長輸管道的泄漏原因與檢測技術研究

鄭政彬

摘要：隨著油氣工業的不斷發展，管道運輸已成為石油天然氣運輸的主要方式，油氣管道建設規模已成為各國經濟發展的主要標志之一。隨著油氣輸送管道建設長度的增加，運行使用年限累積，管道泄漏風險日益突出，管道安全已經成為社會廣泛關注的問題之一。經過檢測和維修管道，降低事故發生的風險，可延長管道的服役年限，減少環境污染和經濟損失。

關鍵詞：石油天然氣；長輸管道；泄漏原因；檢測

1石油天然氣長輸管道泄漏事故原因分析

1.1腐蝕因素

石油天然氣長輸管道泄漏的主要原因則是腐蝕問題，具體表現為三點：（1）外腐蝕。長輸管道外層受到腐蝕性物質影響出現泄漏。外腐蝕原因不但包括外界環境，還與防腐蝕質量存在聯系，與管道后期保養維護存在管理；（2）內腐蝕。管道內腐蝕較為常見，原因多在天然氣含有較多雜質，夾雜少量腐蝕性水，腐蝕管道內壁；（3）腐蝕破壞最大的就是應力腐蝕，形成原因為拉應力與腐蝕作用共同作用。

1.2陰極保護

石油天然氣長輸管道中一種重要保護措施就是陰極保護，陰極保護分成兩種：強制電流陰極保護與犧牲陽極陰極保護。現階段強制電流法在實際中有著廣泛應用，將一定電流加入到石油天然氣長輸管道上，達成保護的目的，避免出現電子遷移情況的發生。但陰極保護措施不到位則會造成管道泄漏情況的發生。

1.3焊縫開裂

石油天然氣長輸管道泄漏的另一類原因就是焊縫開裂，通常表現為環向裂縫開裂。1、環向焊縫存在缺陷，長時間使用缺陷逐漸擴大；2、輸送壓力過大，加快焊縫開裂速度，造成天然氣泄漏事故發生。

1.4人為因素

石油天然氣長輸管道泄漏最直接的原因就是人為因素。（1）天然氣輸送中操作人員行為不規范；（2）管線周圍或上方私自出現人工或機械開挖情況，直接破壞管道安全；（3）石油天然氣長輸管道與其他管道之間安全間距不滿足要求；（4）管道受到盜竊等行為的困擾，造成天然氣泄漏。

2石油天然氣長輸管道的泄漏檢測方法

2.1人工巡檢法

該種檢漏法是由具經驗的技術人員直接觀察、使用便攜式專業儀器或訓練有素的動物對管道進行巡線檢漏，通過檢查管道泄漏處的土壤、油污、油氣濃度、聲音、燃燒火焰、氣味等特點，以及收集周邊群眾舉報信息，可準確判斷管道泄漏情況以及泄漏位置。人工巡檢法的優點是簡單可靠、識別率高，能準確判別發生泄漏的位置；人工巡檢還可及時發現外界施工、地形地貌變化等泄漏高風險地區，便于提前采取處置方案防患于未然。人工巡檢的缺點是由于巡檢周期的時限特點，存在及時性不高、效率低下、容易漏判，且沼澤、湖畔、沙漠等不利于通行地帶，以及臺風、暴雨、風雪等惡劣天氣均會造成巡檢困難。

2.2示蹤劑檢漏法

該種檢漏法是將具有放射性的物質，如碘-131、溴-82、鈉-24等介質注入管道，通過檢測管道外部示蹤劑的附著情況，從而判斷泄漏的位置。該方法的優點是檢測靈敏、可識別微小泄漏點，泄漏點定位準確；不過這種檢測方法因操作周期長、環境污染風險高、維護成本高且不適于在線運行的管道，近期已經很少運用。

2.3電纜檢漏法

該種檢漏法主要用于原油、成品油等液態油氣輸送管道的泄漏檢測，原理是油溶性電纜、分布式傳感電纜或滲透性電纜等特種電纜，其電氣性能會在泄漏物的作用下發生變化，通過檢測與輸油管道伴行的電纜的電氣特性，即可判斷管道是否出現泄漏以及泄漏的位置。該種方法的優點是，對微小泄漏可檢測、泄漏點定位較準確；其缺點也比較明顯，一是電纜制作工藝復雜，材料成本及施工費用較高；二是其電纜為一次性，一旦某處油氣管道出現過泄漏，該段電纜就需更換，其檢修和維護工作量大；因此，電纜檢漏法也未得到大面積推廣。

2.4光纖檢漏法

該種檢漏法是利用伴隨油氣輸送管道平行敷設檢測光纜，作為檢測管道泄漏物質或檢測泄漏部位的溫度特征、壓力特征、振動特征、應變特征等參數的設施，組成的分布式傳感器，通過對通信光纜傳輸的檢測信號進行科學分析后，從而實現對管道泄漏的檢測和泄漏位置確定的檢漏方法。隨著近年來光纖技術的發展，國內外采用光纖傳感技術進行檢漏的手段逐漸成熟，應用較為廣泛的幾種有：①光纖布拉格光柵（FBGZ）法，通過監測泄漏物質造成光纖變形的實現管道泄漏檢測；②光時域反射（OTDR）法，基于布里淵散射（Brillouin）和拉曼散射（Raman）原理和光時域反射技術，通過監測管道泄漏處溫度、振動參數來實現管道泄漏檢測；③干涉型泄漏檢測法，基于薩格納克（Sagnac）光纖干涉架構、基于馬赫-曾德爾（Mach-Zehnder）光纖干涉原理以及基于Sagnac和Mach-Zehnder混合型光纖干涉原理，通過監測管道泄漏處噪聲等參數來實現管道泄漏檢測。光纖檢漏法以油氣輸送管道伴行光纖作為檢測儀器，光為檢測和傳輸媒介，設備本體具有抗氧化、耐腐蝕、壽命周期長，檢驗手段具檢漏識別率高、定位準確、可實時在線監測，同時具備有抗電磁干擾能力強、無電火花等優點。光纖檢漏法在油氣輸送管道工程應用越來越廣泛。

2.5智能清管器（PIG）檢漏法

該種檢漏法是利用智能清管器（PIG）[，在油氣管道輸送介質推動或自身動力的作用下在管道內爬行，借助其攜帶的檢測儀器，實現對管道泄漏以及腐蝕或焊接缺陷進行檢測并定位。應用較廣泛的方法有：①超聲檢測（UT），需與管壁進行解除耦合，常用于油品管道，不適用于天然氣管道；②漏磁內檢測，通過激勵并檢測磁力回路檢測管壁泄漏及缺陷，檢測設備較長，需防止卡掛；③渦流內檢測，通過檢測勵磁線圈渦流參數對管壁泄漏及缺陷進行檢測；④可視成像檢測，利用搭載的可視攝像頭所獲取的圖像信息進行檢測，主要檢測內表面缺陷。智能清管器具有準確定位，不僅可對管道泄漏進行檢測，還可通過探明管道腐蝕減薄、外力變形、焊縫裂紋等管壁缺陷，預先對管道進行維護降低管道運行風險，是管道完整性管理的重要手段。隨著橢球形、球形等高通過性智能檢測器的開發，為在線檢測提供極大的便利。

3避免石油天然氣長輸管道的策略分析

3.1嚴格監管石油天然氣長輸管道工程的施工質量

（1）在選材方面應根據施工單位自身掌握的施工技術和工藝，對市面上具有經濟性、效益性的管道進行選擇，并且要保證符合國家的相應標準；（2）在施工階段，對需要焊接的石油管材要進行處理，要求施工人員嚴格根據長輸管材自身的焊接工藝和流程開展焊接工作，并且要達到國標焊接的標準。

3.2加快對管道路線周邊民眾的教育工作

（1）在長輸管道的路線附近，設立警示牌，并對石油天然氣長輸管道沿線進行標注，這樣不僅能為今后的維護和維修工作帶來便捷，同時還能為在該地段施工的工作人員起到警示作用，這樣能使其在施工前，對該路段的管道進行保護，降低長輸管道發生泄漏事故的機率；（2）對石油天然氣長輸管道周邊的居民進行教育，告誡對石油資源進行盜竊不僅屬于一種違法行為，同時，盜竊后對環境和居民會產生嚴重的影響。在此基礎上，應加強對該方面管理的執法力度，從法律法規的角度有效地遏制對石油天然氣長輸管道的破壞行為。

4.結論與認識

選擇有效的檢測手段及時發現泄漏并修復，是油氣管道完整性管理關鍵。隨著檢測技術的發展，多種方法組合運用，泄漏檢測的靈敏度和定位精度將進一步提高，為油氣事業的長遠發展保駕護航。

參考文獻：

[1]蘇欣；袁宗明；范小霞；謝英；；油氣長輸管道檢漏技術綜述[J]；石油化工安全技術；2005年04期

[2]李煒，朱蕓；長輸管線泄漏檢測與定位方法分析[J]；天然氣工業；2005年06期