管道微量渗漏检测

2018-09-19，

无损检测 2018年9期

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(上海诚友实业集团有限公司，上海 200437)

在城市建设和工业生产中，已经广泛使用密封管道进行长距离输送气体或液体(油、水)等，伴随出现的管道微量渗漏问题给人身及财产带来了安全隐患。管道的微量渗漏常常具有隐蔽性，且不易确定准确位置。检查管道是否出现微量渗漏及确定具体渗漏点的工作需要结合渗漏检测的毛细管作用原理，笔者分析了输送油、气体及水的管道的特点，研制了各具特色的检漏剂，提出的应用于管道微量渗漏的渗漏检测技术具有快速、准确等优点，可供相关行业技术人员参考。

1 管道微量渗漏的特点

密封管道出现微量渗漏的根本原因，是在微量渗漏位置存有穿透性缺陷。根据毛细管作用原理，该穿透性缺陷可以形成不规则的毛细管。因此，存储于密封管道内的气体或液体(油、水)等流体就可能通过上述不规则的毛细管渗漏到管道外部，从而形成渗漏现象。

1.1 供水管道微量渗漏特点

常见的供水管道有铸铁管、镀锌钢管、包塑铜管、PE(聚乙烯)管、PVC(聚氯乙烯)管、PPR(聚丙烯)管等。金属制供水管道在长期使用后，管内常见有锈蚀，而使得管道存在安全隐患。PE、PVC、PPR等新进材料杜绝了供水管道的锈蚀。然而，相比传统金属材料，此类材料的强度、延展性等较弱，遇应力易产生破损，尤其是在工业用压力供水过程中。另外，有机材料制成的管道同时也面临长期使用中的材料老化问题。

环境温度变化导致的材料膨胀、收缩以及管内外结冰也是供水管道受损的常见原因。供水管道、弯头、阀门处在施工过程中发生的套丝接口断丝、丝口松动、缠绕物不足或不均等，也可导致微量渗漏。金属管道锈蚀产生的渗漏在外部常表现为点状。通常，管道内部有明显锈蚀痕迹可见，但外部锈蚀痕迹出现在管道渗漏之后。因此，发生渗漏时依靠肉眼观察难以确认渗漏位置。碰撞、扭曲、挤压、弯折等应力造成的破损通常呈现放射状或裂纹状。

1.2 输油管道微量渗漏特点

长距离输油管道材料一般为钢，临时管道也使用耐热橡胶管。户外输油管线有输油距离长、环境条件多变、温度变化大、承受高压等特点。工厂设施内的管线以钢制为主，管线总长较长，难以大规模拆卸。汽车等内燃机内部油路管线以金属材料为主。管线细，且需要穿过车身多个部位。

输油管道的渗漏情况复杂，渗漏检测往往需要在复杂的环境下大面积地进行。因此渗漏所用检漏剂对渗漏处的指示应该有良好的保持性和稳定性，以便进行观测和记录。

1.3 气体管道微量渗漏特点

气体输送管道广泛应用于工业和民用领域，输送的物质种类多，且条件各不相同。常见的气体输送管道有燃气管道、城市供暖管道、工业用压缩空气管道、空调或冰箱压缩机内部管线、工厂内气体原料输送管等。

因输送气体的种类、压力不同，气体输送管道的材料也有不同，常见的有PVC(聚氯乙烯)管道、镀锌钢管、包塑铜管、铝管等。输送的气体若未严格处理，可能会含有水蒸气，从而对金属管道形成慢性锈蚀，且气体在管道内压力变化大，会加快锈蚀处穿孔形成渗漏[1]。

燃气管道输送的气体可能具有易燃、腐蚀、毒性等，一旦渗漏危害极大。通用型气体管道检漏剂的基本要求是必须与不同种类的气体保持化学稳定。

2 管道(线)检漏剂及检漏技术

渗漏检测就是检测穿透性缺陷的渗透检测，检漏剂类似于渗透检测剂中的显像剂。检漏剂不仅具有吸附作用，且能形成不规则的毛细管。渗漏到管道外部的气体或液体(油、水)等流体，能在检漏剂的不规则毛细管中上升并横向扩展，使“渗漏图形”轮廓显示扩大，从而使“渗漏图形”显示肉眼可见。

2.1 供水管道检漏剂及检漏技术

供水管道微量渗漏时，渗出水的压力低、流量小，难以判断其具体位置。供水管道微渗漏检漏剂中含有着色染料，可以对渗漏处渗出的水进行着色指示，使肉眼可以观察。必要时可以添加反差增强剂。

2.1.1 溶剂选择

供水管着色检漏剂所用载液应该为不可与水相溶的挥发性溶剂；且所用溶剂应该不溶解管身及管道包裹材料。

2.1.2 染料选择

供水管着色检漏所使用的染料要求快速溶解于水，且颜色鲜亮、明显。为了加快染料的溶解以及分散，可以选用合适的表面活性剂。

表面活性剂应选择粉末状亲水性表面活性剂， HLB(亲水亲油平衡值)>8。选用的染料及表面活性剂不溶于所用的溶剂。染料和表面活性剂需经过研磨或超微粉碎，颗粒平均粒径不大于5 μm。染料颗粒粒径过大则不利于分布的均匀性。

2.1.3 包装和使用

在供水管着色检漏剂的包装、储存及使用过程中应当避免与水接触。为了避免水蒸气或水滴混入成品而失效，气雾剂包装是常用的方法。

气雾剂包装的供水管着色检漏剂，可以在生产之后的运输、储藏、使用中与水接触。另外，气雾剂包装在使用过程中有利于连续均匀地在被检测管道表面喷涂检漏剂，避免因喷涂不均匀导致漏判。

供水管着色检漏剂喷涂在管道被检部位之后，溶剂快速挥发，形成均匀粉末膜层。膜层下的管道被检部位有渗漏时，染料遇水，在表面活性剂的作用下快速溶解，指示渗漏处。

2.1.4 CYLC-W漏水检测剂

CYLC-W漏水检测剂是着色型供水管道检测剂。使用前将检测部位清洗干净，确保没有水迹(见图1)；然后，将气雾剂充分摇匀，在检测部位约20 cm直径范围内均匀喷涂。

图1 被检测镀锌钢管表面外观

该检测剂喷涂于被检测表面上后，迅速形成白色的粉膜。当膜层下有水渗漏时，出现轮廓清晰的蓝色指示(见图2)。

图2 漏水点指示

2.2 输油管线检漏剂及检漏技术

户外输油管线体积大，长度长；工厂内和机械内部的输油管道线路曲折，在检查管道微量渗漏时，对检漏剂的性能提出了更高的要求[2]。输油管道检漏剂常有干粉式和悬浮液式两种，检漏剂利用细微粉末形成有细孔分布的粉膜。渗漏的油料通过毛细管原理吸附进入粉膜的细孔中，显示成深色标记。

为了保证检漏剂的指示清晰、稳定，输油管道检漏剂一般采用无机物粉末形成粉膜，并选用白色粉末以达到明显的反差对比效果。氧化镁、碳酸钙、氧化钛等粉末均可选择使用。

检漏剂使用的粉末需要被渗出的油有效且快速地润湿，因此粉末应经过研磨或超微粉碎处理，粒径不应大于 3 μm。

2.2.1 干粉式渗油检漏剂

干粉式渗油检漏剂容易产生不均匀的分布，如果没有其他助剂的配合，粉膜的附着力也很有限，容易发生漏检。配合静电喷涂设备可以克服干粉式检漏剂分布不均匀和附着力弱的特性。静电喷涂的干粉式检漏剂因为没有溶剂挥发成膜的过程，喷涂之后即形成粉末，其吸附极微量渗漏油的性能好。

如检测时对管内输送油料进行荧光染料染色，在紫外线灯下可增强指示处的对比度和亮度，可对宽度或直径为0.1 μm的微渗漏精确定位。

干粉式渗油检漏剂的包装和储藏应注意不要受到外力挤压使粉末凝聚，从而影响使用。

2.2.2 悬浮液式渗油检漏剂

悬浮液式渗油检漏剂多采用气雾剂包装，使用更加方便，喷涂均匀。

悬浮液中可添加乳化剂、限制剂等助剂来调节其性能。乳化剂不应使悬浮液起泡、离析、凝胶或分层。选用挥发性强的溶剂作为载液，以保证检漏剂在喷涂后快速形成粉膜。悬浮液式检漏剂中可加入成膜助剂，帮助粉膜形成，并加强其成膜的附着力，有利于大面积检测或复杂环境下的检测。

悬浮液式渗油检漏剂可以在溶剂中加入树脂，形成类似树脂涂料的载液。此类检漏剂成膜为白色整体膜层。可以于检测后直接从被检测表面整体剥离，而不需要使用清洗剂进行清洗。因其剥下的膜层完整，因此可以作为记录保存。

悬浮液式检漏剂在喷涂后迅速干燥，形成白色粉膜或树脂膜，必要时可以使用暖风吹干。渗漏的油料在膜层上形成深色指示。

2.2.3 CYLC-O漏油检测剂

CYLC-O漏油检测剂是针对油性物质渗漏的检漏剂，适用于煤油、汽油、植物油等流动性油性物质。在确保粉剂悬浮性的同时，庚烷及乙醇混合载液也具有良好的挥发性，能在喷涂后快速形成白色粉膜。其成膜均匀、附着力好，适合大面积检测。使用前将检测部位擦拭干净，保证干燥、无水、无油(见图3)，然后将气雾剂充分摇匀，在检测部位约20 cm直径范围内均匀喷涂。渗漏的油料在粉膜上形成的深色指示清晰、明显(见图4)。

图3 被检测的高碳钢管道表面

图4 漏油点指示

2.3 气体管道检漏剂及检漏技术

气体输送管道可输送多种气体物质，并且部分气体输送管道内外温差比较大。通用型气体管道检漏剂应对压缩空气、天然气、冷媒等多种气体保持化学稳定。考虑到检漏剂的通用性，一般采用水基设计。

检漏剂喷涂于被检测区域后，形成一层有一定黏度的液膜。渗漏的气体与液膜接触后，在液膜中生成密集气泡(称其为起泡型检漏剂)，从而指示渗漏位置。形成的液膜应均匀分布，且不应滴落或快速滑落。

2.3.1 起泡型检漏剂的误判和漏判

起泡型检漏剂在施加时，如果采用刷涂或浇涂，容易造成液膜过厚，影响检测的灵敏度。

起泡型检漏剂中含有易于起泡的表面活性剂，如果使用气雾剂包装，在喷涂时容易产生大量泡沫，引起误判或漏判。如何使气雾剂在喷涂过程中不产生大量泡沫，是检漏剂设计中需要重点考虑的问题。

为了防止喷涂时大量气泡在液膜中出现，气雾剂包装使用的推进剂应根据检漏剂的配方进行选择。

2.3.2 起泡能力和泡沫稳定性

气体管道微量渗漏时，渗漏的气体量小、压强小。检漏剂的起泡能力是影响灵敏度的关键因素。检漏剂应具有良好的起泡能力，并能在少量气体渗漏时起泡，同时也要控制起泡能力，体积过大的气泡会干扰观测，影响具体渗漏位置的确定。起泡型检漏剂的泡沫应该稳定，宜避免泡沫堆积，影响观测的精确度。

2.3.3 CYLC-1气体渗漏检测剂

CYLC-1气体渗漏检测剂是起泡型气体检漏剂，其适用于多种气体的检漏，对于压缩空气、天然气、冷媒等气体都安全稳定。CYLC-1气体渗漏检测剂为水基配方，无毒性，无有害物质。其采用高性能阴离子表面活性剂，起泡性能优异，渗漏处标识明显，且具有良好的清洁能力，方便使用。

使用前应将检测部位清洗干净，确保无油污；然后将气雾剂充分摇匀，在检测部位约20 cm直径范围内均匀喷涂。采用气雾剂包装，喷涂于被检测区域后，液膜内产生的气泡丰富明显，易于确认渗漏位置。

3 剥离型检漏剂及检漏剂的发展

为了方便保存记录而设计的可剥离型检漏剂，在检漏完成后可以剥下完整的树脂膜作为永久保存。目前剥离型检漏剂主要针对各类液体渗漏设计，在载液中加入树脂以形成类似透明清漆的溶液。该型检漏剂于湿态时开始检漏，并给出渗漏指示，干燥后即可剥离，使用方便。但由于其载液黏度高，且干燥后检漏过程即停止，所以灵敏度相较传统检漏剂较低，对于渗漏量极小的情况容易出现漏判。

为了避免在大范围关停的情况下进行检测，检漏剂需要适应多种环境而不具备危险性。传统的液体检漏剂中经常含有机溶剂，其中多数为易燃易爆物质。气雾剂产品中也常用丙烷、丁烷作为推进剂，产品不可用于高温或有明火的场合。为了能够更好地配合生产，近年来气雾剂型检漏剂的配方和包装开始有了改变。