燃气管道检测、检漏和泄漏定位技术，维修抢修技术

周勇仁

【摘 要】本文通过对燃气管道中出现的泄露问题进行分析，并提出一些措施，期望能更好的促进燃气管道技术的发展和应用。

【关键词】燃气管道；管道泄漏；产生的问题；解决对策

引言

城市燃气埋地管线与给水管线、排污管线、供暖管线、电缆、光纤等交织在一起，形成错综复杂的地下管网，给管线的维修改造和检测定位带来困难，一旦发生事故容易造成较大损失。对于城市燃气管网的安全运行的要求越来越高，提高燃气管网的安全可靠性受到关注，室外埋地管网的初期建设、运行使用以及后期检测等相关问题亟待解决。

一、燃气管道泄漏的原因

（一）管道材料质量差，施工技术落后

早期的燃气管道的材质主要是采用灰铸铁，而灰铸铁是一种耐腐蚀的管材，但是它具备着脆性大、韧性低、适应性差的特点，在施工过程中，需要很高的施工技能。据市场调查，由灰铸铁制作而成的，而在使用燃气管道的过程中，管道经常会受到不均衡的压力。过大的拉力或者机械作用，而出现断裂损坏、漏气等现象，甚至会发生重大事故。

据燃气公司反映，目前每年都要维修燃气管道泄气点，维修的费用可以重新制作更优质的燃气管道。另外在施工过程中，工人缺少施工经验或在施工过程中违法施工，管道安装的程序不规范，管道与管道之间没有安全的距离，造成了很多的隐患。所以燃气企业在制作燃气管道的时候，需要把好质量大关，采用高质量、韧性高、适应性高的材料，提高员工的施工能力和综合素质，才能减少维修的次数和费用，提高燃气管道的利用率。

（二）燃气管道腐蚀穿孔

燃气管道腐蚀穿孔是管网泄漏的原因之一，管道腐蚀主要是因为在施工的过程不符合施工规范，致使管道外壁形成破损点，在与土壤接触的过程中，形成化学反应，从而发生电化学腐蚀。管道长期的处于阴冷潮湿的环境中，受到腐蚀性介质的影响，容易穿孔。在燃气输送的过程中，燃气中携带的腐蚀物质会对管道内壁造成腐蚀，从而形成穿孔。

（三）违章操作

对于燃气管网的操作具有一定的危险性，所以应该严格按照施工规范执行。但是在实际操作中，对于新投入运行的管网或者是在置换时没有进行规范的操作，都可能会在管网内部形成爆鸣气体，从而引起振动或者是爆燃，留下安全隐患。对于超期使用的管道没有及时更换，或者更换后交接不清，在工程竣工后没有进行质量验收，都会存在安全隐患。在用户使用的过程中，由于私自改接管线，对于用气阀门没有及时的关闭等都会留下安全隐患。

（四）环境和温度

据科学研究，由于生态环境中的土壤酸化和细菌快速地生长，导致燃气管道被腐蚀乃至漏气，而且被腐蚀的管道难以修补，需要整条换掉，加重企业的经济压力。另外，全球温度上升，促使管道的温度升高，使得管道内的气体发生一些化学反应，对管道造成一定的威胁。

二、燃气管道泄漏的技术

（一）城市燃气管网检测

在某市进行燃气管网检测，管网中钢管，PE管结合使用，环境复杂，干扰因素多，给检测带来一定困难。根据钢管，PE管不同特点采用不同的检测方法，结合现场情况合理选择加电点，从而使得管线安装工程取得了较好的效果，能准确判断目标管线，给后续土作打下基础。在不明确管道是钢管还是PE管的情况下，根据现场经验，采用一些简单的技术手段就可以判断管道性质。

（二）放射性示踪剂检漏法

放射性示踪剂检漏法就是将放射性示踪剂（如碘131）输入到输油管道中，并随着输送物质一起运动。一旦输油管道出现泄漏，放射性跟踪剂就会流出输油管道外，并附着在土壤中。失踪剂检漏仪置于管道内部，设备中指向管壁的诸多传感器可以对管道壁进行360度的监测，如监测出泄漏到管外的放射性跟踪剂，便进行记录以确定管道的泄漏点。这种方法可以准确的进行泄漏点检测，但是检测周期比较长，不适合实施检测。

（三）实时模型法

实时模型法既能检测少量泄漏，又能进行准确定位。实时模型法的工作原理就是组建精确输油管道实时模型，以此模拟输油管道中的流体运动，保持模型与实际管道运行的同步进行。技术人员定时获取管道上的数值，如压力、流量和测量值，然后对这些估计值和实测值进行对比来发现泄漏点。模型中的方程主要包括质量平衡、动量平衡、能量平衡和流体状态等。相关技术人员在输油管道的出口和入口安装传感系统，以此获取管道压力和流体流量。监测点数量越多，监测结果越准确。

（四）光纤传感器的实际应用

抗电磁干扰、耐高温、长期稳定并且抗高辐射是用于永久性井下测量设备必不可少的条件。而光纤传感器就具备了这些优势和功能。所以，这种传感器被广泛应用于井下作业，用来测试索链棒的强度和疲劳度等。美国和英国这两发达国家，也利用光纤传感器的这一性能把它应用于海洋石油平台的结构监测。我国新疆石门子水库是首次利用分布式光纤监测技术测量碾压硅拱坝温度的地方，现在，这项技术已经应用到很多地方，服务于很多重大的工程建设中了。比如监测水电水利工程的温度场、应力场、位移场、渗流场等。这种新技术是使用，可以准确地测定光纤沿线任点的温度、应力和位移，信息量大，结果直观，摆脱了传统方法导致的结果不直观、耗费人力、物力、财力等弊端。分布式光纤监测技术得益于科技的进步和科研人员的努力钻研，还广泛应用于石油天然气行业的石油、天然气输送管道或储罐泄漏监测，油库、油管、油罐的温度监测及故障点检测，大型民用工程的结构安全监测，公路、地铁隧道行业的火灾监测等。

（五）燃气管道泄漏定位的关键因素和后续的工作

负压波传播到上下游传感器的时间差、负压波的传播速度v以及管内的燃气流速u是精确定位泄漏点的关键因素。围绕着这几个关键因素，有以下三个后续工作要做：（1）噪声的存在会使从信号中提取有用信息，比如捕捉负压波产生的压力突变点等变得困难。当泄漏产生的负压波较小时，太大的噪声甚至可能淹没压力突变点。所以寻找有效的降噪方法是第一个要做的工作。（2）精确确定负压波传播到上下游传感器造成的压力突变点的时间（t1、t2），进而得到时间差是决定泄漏定位精度和可靠性的关键性因素。所以寻找可以精确捕捉压力突变点的方法是第二个要做的工作。（3）在实际情况中，负压波的传播速度v和管道内气燃气体流速u并不是常数，而是随压力、温度等因素变化。所以确定实际情况下的负压波的传播速度v和管道内燃气流速u的变化规律，并相应地改进定位算法是第三个要做的工作。

（六）基于软件的自动检测与定位技术

在燃气管道上由于计算机技术的迅速发展以及SCADA系统的普遍应用，一类在线实时检测技术出现了。这些方法首先管道的实时模型建立起来，采集到的数据利用SCADA系统作为边界条件，再进行泄漏检测依据一定的检测原理。其定位技术与泄漏检测基于两个原理：一是压力偏差法，二是动态质量平衡法。进行统计分析根据管道流速、压力的变化平均值是管道泄漏预测系统的特点，以此判定断管或泄漏的可能性。应用计算机仿真技术在国外一些管道研究机构及检测公司研发出管道仿真软件，为管道的确定运行方案、动态水力工况分析以及分析和检测管道泄漏等提供了强有力的工具。完全是由所在管道的SCADA系统提供实时数据驱动这些在线仿真软件的运行，并进行连续实时模拟对实际管道的运行。应说明的是，模型的准确度直接影响检漏的定位精度和灵敏度，在基于实时模型的检测方法中，而模型精度又受流动阻力系数变化、波速变化、测量噪声等因素的影响。

結束语

总之，对于石油管道泄漏检测技术的研究和应用，国内外已有很长的历史，但是由于石油管道输送介质的多样性、泄漏形式的多样性、输送管道环境的多样性的造成石油管道检测变得极其复杂，使得目前还没有一种通用的方法能够完全满足各种不同管道泄漏检测的要求。所以，在实际的应用中，可以结合管道泄漏的不同实际情况，采用多种检测方法相结合的手段，一些作为辅助检测方法，一些作为主要检测方法，互相弥补不足，则可以取得良好的检测效果。

参考文献：

[1]侯庆民.燃气长直管道泄漏检测及定位方法研究[D].哈尔滨工业大学，2014.

[2]花威伟.解决民用燃气管道泄漏的有效对策研究[J].科技创新与应用，2014，28：11.