城镇燃气聚乙烯管道关键部位和高风险段的检测方法

钟鸣 吴明

摘 要：对聚乙烯管道关键部位和高风险段监测方法的研究对管道安全运行和管道周边人身安全有重要意义。对国内外管道检测技术进行汇总并根据其特点进行分类，将检测方法分为：电磁检测、声波检测、光波检测、压力检测、管道机器人和直接评价。并对各自优缺点进行简要分析，并根据城镇聚乙烯燃气管网的特点，建立了城镇聚乙烯燃气管道关键部位及高风险段检测体系，以期为降低城镇燃气管网事故发生概率提供一定的理论基础。

关 键 词：聚乙烯管道；检测技术；关键部位；高风险段

中图分类号：TQ 352 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）10-2381-03

Detection Methods of Key Parts and High-risk

Segments of City Gas Polyethylene Pipes

ZHONG Ming，WU Ming

（College of Petroleum and Natural Gas Engineering， Liaoning Shihua University， Liaoning Fushun 113001，China）

Abstract： Research on safety monitoring methods of key parts and high-risk segments of city gas polyethylene pipe has great significance to safe running of the pipe and personal safety. In this paper， pipeline inspection technologies at home and abroad were summarized and classified according to their characteristics. The detection methods were divided into electromagnetic testing， acoustic detection， lightwave detection， pressure detection， pipeline robot and direct evaluation. And their advantages and disadvantages were analyzed. According to the characteristics of urban polyethylene gas pipe network， the detection system of key parts and high-risk segment of town polyethylene gas pipeline was established， which could provide a theoretical basis for reducing the urban gas pipeline accident probability.

Key words： Polyethylene pipe；Detection technology；Key parts；High risk period

近年来，我国城镇燃气管道迅猛发展，并且聚乙烯管道以其价格低廉、材料来源广泛、质量轻便、易施工、耐腐蚀等特点，在中低压端城市燃气管网中逐步取代了传统的铸铁管和钢管，成为了城镇燃气管网中重要的组成部分。但受外界因素、应力破坏等一系列因素的影响，聚乙烯燃气管道易发生泄漏、爆炸等安全事故，由于城镇人口、建筑密集，人员活动频繁，燃气管道一旦发生事故，所造成的人身、财产及环境危害相对于野外长距离输送管道事故危害更大。管道检测技术可及时的发现管道在运行过程中存在的问题及安全隐患，及时的修补维护会降低管道事故造成的损失，现行管道检测技术方法呈多元化发展，各自特点、用途均存在一定的差异性。因此，寻找科学、合理、适用于城镇聚乙烯燃气管道的检测方法和检测体系，对城镇燃气管道安全运行，保护人身及财产的安全具有重要的意义。

我国燃气管道检测技术起源于20世纪60年代，随着科学技术的不断发展，在声、光、电、磁等多个领域的先进技术逐渐应用于管道检测领域，例如，超声检测技术、光纤传感技术、漏磁检测技术等；随着数字及计算机领域的开发，管道机器人也逐渐成为管道检测的重要组成部分；此外，传统的压力检测、人工肉眼检测等传统检测方法也随着科学技术的发展而不断进步，并逐步趋于科学、完善、制度化。

1 城镇燃气聚乙烯管道关键部位的检测方法

管道检测按照检测介质或工具可大致分为电磁检测、声波检测、光波检测、压力检测、管道机器人和直接评价6大类。

1.1 电磁检测技术主要方法

（1）漏磁检测技术

漏磁通检测被磁化到墙壁，然后让穿过壁的磁力线，由于磁通的变化的壁缺陷发生，所以漏磁信号采集探针壁，根据信号之间的对应关系，确定和缺陷墙体受损情况。在1994年从美国引进的漏磁检测设备，它真正开始研究和应用的漏磁检测技术[1]。

（2）涡流检测技术

涡流检测是基于电磁场电磁无损检测方法的原理，其基本原理是，通过线圈（励磁线圈），使所测量的金属管表面的涡流电流，依次产生涡流感应磁场作用在线圈上，只要在测试管的表面缺陷，它将使所述涡流环发生变形，由该励磁线圈由涡流激发测通过改变感情传感器（检测线圈），分布和变化的大小，可以得到表面缺陷和腐蚀试验管的状态[2]。

（3）示踪线法检测技术

示踪线技术就是在铺设施工埋地管道时与管道一起埋入一条铜导线，用来在日后检测管道的位置和深度，示踪剂线法的检测方法被广泛应用在国内外。示踪线在埋地管道施工中，想让示踪线在今后起到良好的作用，其施工方法和检测方法的选择是非常重要的。

1.2 声波检测技术主要方法

超声波管道检测仪通过发射和接受超声波信号，进而分析可以实现精确定位管道内的缺陷、漏点或者凸出等，还可以预测将来一段时间内存在隐患部位管道发展及变化状况。超声波检测技术不仅方便快捷，还可以实现管道的无损检测，目前，超声波检测技术中压电超声检测技术、电磁超声检测技术、相控阵超声检测技术和超声导波技术应用较为广泛。

（1）压电超声（UT）检测技术

此技术采用管壁布置与超声波探头垂直入射的方式来减少测量管道壁厚减薄的金属损失，进而将量化缺陷进一步准确量化，而且能够提高灵敏度。

（2）电磁超声检测技术

当前，在市场上主要生产且投入商业运用的EMAT的企业有两家，分别是德国的ROSEN公司以及美国的美国GE PII公司，通过了解发现，目前此类检测器尚没有系列化的程度。

（3）相控阵超声检测技术

相控阵超声检测系统是通过电子技术实现光束扫描方向，并且控制聚焦深度，以达到不同的厚度，不同的直径，不同材质管焊缝的检测。在不同的颜色或灰度图像再现缺陷或内部结构信息的回波的形式所收集的信息，可以准确地确定在材料，尺寸、分布，取向缺陷的位置和等特点[3]。

（4）超声导波检测技术

近几年以来，超声波导检测技术才迅速的发展并开始应用。在快速检测的内部和外部腐蚀和周围的轴向和在裂缝和金属损耗（横截面大于3%）的检测裂纹常用，特别在埋地输油气场站工艺管线进行长距离检测时具有其技术优势。

1.3 光波检测技术主要方法

（1）光纤传感技术检测

目前光纤技术和激光正在以不可思议的速度迅速发展，这势必会给未来的天然气和石油管道的安全监测技术的发展成熟带来巨大的机遇，而分布式的光纤传感技术则会成为未来的一个重要发展方向。随着近年来，此技术不断地被国内外的相关研究机构重视，也极大的推动了它的发展。

（2）数字射线检测技术

目前我们采用的数字X射线技术，以DR和CR作为主要的检测和成像技术，其中DR是可以利用电子设备直接进行扫描的一种成像技术而CR（X射线成像技术）则是用先进的影像版IP来代替传统的胶片进行成像。由于DR和CR技术本身没有成像薄膜，能够以更小的像素尺寸和更款的动态范围等多方面优势，而且在图像所具备的的灰阶指数、宽容度以及对比度方面都要优于胶片。数字射线的应用可以加快工作的流程，并且能够进行影响评估和网络共享，势必会在管道的环焊缝检测领域也有一定的用武之地[4]。

（3）热像显示检测技术

热成像显示就是我们所说的红外热成像检测技术，它主要是通过红外探测系统测得的温度与管表面温度场了解引起这种变化的力学性能、材料缺陷和腐蚀等原因及其影响程度。利用热像显示技术可做出管道的等温线图（或利用其他手段显示），它的优点是可以非接触地进行在线测量，但成功应用的关键是管道表面存在着自发或诱发的温度场[5，6]。

1.4 压力检测方法

长期以来我们一直采用压力试验来测定管道的完整性，目前这种方法已经得到了业界的广泛认可，同时它对于保持管道的完整性运行，他最大的特点就是可以检查出管道因为时间的变化而出现的某些缺陷。我们在进行压力实验时必须要停止燃气的供应，这势必会造成工商业户以及居民的正常生活的便利性降低；而进行强度试验则会造成管道的大量积水从而影响管道的正常工作[7]。

1.5 管道机器人检测

管道机器人是一种可在管道内行走的机械，可以携带一种或多种传感器，在操作人员的远端控制下进行一系列的管道检测维修作业通过对与管道环境进行识别，从而接近检测目标，并利用超声波传感器、漏磁通传感器等多种检测传感器进行信息检测和识别，自动完成检测任务。其核心组成为管道环境识别系统（视觉系统）和移动载体[8]。

1.6 直接检测技术

管道直接检测技术主要依赖于管道运行管理及维护方工作人员通过肉眼与经验判断进行管道安全性检测。直接检测技术很大程度上依赖于从业人员的专业素质与检测经验，但是直接检测技术具有较强的应变能力，对于突发事故与新出现的情况具有较强的处理能力，是管道检测体系中不可或缺的组成部分。

2 城镇聚乙烯燃气管道关键部位检测体系的建立

在城镇聚乙烯燃气管道检测过程中，需要耗费大量的人力、物力，必要时候还可能停气，对燃气供应产生一定的影响；在城镇聚乙烯燃气管网中，很大部分管道运行平稳，受破坏、发生事故的概率非常小，因此，本章只针对聚乙烯燃气管道关键部位的检测方法进行研究，并且建立了适用于城镇聚乙烯燃气管道关键部位的检测体系（图1）。

3 城镇燃气聚乙烯管道高风险段的检测方法

根据城镇聚乙烯燃气管道事故分析可知，管道断裂破坏是城镇聚乙烯燃气管道发生事故的主要破坏形式之一，针对管道断裂迫害高风险段的特点，建立了城镇聚乙烯燃气管道高风险段检测体系，如图2所示。