后超声探头又会接收到来自管壁外表面的反射脉冲，这个脉冲与内表面反射脉冲之间的间距反映了管壁的厚度。这种检测方法是管道腐蚀缺陷深度和位置的直接检测方法，检测原理简洁，对管道材料的敏感性小，不受管道杂质的影响，能够实现对厚壁大口径管道进

6、行精确检测，还能辨别管道的内外壁腐蚀、管道的变形、应力腐蚀裂开和管壁内的缺陷，如夹渣等。    目前，国外结合漏磁通法和超声波法研制出了各种管内智能检测装置，一般有两大类为：有缆型和无缆型。    有缆型管内智能检测装置一般由配有各种检测仪的管内移动部分、设置在管外的遥控装置、电源、数据记录处理仪、电缆供应掌握装置以及连接管内移动检测部分和管外装置的电缆组成。由于该类管内智能检测装置的数据处理与电源部分设在管外，所以管内的移动部分一爬行机结构紧凑，可以应用于中小口径的管道，但是受到电缆长度的影响，其检测长度有限，而且多应用于停运管道的

7、检测。    无缆型管内智能检测装置一般由主机、数据处理系统和帮助设备3部分组成。无缆型管内智能检测装置的主机指在管内行走的智能检测爬机部分，国外漏磁检测爬机的讨论始于20世纪70年月中期，而超声波技术是在20世纪80年月末才引入爬机的。与漏磁检测爬机相比，超声波检测爬机具有不受管道壁厚限制的优点，而且实践也表明，超声波检测法供应的检测数据比漏磁法更为精确。现在国外的超声波检测爬机的轴向判别精度可达3.3mm，管道圆周辨别精度可达8mm，机体外径从59mm到1504mm，爬机的行程可达50km200km，行走速度最高可达2m/s。   

8、; 无缆型管内智能检测装置的数据处理系统指安装在爬机内的，用于管内检测过程中记录数据的部分，一般待爬机检测结束后，由爬机中取出记录数据，再由计算机进行分析，以供检测人员对腐蚀状况进行评估。    无缆型管内智能检测装置的帮助设备指用于发送爬机的装置和检测定位的装置。    无缆型管内智能检测装置无论是检测精度、定位精度、数据储存、还是数据分析均已达到了较高的水平。特殊是随着电磁声学传感器的消失和应用，这类爬机还能检测管道的应力腐蚀裂纹。    国内地下燃气管道检测技术的讨论与应用仍处于相对比较落后的状况，

9、大部分燃气管道不仅没有使用网络系统进行监控，而且各种管道腐蚀技术也都是管外检测，无法对埋地管道的腐蚀状况进行准时精确的检测，从而可能造成重大损失。目前管道的各种智能检测爬机仍在讨论开发中，尽管某些科研单位已经研制出了几种功能样机，但还难以满意实际要求。2 管道泄漏检测方法    依据燃气泄漏检测原理，现有的方法可分为直接检测法(依据泄漏的介质)和间接检测法(依据泄漏引起的管道流量、压力等输送条件的变化和泄漏引起的声、光、电等变化)。2.1 直接检测法    最常用的直接检测法有火焰电离检测法和可燃气体监测法两种。&

10、#160;   火焰电离检测法的基本工作原理是：在有电场存在的状况下，烃类(气态)在纯氢火焰灼烧下产生带电碳原子，碳原子被搜集到一个电极板上并计数，当碳原子的数量超过预设定值时，则表明四周空气中存在超过了警戒浓度的可燃气体，检测器即报警。该检测器的优点是灵敏度高，只要1m3空气中含有1.8×10-6m3的可燃气体就可检测到；响应快，典型的响应时间为2s；定位精确度高；抗干扰力量强；可检测浓度范围大；具有较快的检测速度。缺点是不能长距离连续检测，对密闭空间内的管道泄漏检测时易引起燃烧或爆炸事故。    可燃气体监测法的基本工作原理是：通

11、过集中作用从空气中取样，利用催化氧化原理产生一种与可燃气体浓度成比例的信号，一旦可燃气体浓度超过爆炸下限的20，继电器驱动信号便可传送到远方掌握板上的报警器报警。2.2 间接检测法    管道的泄漏会引起管道流量、压力和温度等运行条件发生变化，据此可对泄漏进行推断。主要有以下4种形式。    (1)流量/压力变化    在管道的出口或入口设置压力和流量设备，假如所测压力或流量的变化幅度大于预设值，则发出泄漏报警。这种方式虽然简洁，但不能精确定位，而且误报警率较高。  

12、0; (2)质量/体积平衡    质量或体积平衡法的基础也是对体积进行测量，不同点是将流量的变化归纳为质量或体积平衡图，可依据压力/温度的波动和变化对流量进行校正。在质量或体积平衡图上，泄漏引起的流量变化可以得到较清晰地显示，能比第一种形式检测到更小的泄漏量。    (3)动态模型分析    动态模型法用数学模型模拟管道中流体的流淌，依据模型的计算值和测量值的差值推断泄漏。模型采纳的方程包括质量平衡、动态平衡、能量平衡和流体状态方程等，动态模型法需要在管道的出入口和管道沿线测量流量及压力，测量点越多，效果

13、越好。动态模型法的突出特点是对泄漏的敏感性好，可对泄漏点定位，并可对管道进行连续监测，但误报警率高。    (4)压力点分析法(PPA)    管道在正常运行时，其压力值呈现连续变化的稳定状态。当管道发生泄漏时，泄漏点由于物质损失发生压力骤降，破坏了原有的稳态，因此管道开头向新的稳定状态过渡。在此过程中产生了一种沿管道以声速传播的扩张波，这种扩张波会引起管道沿线各点的压力变化，并将失稳的瞬态向前传播。在管道沿线设点检测压力，采纳统计的方法分析检测值，提取出数据变化曲线，并与管道处于正常运行状态时的曲线作比较。假如现行状态曲线脱离其特有

14、形式，则表明有泄漏发生。该方法可检测流量超过3.17%的泄漏。    在以上4种形式中，流量/压力变化、质量/体积平衡和压力点分析法易于维护，费用低，但不能确定泄漏位置，也不能适应发生变化的运行条件；动态模拟法可进行泄漏点定位，也能够适应发生变化的运行条件，但费用高，操作人员需要较高的专业学问。为此，近年已开头对其进行改进。    管道的泄漏除了会引起流量、压力、温度等运行条件变化外，也会产生噪声，引起环境温度和土壤电性质的变化。依据这类变化进行泄漏检测，主要有以下方法。    (1)声学检漏法    当管道因腐蚀或破坏发生泄漏时，将产生频率大于20kHz的频率的振荡，这一频率在超声波范围内，可由相应的传感器检测到。检测器通过记录信号强度对泄漏源进行精确定位。    另一种声学检漏法为负压法，也称声波报警检测法。其主要部件是压力传感器，通过检测管道中泄漏或