输气管道泄漏原因及检测技术

敬文霞

（安徽理工大学，安徽淮南 232001）

随着国民经济的不断增长，输气管道建设工程在城镇化建设中所占的比例越来越大，我国对输气管道的建设里程正在逐年增加，这就使得输气管道运行安全成为城市公共安全的一个重要组成部分，但是由于施工质量、腐蚀、第三方破坏等原因容易使输气管道发生泄漏事故。管道一旦发生泄漏，若检测不及时不仅严重威胁人们的生命财产安全，还会造成严重的环境污染和资源浪费。所以，为了减小输气管道泄漏带来的经济损失、人员伤亡和环境污染，对输气管道泄漏技术的研究就显得越来越重要，这是管道运输安全管理的迫切需要，也是提高管道输送安全的有效手段。

本文首先对目前导致管道泄漏的主要原因进行了总结，然后对主要的管道泄漏检测技术进行了分析。

1 输气管道泄漏的主要原因

1.1 施工质量问题

施工质量隐患是导致管道运行后期出现泄漏的主要因素之一。其主要有两个方面的原因；

（1）管道材料问题。若管道材料在制造过程中就存在明显的缺陷却没有被发现，就会使得管道在实际使用中出现应力集中或者强度下降等情况，这样会对管道使用寿命产生严重的影响。

（2）管道施工安装水平。天然气管道的使用寿命与管道的施工安装水平有着紧密的关系，在施工过程中不同的焊接材料会对焊接工艺产生不同的影响，施工焊接人员的操作水平也会对焊接工艺产生很大的影响。目前主要的焊接方式有无缝焊接和有缝焊接两种，在焊接过程中一旦管道材料出现问题就会导致管道出现泄漏。另外，如果焊接人员在施工过程中没有严格按照焊接工艺操作要求进行焊接也很容易导致管道出现裂缝而产生泄漏现象。

1.2 管道腐蚀影响

腐蚀穿孔是造成管道泄漏的主要原因，当输气管道架空敷设时，由于长时间暴露在大气中，管道表面很容易会被一层人眼看不到的水膜包围，从而产生电化学腐蚀而使管道出现泄漏现象。当管道埋地敷设时，由于土壤中含有空气、水蒸气、盐等物质，这些物质很容易使管道产生腐蚀现象。另外，输气管道无论是架空敷设还是埋地敷设，都和微生物有关联。微生物腐蚀属于电化学腐蚀，主要体现在随着使用年限的增加，防腐层逐渐老化、失效，造成输气管道的腐蚀和穿孔。

1.3 第三方破坏

输气管道的第三方破坏是指不由燃气管道人员造成的损坏，如在管道周围进行地质勘探、建设施工等作业活动导致管道受到损坏从而产生泄漏。造成第三方破坏的原因主要有以下3个方面。

（1）安全意识淡薄。施工人员在管道周围进行作业活动时没有严格按照相应的规章制度进行操作，出现野蛮施工或者违法施工等现象，致使输气管道因受外物撞击或挤压而产生破裂，进一步使得管道发生泄漏。另外，近年来人为盗气的现象也时常发生，一些非法分子人为破坏输气管道使得管道发生泄漏事故。

（2）输气管道资料不齐全。在管道建设施工过程中施工人员不按施工方案的要求，随意改动管道位置，并在施工完成以后也没有及时对作业图纸进行修改，导致管道周围的作业活动出现严重的偏差。

（3）安全管理力度有待加强，相关人员对管道的安全隐患排查缺乏专业性和警惕性，在巡查时没有及时发现或阻止管道周围的违法施工作业活动，导致管道受到损坏。另外，有关部门对破坏管道者的惩罚力度不够，如第三方破坏在没有致使管道破裂的情况下，只是对破坏者进行口头教育或者严厉批评，这样不能起到深刻教育的作用。

2 输气管道泄漏检测技术

2.1 声波检测法

声波检测法是一种颇具发展潜力的现代检测技术，其原理是：当输气管道的某一点发生泄漏后，管内气体会从破裂点流出，导致泄漏点处的压力降低，温度降低，密度减小，泄漏点相邻区域的气体在压差作用下向泄漏点补充，致使泄漏点相邻区域内的气体密度减小，压力降低，进而更远处的气体向泄漏点相邻区间补充，这种过程依次向管道上下游传播，从而形成声波在管道内的传播。安装在管道两端的声波传感器监听并采集信号从而判断管道是否发生泄漏[1]。该方法定位精度高，适应性强，但是在实际投入使用时，经济成本耗费较高，另外，对传感器的合理选型也有一定的要求，在检测的过程中很容易受环境噪声的影响。

2.2 流量平衡法

流量平衡法是基于质量守恒原理，理论上，在管道正常运行的情况下，流入管道的流量应该等于流出管道的流量，但实际过程中并非如此，但应该满足在一定的允许误差范围内。当管道破裂时，管道入口流量与出口流量之差就会超过允许的范围，从而可以将此作为判断泄漏的依据。该方法原理简单，但因为气体的物理特性与管线的温度、压力等因素有关，很容易造成误判，从而导致定位精度不高且无法检测微小泄漏。

2.3 负压波法

采用负压波法进行泄漏检测的原理为：当管壁破裂时，泄漏处会因为管道内部介质流失而产生瞬间压力突降，即形成负压波，这个瞬态负压波以一定的波速从泄漏点处沿管道向上、下游测点传播，并由安装在管道上、下游的检测装置对这个瞬态负压波进行捕捉，通过计算上、下游测点捕捉到负压波的时间差以及负压波速进行泄漏定位。该方法定位精度高、响应快，并能进行长距离检测，目前已成功应用于输油管道泄漏检测中并已取得良好效益。但对微小泄漏检测的精度不高，且较少应用于输气管道的泄漏检测中。

2.4 分布式光纤检测法

分布式光纤传感技术是近年来发展的一个热点，该技术是根据管道中输送的物质泄漏引起周围环境温度的变化并引起管道敷设的光纤发生振动，当温度或振动超过一定范围就可以判断发生了泄漏。目前分布式光纤检测技术主要有光时域反射法（OTDR）、干涉法、布拉格光栅法（FBG）、波长扫描法和连续波调频法5种方式。该方法定位精度高，误报率低，适应性强，但铺设成本高。

2.5 瞬态模型法

瞬态模型法是近年来国际上着力研究的泄漏检测方法。其基本思想是建立管内流体流动的数学模型，在一定边界条件下求解管内流场，然后计算值与管端的实测值相比较，当实测值与计算值的偏差大于一定范围时，就认为发生了泄漏。该方法能判断管道发生泄漏，但定位精度不高。

3 结束语

随着我国管道运输工业的发展，输气管道泄漏检测技术的研究必将成为当前以及未来一段时间内的主要研究内容。技术人员必须意识到检测技术对输气管道建设的重要意义，结合主要的输气管道泄漏原因，建立完善的管道泄漏检测系统，从而提高管道泄漏定位精度以保证输气管道的运行安全。