敬文霞

（安徽理工大學(xué)，安徽淮南 232001）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，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(lái)越大，我國(guó)對(duì)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(yùn)行安全成為城市公共安全的一個(gè)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(cè)不及時(shí)不僅嚴(yán)重威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。所以，為了減小輸氣管道泄漏帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡和環(huán)境污染，對(duì)輸氣管道泄漏技術(shù)的研究就顯得越來(lái)越重要，這是管道運(yùn)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(duì)目前導(dǎo)致管道泄漏的主要原因進(jìn)行了總結(jié)，然后對(duì)主要的管道泄漏檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了分析。

1 輸氣管道泄漏的主要原因

1.1 施工質(zhì)量問(wèn)題

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

（1）管道材料問(wèn)題。若管道材料在制造過(guò)程中就存在明顯的缺陷卻沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，就會(huì)使得管道在實(shí)際使用中出現(xiàn)應(yīng)力集中或者強(qiáng)度下降等情況，這樣會(huì)對(duì)管道使用壽命產(chǎn)生嚴(yán)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(guò)程中不同的焊接材料會(huì)對(duì)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(huì)對(duì)焊接工藝產(chǎn)生很大的影響。目前主要的焊接方式有無(wú)縫焊接和有縫焊接兩種，在焊接過(guò)程中一旦管道材料出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)導(dǎo)致管道出現(xiàn)泄漏。另外，如果焊接人員在施工過(guò)程中沒(méi)有嚴(yán)格按照焊接工藝操作要求進(jìn)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(dāng)輸氣管道架空敷設(shè)時(shí)，由于長(zhǎng)時(shí)間暴露在大氣中，管道表面很容易會(huì)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(dāng)管道埋地敷設(shè)時(shí)，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(wú)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?xì)夤艿廊藛T造成的損壞，如在管道周圍進(jìn)行地質(zhì)勘探、建設(shè)施工等作業(yè)活動(dòng)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(gè)方面。

（1）安全意識(shí)淡薄。施工人員在管道周圍進(jìn)行作業(yè)活動(dòng)時(shí)沒(méi)有嚴(yán)格按照相應(yīng)的規(guī)章制度進(jìn)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(jìn)一步使得管道發(fā)生泄漏。另外，近年來(lái)人為盜氣的現(xiàn)象也時(shí)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(guò)程中施工人員不按施工方案的要求，隨意改動(dòng)管道位置，并在施工完成以后也沒(méi)有及時(shí)對(duì)作業(yè)圖紙進(jìn)行修改，導(dǎo)致管道周圍的作業(yè)活動(dòng)出現(xiàn)嚴(yán)重的偏差。

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

2 輸氣管道泄漏檢測(cè)技術(shù)

2.1 聲波檢測(cè)法

聲波檢測(cè)法是一種頗具發(fā)展?jié)摿Φ默F(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)，其原理是：當(dāng)輸氣管道的某一點(diǎn)發(fā)生泄漏后，管內(nèi)氣體會(huì)從破裂點(diǎn)流出，導(dǎo)致泄漏點(diǎn)處的壓力降低，溫度降低，密度減小，泄漏點(diǎn)相鄰區(qū)域的氣體在壓差作用下向泄漏點(diǎn)補(bǔ)充，致使泄漏點(diǎn)相鄰區(qū)域內(nèi)的氣體密度減小，壓力降低，進(jìn)而更遠(yuǎn)處的氣體向泄漏點(diǎn)相鄰區(qū)間補(bǔ)充，這種過(guò)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(tīng)并采集信號(hào)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(qiáng)，但是在實(shí)際投入使用時(shí)，經(jīng)濟(jì)成本耗費(fèi)較高，另外，對(duì)傳感器的合理選型也有一定的要求，在檢測(cè)的過(guò)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(yùn)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(shí)際過(guò)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(dāng)管道破裂時(shí)，管道入口流量與出口流量之差就會(huì)超過(guò)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(jiǎn)單，但因?yàn)闅怏w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(wú)法檢測(cè)微小泄漏。

2.3 負(fù)壓波法

采用負(fù)壓波法進(jìn)行泄漏檢測(cè)的原理為：當(dāng)管壁破裂時(shí)，泄漏處會(huì)因?yàn)楣艿纼?nèi)部介質(zhì)流失而產(chǎn)生瞬間壓力突降，即形成負(fù)壓波，這個(gè)瞬態(tài)負(fù)壓波以一定的波速?gòu)男孤c(diǎn)處沿管道向上、下游測(cè)點(diǎn)傳播，并由安裝在管道上、下游的檢測(cè)裝置對(duì)這個(gè)瞬態(tài)負(fù)壓波進(jìn)行捕捉，通過(guò)計(jì)算上、下游測(cè)點(diǎn)捕捉到負(fù)壓波的時(shí)間差以及負(fù)壓波速進(jìn)行泄漏定位。該方法定位精度高、響應(yīng)快，并能進(jìn)行長(zhǎng)距離檢測(cè)，目前已成功應(yīng)用于輸油管道泄漏檢測(cè)中并已取得良好效益。但對(duì)微小泄漏檢測(cè)的精度不高，且較少應(yīng)用于輸氣管道的泄漏檢測(cè)中。

2.4 分布式光纖檢測(cè)法

分布式光纖傳感技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)，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(dòng)，當(dāng)溫度或振動(dòng)超過(guò)一定范圍就可以判斷發(fā)生了泄漏。目前分布式光纖檢測(cè)技術(shù)主要有光時(shí)域反射法（OTDR）、干涉法、布拉格光柵法（FBG）、波長(zhǎng)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(bào)率低，適應(yīng)性強(qiáng)，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(lái)國(guó)際上著力研究的泄漏檢測(cè)方法。其基本思想是建立管內(nèi)流體流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，在一定邊界條件下求解管內(nèi)流場(chǎng)，然后計(jì)算值與管端的實(shí)測(cè)值相比較，當(dāng)實(shí)測(cè)值與計(jì)算值的偏差大于一定范圍時(shí)，就認(rèn)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(yǔ)

隨著我國(guó)管道運(yùn)輸工業(yè)的發(fā)展，輸氣管道泄漏檢測(cè)技術(shù)的研究必將成為當(dāng)前以及未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的主要研究?jī)?nèi)容。技術(shù)人員必須意識(shí)到檢測(cè)技術(shù)對(duì)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(cè)系統(tǒng)，從而提高管道泄漏定位精度以保證輸氣管道的運(yùn)行安全。