市政燃氣管道泄露檢測技術的現狀及發展

呂翔

摘要：燃氣管道泄漏，是燃氣行業面臨的一個嚴重問題，管道漏氣不僅造成燃氣的大量損失，影響企業的經濟效益，更重要的是一旦發生著火、爆炸或中毒事故，就會給國家和人民生命財產造成重大損失，因此文章對市政燃氣管道泄露檢測技術進行了探討。

關鍵詞：市政燃氣管道;泄露檢測技術;措施

城市燃氣管道分布于城市的地下，一旦泄漏會造成巨大的經濟損失及人身傷害，及時地發現泄漏并確定泄漏點的位置成為發生泄漏后的首要問題。因此，研究城市輸氣管道泄漏故障實時診斷技術，迅速發現泄漏事故并準確定位，及時采取有效措施，保證城市燃氣管網的安全運行是非常重要的。

一、燃氣管道腐蝕的原因和分類

燃氣管道主要是由于金屬的腐蝕而造成的，而金屬的腐蝕是金屬和周圍的介質發生化學、電化學或者是物理作用而成為金屬化合物，使得金屬的特性受到破壞的一種現象。因此，燃氣管道的腐蝕一般可以分為電腐蝕和自然腐蝕兩種情況。其中，電腐蝕是管道金屬與電解質發生電化學反應而對金屬造成破壞的一種現象，這往往是由于直流帶電體或者是帶電防腐設備所泄漏的電流而造成的腐蝕。自然腐蝕是指除電腐蝕之外而發生的其他形式的腐蝕。

1.電腐蝕

電腐蝕的形式往往表現為縫隙腐蝕和點腐蝕兩種情況。由于燃氣管道通常都是采用螺栓、焊接等幾種方式來進行連接的，而在這些連接件和焊接接頭的缺陷處都存在著狹窄的縫隙，這個寬度足夠使得電解質溶液滲入其中，使得縫內的金屬和縫外的金屬構成短接的原電池，在縫隙內發生強烈的局部腐蝕現象，消耗大量的金屬。

2.自然腐蝕

燃氣管道的自然腐蝕主要包括化學腐蝕、應力腐蝕和細菌腐蝕等幾種情況。給管道造成的破壞主要是使得管道產生比較均勻的大面積的銹斑和腐蝕坑。

二、燃氣管道泄漏檢測技術及方法

1、直接檢測技術

1）直接巡視法。直接巡視法是指通過人工巡視的方式，通過巡視人員的感觀和判斷對燃氣管道泄漏情況進行觀察，通過聞、看、聽等方式進行判斷，這種方式很大程度上依賴于工作人員的專業水平、責任心和工作經驗。另外，直接巡視法還可借助泄漏探測儀、紅外激光氣體測試儀等儀器輔助判斷，在一定程度上提高了人工判斷的準確性。直接巡視法雖然操作簡單，但是無法實現管道泄漏的實時監測。

2）空氣檢測法。空氣檢測法主要是通過取樣檢測的方式，確定是否存在燃氣泄漏。檢測設備主要包括兩種：可燃氣體檢測器和火焰電離檢測器。可燃氣體檢測器是使用傳感器對可燃氣體進行監視，從空氣中取到燃氣泄漏的樣本，并利用氧化催化原理，對燃氣泄漏樣本進行信號轉換，根據燃氣濃度產生不同的信號值，若燃氣濃度達到預警下限的20%，可燃氣體檢測器中的繼電器驅動信號觸發控制裝置，將信號傳遞到報警設備進行預警。火焰電離檢測器主要是通過收集碳原子的方式進行計數并預警，氣態烴類在有電場存在的情況下，經過純氫火焰灼燒，產生帶電碳原子，火焰電離檢測器將碳原子收集到電極板上進行計數，當碳原子數量超過預警值時，檢測器產生預警信號并報警。

3）泄漏電纜檢測法。泄漏電纜是一種由特殊成分制造的電纜，這種電纜中的特殊成分能夠與管道運送的燃氣發生特定的反應，一旦燃氣泄漏，電纜發生劣質反應，觸發聲光信號進行傳送，以達到預警的目的。目前，泄漏電纜檢測法主要包括兩種方式，一種為燃氣泄漏造成電纜特性阻抗改變，因此產生信號，另一種是燃氣泄漏導致電纜短路，產生預警信號。

2、間接檢測技術

1）流量判斷法。流量判斷法主要是對通過燃氣管道氣體的流量差額進行判斷，確認是否發生了燃氣泄漏。當流量差異較大，低于預設的預警值時，則流量計觸發相關信號，傳遞到預警設備，發出預警信息。這種方式對流量測試儀的精確度要求較高，因此成本較高。

2）壓力點分析法。壓力點分析法的原理是指當管道內燃氣正常傳送時，管內保持穩定的氣壓，不會激發預警信號。當燃氣管理泄漏時，沿管道會產生以聲波形式傳播的擴張波，導致管道各處壓力發生變化，氣壓失去穩定，當壓力變化超過預警值，則觸發預警。通過管道各處壓力變化情況，可以計算出燃氣泄漏的位置。壓力點分析法響應時間較快，但需要準確判斷最初燃氣泄漏的時間，因此對于微滲的情況無法準確判斷。

3）模型測算法。這種方法是指通過針對管道傳輸模型，對系統的實時參數進行計算并分析，通過對比估算值和測量值進行判斷。在模型建立過程中，需要考慮燃氣壓力、溫度、燃氣密度等多種因素，才能達到模型計算的精確。

4）神經網絡模糊識別。通常情況下，普通模型對于燃氣管道泄漏的判斷存在一定的準確性差異，神經網絡模糊識別方法作為一種新興的網絡技術，能夠以樣本為對象進行學習，并且無限逼近非線性函數，因此靈敏度高，能夠大幅提高燃氣泄漏的精確度，同時具有抗干擾、抗噪聲能力。

3、新型燃氣管道泄漏檢測技術

上面的幾種泄漏檢測技術具有檢測簡單，維護容易以及費用低廉的特點，但是隨著人們對檢測精度要求的不斷提高，新的檢測技術得到了一定的發展。

1）氣體敏感檢測法

這種方法需要采用一種被稱作嗅敏儀的便攜式檢測設備，其采用燃氣傳感器作為檢測探頭。在檢測工作過程中，檢測人員持檢測器沿著管道移動，一旦空氣中含有的燃氣濃度超過預定的標準，儀器將自動報警。這種設備一般每天能檢測的管道長度為9km左右。

2）聲波檢測法

燃氣管道泄漏時將產生頻率超過20kHz的振蕩，我們可以采用相應的傳感器來進行檢測。檢測以期通過判斷信號的強度來對泄漏點進行定位。其中一種叫做負壓法的檢測技術，其核心部件為壓力傳感器，通過對燃氣管道中由于泄漏而導致的擴張波進行檢測來進行判斷，一旦擴張波存在，將立即報警嗎，然后根據聲速來對泄露位置進行定位。在進行負壓法檢測時需要消除燃氣管道中的背景噪音。

3）管內智能檢測法

智能清管器開始運用于燃氣管道內部情況的實時檢測作業中，通過采用聲輻射和壓差法來來檢測管道的泄露。這種檢測方法能夠實現對泄露點的精確定位，而且應用的范圍相當廣泛，應用前景較廣闊。測量結果可為管道的檢查和運行維修計劃提供重要的參考輸入信息，尤其是，這個測量結果可以對管道的運行狀況以及超限額輸送的情況提供一個數據庫，這將會有助于技術人員確定在什么時候需要進行費用較高的和專家級別的檢查。

三、管道腐蝕檢測技術的發展

當然管道腐蝕的檢測技術也在不斷的發展中。如：以“金屬蝕失量”和“平均剩余管壁厚度”評價埋地管道腐蝕狀況;以“防腐層絕緣電阻”評價防腐層老化程度。工作原理是：無論是電腐蝕還是自然腐蝕，其結果都是金屬量蝕失、腐蝕產物垢積，造成埋地鋼管的電導率和磁導率下降。只要檢測出因腐蝕所致的這一物理性質的變異部位和變異程度，經過與已知（已發生腐蝕和未發生腐蝕）的情況對比，就可以指出腐蝕地段并對腐蝕程度做出評價。可以根據蝕失量和絕緣電阻的大小及其隨年度的變化速率評價埋地管道腐蝕程度和防腐狀況，預測在線管道的壽命。還可以在現場通過地面無損檢測手段直接對防腐層破損點、管道泄漏點等缺陷精確定位。檢測數據由專用處理軟件進行處理和分析，并給出量化結果。

結論

燃氣管道腐蝕可有多種方法進行檢測，定期通過應用各種方法檢測管道受腐蝕程度，可以有效地分析燃氣管道的風險和安全性。對于采取針對性地對策和措施，防患于未然，保障燃氣管道的安全供應等有著重大和積極的作用。

參考文獻

[1]陳華敏.管道泄漏檢測技術進展[J].安全與環境工程，2011

[2]張連文.管道泄漏檢測技術及評價[J].油氣田地面工程，2011