第一篇：油氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)分析論文

摘要：掌控事故風(fēng)險(xiǎn)大小已經(jīng)成為油氣管道完整性管理的一個(gè)重要本質(zhì)特性，而風(fēng)險(xiǎn)估測(cè)數(shù)據(jù)的正確性也成了油氣管道管理完整性決策的直接影響因素。因此，以估測(cè)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)管道管理的沖擊與認(rèn)識(shí)工作意義為基礎(chǔ)，對(duì)評(píng)測(cè)油氣管道管理質(zhì)量做出新的評(píng)價(jià)制度，也是從技術(shù)層面提供一種新的解決思路。對(duì)油氣管道產(chǎn)生影響的最主要的有如下四個(gè)方面的因素，人為因素、物為因素、工程方面與管理方面的因素，從主次上看，這四個(gè)因素屬于客觀方面的外部因素。需要重點(diǎn)研究的是對(duì)油氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)測(cè)質(zhì)量方面所用到的方法，方法需要有簡(jiǎn)單和易于操作的特點(diǎn)。本文從嶄新的出發(fā)點(diǎn)闡述對(duì)提升油氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)測(cè)的正確性技術(shù)路徑，對(duì)改進(jìn)我國(guó)這方面的技術(shù)管理起到一些參照的作用。

關(guān)鍵詞：油氣管道管理；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)測(cè)；指標(biāo)體系；質(zhì)量；因素

針對(duì)事故嚴(yán)重程度的預(yù)先性掌控成為油氣管道管理的一個(gè)根本性特點(diǎn)，而對(duì)事故發(fā)生因素的辨別與對(duì)事故風(fēng)險(xiǎn)的估測(cè)是油氣管道管理的核心環(huán)節(jié)。對(duì)油氣管道的事故評(píng)測(cè)是對(duì)油氣管道安全的一個(gè)重要工作，這個(gè)評(píng)測(cè)的結(jié)果將從根本上影響到對(duì)油氣管道管理的決策，以及這個(gè)決策所包含的科學(xué)性。在以往的工作中，人們關(guān)注的焦點(diǎn)都在怎樣估測(cè)油氣管道事故的危險(xiǎn)程度，而忽略了這個(gè)估測(cè)本身的質(zhì)量問(wèn)題。目前我國(guó)在做這方面研究的只有少數(shù)人，而且也只是做了初步的研究，并沒(méi)有深入的開(kāi)展工作。本文的目的便是希望通過(guò)這個(gè)全新的視角尋找到能夠提升油氣管道事故評(píng)測(cè)正確性的辦法。

一、事故評(píng)估對(duì)油氣管道完整性管理的重要作用

油氣管道的完整性管理的主要解釋是油氣管道的負(fù)責(zé)人或者單位要不間斷的針對(duì)管道所面臨的各種危險(xiǎn)的原因而做出的評(píng)測(cè)以及對(duì)所得到的評(píng)測(cè)結(jié)果所進(jìn)行的評(píng)價(jià)，并且需要對(duì)得到的結(jié)果準(zhǔn)備針對(duì)性的對(duì)策，保證油氣管道的運(yùn)行處在可控制可接受的安全范圍中。油氣管道完整性的管理工作大致分為如下幾個(gè)部分：采集數(shù)據(jù)；高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)辨別；風(fēng)險(xiǎn)危險(xiǎn)度的評(píng)測(cè)；完整的評(píng)價(jià)；維護(hù)與效果的評(píng)價(jià)。風(fēng)險(xiǎn)危險(xiǎn)程度的評(píng)測(cè)是這其中最主要的部分。從油氣管道完整性管理的主要技術(shù)程序中不難看出，能夠最快的識(shí)別威脅到油氣管道安全的危險(xiǎn)源，周期性的對(duì)管道進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)測(cè)并及時(shí)發(fā)布針對(duì)評(píng)測(cè)的評(píng)價(jià)結(jié)果已經(jīng)成為完整性管理的重要工作。國(guó)內(nèi)外的多家油氣管道公司的實(shí)踐結(jié)果也從另一方面給出了強(qiáng)有力的證明。能準(zhǔn)確的辨別出對(duì)油氣管道存在威脅的危險(xiǎn)元素，才會(huì)使針對(duì)此方面問(wèn)題的決策不至于缺乏針對(duì)性。只有做到準(zhǔn)確的評(píng)估油氣管道存在的危險(xiǎn)，加強(qiáng)完整性工作的認(rèn)識(shí)，才能體現(xiàn)出完整性管理的真正理念。

二、影響油氣管道事故評(píng)測(cè)評(píng)價(jià)的幾大原因

對(duì)油氣管道事故評(píng)測(cè)的結(jié)果造成影響的原因有很多，我們不可能將這些原因全部歸入到對(duì)評(píng)測(cè)評(píng)價(jià)的考慮中，這樣做的直接的后果就是加大評(píng)價(jià)成本，造成沒(méi)有必要的浪費(fèi)，這種做法也是人們不能接受的。依照油氣管道事故評(píng)測(cè)評(píng)價(jià)的工作程序，本著經(jīng)濟(jì)為本的原則，本文將這些因素分為四個(gè)類(lèi)別：人為因素；物為因素；工程因素；管理因素。如下將分別介紹：人為因素：人作為整個(gè)社會(huì)活動(dòng)的主體，是創(chuàng)造工程，實(shí)現(xiàn)結(jié)果的關(guān)鍵所在，當(dāng)然了也是引發(fā)事故的重要因素。對(duì)于油氣管道潛在威脅的重要參與者，能夠?qū)ぷ鳂?gòu)成威脅的因素主要在于人的弱點(diǎn)，比如記憶力，注意力與反應(yīng)能力，還有對(duì)整個(gè)工作的掌控能力，張玉輝中國(guó)石油天然氣股份有限公司管道大連輸油氣分公司116100此外還與人的工作經(jīng)驗(yàn)與敬業(yè)精神存在聯(lián)系。物為因素：除了人為的因素之外，對(duì)油氣管道事故評(píng)測(cè)的評(píng)價(jià)造成影響最大的應(yīng)該是物為因素了。工程的好壞很大的關(guān)系是參與工程建設(shè)物資的優(yōu)劣，這也直接影響了工程的安全性。對(duì)于油氣管道方面的影響物為的因素主要表現(xiàn)在針對(duì)油氣管道的評(píng)測(cè)之前，針對(duì)物為因素的研究主要在事故評(píng)測(cè)的組織與準(zhǔn)備中。工程因素：可以從兩個(gè)方面分析，技術(shù)質(zhì)量與功能質(zhì)量。技術(shù)質(zhì)量可以把對(duì)事故評(píng)測(cè)項(xiàng)目分為開(kāi)展前、中、后三個(gè)部分，更加細(xì)化的對(duì)工程進(jìn)行分析。而功能質(zhì)量方面的因素則是從油氣管道事故評(píng)測(cè)的服務(wù)質(zhì)量上面與感知角度上入手，針對(duì)這兩方面進(jìn)行專業(yè)性的分析與研究，結(jié)果一定要全面透徹。管理因素：在整個(gè)針對(duì)油氣管道事故評(píng)測(cè)評(píng)價(jià)的過(guò)程中，管理的因素可以說(shuō)隨著整個(gè)過(guò)程而存在，它對(duì)整個(gè)工作的影響也是不容忽視的。具體的影響因素大體可以分為如下三點(diǎn)：評(píng)測(cè)人員或者單位的專業(yè)資質(zhì)與職業(yè)道德；針對(duì)評(píng)測(cè)項(xiàng)工程的組織與管理；在評(píng)測(cè)過(guò)程中產(chǎn)生的交互性作用的處理。

三、油氣管道事故評(píng)測(cè)的評(píng)價(jià)原理與流程

針對(duì)事故評(píng)測(cè)的評(píng)價(jià)原理目前通用的是這兩個(gè)，一是相關(guān)原理；二是類(lèi)推與概率的推斷原理。相關(guān)原理的解釋是通過(guò)對(duì)整個(gè)油氣管道系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析，結(jié)合以往的數(shù)據(jù)構(gòu)建一個(gè)因變量與自變量之間的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)構(gòu)建的這個(gè)模型進(jìn)行內(nèi)在聯(lián)系的解釋。第二個(gè)的解釋主要是從兩個(gè)或者多個(gè)類(lèi)似的事故中尋找規(guī)律，依照事故的先導(dǎo)規(guī)律而對(duì)相似事故的發(fā)展進(jìn)行推導(dǎo)，從而得出其中的規(guī)律，進(jìn)而對(duì)其概率進(jìn)行推論，之所以要對(duì)油氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)測(cè)的質(zhì)量實(shí)行評(píng)價(jià)，最根本的目的還是檢驗(yàn)對(duì)事故評(píng)測(cè)的結(jié)果的可靠性。參照國(guó)家生產(chǎn)監(jiān)督管理局所頒布的《安全評(píng)價(jià)通則》等法律文獻(xiàn)，以及已經(jīng)日趨成熟的油氣管道事故評(píng)測(cè)技術(shù)程序，形成一套新的專門(mén)針對(duì)事故評(píng)測(cè)質(zhì)量評(píng)價(jià)的程序。大概分如下四個(gè)步驟：對(duì)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)備；對(duì)評(píng)價(jià)所產(chǎn)生的影響的識(shí)別與分析；形成評(píng)分體系，針對(duì)結(jié)果提出建議，保證改善質(zhì)量與對(duì)策的把控；編寫(xiě)專業(yè)報(bào)告，對(duì)各項(xiàng)工作進(jìn)行跟蹤性整理。

四、結(jié)語(yǔ)

本文主要從四個(gè)方面（對(duì)油氣管道管理產(chǎn)生影響的：人為因素，物為因素，工程因素，管理因素四個(gè)方面）研究分析了對(duì)油氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)測(cè)方面產(chǎn)生影響的客觀性的外因以及針對(duì)評(píng)測(cè)質(zhì)量評(píng)價(jià)的辦法，為完善與改進(jìn)原有的事故評(píng)測(cè)指標(biāo)做出一些解釋，并為實(shí)現(xiàn)新的解決辦法提供自己的思路。通過(guò)對(duì)工程設(shè)計(jì)的油氣管道事故評(píng)測(cè)的評(píng)價(jià)程序與真實(shí)案例的驗(yàn)證，更加有利的說(shuō)明了此質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)的操作實(shí)用性。

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第二篇：油氣管道無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

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油氣管道無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

管道作為大量輸送石油、氣體等能源的安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸手段,在世界各地得到了廣泛應(yīng)用,為了保障油氣管道安全運(yùn)行,延長(zhǎng)使用壽命,應(yīng)對(duì)其定期進(jìn)行檢測(cè),以便發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,采取措施。

一、管道元件的無(wú)損檢測(cè)

（一）管道用鋼管的檢測(cè)

埋地管道用管材包括無(wú)縫鋼管和焊接鋼管。對(duì)于無(wú)縫鋼管采用液浸法或接觸法超聲波檢測(cè)主要來(lái)發(fā)現(xiàn)縱向缺陷。液浸法使用線聚焦或點(diǎn)聚焦探頭,接觸法使用與鋼管表面吻合良好的斜探頭或聚焦斜探頭。所有類(lèi)型的金屬管材都可采用渦流方法來(lái)檢測(cè)它們的表面和近表面缺陷。對(duì)于焊接鋼管，焊縫采用射線抽查或100 %檢測(cè)，對(duì)于100 %檢測(cè)，通常采用X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)。

（二）管道用螺栓件

對(duì)于直徑> 50 mm 的鋼螺栓件需采用超聲來(lái)檢測(cè)螺栓桿內(nèi)存在的冶金缺陷。超聲檢測(cè)采用單晶直探頭或雙晶直探頭的縱波檢測(cè)方法。

二、管道施工過(guò)程中的無(wú)損檢測(cè)

（一）各種無(wú)損檢測(cè)方法在焊管生產(chǎn)中的配置

國(guó)外在生產(chǎn)中常規(guī)的主要無(wú)損檢測(cè)配置如下圖一中的A、B、C、E、F、G、H工序。我國(guó)目前生產(chǎn)中的檢測(cè)配置主要崗位如下圖中的A、C、D、E、F、G、H工序。

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圖一 大口徑埋弧焊街鋼管生產(chǎn)無(wú)損檢測(cè)崗位配置

（二）超聲檢測(cè)

全自動(dòng)超聲檢測(cè)技術(shù)目前在國(guó)外已被大量應(yīng)用于長(zhǎng)輸管線的環(huán)焊縫檢測(cè)，與傳統(tǒng)手動(dòng)超聲檢測(cè)和射線檢測(cè)相比，其在檢測(cè)速度、缺陷定量準(zhǔn)確性、減少環(huán)境污染和降低作業(yè)強(qiáng)度等方面有著明顯的優(yōu)越性。

全自動(dòng)相控陣超聲檢測(cè)系統(tǒng)采用區(qū)域劃分方法，將焊縫分成垂直方向上的若干個(gè)區(qū)，再由電子系統(tǒng)控制相控陣探頭對(duì)其進(jìn)行分區(qū)掃查，檢測(cè)結(jié)果以雙門(mén)帶狀圖的形式顯示，再輔以TOFD(衍射時(shí)差法)和B掃描功能，對(duì)焊縫內(nèi)部存在的缺陷進(jìn)行分析和判斷。

全自動(dòng)超聲波現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)情況復(fù)雜，尤其是軌道位置安放的精確度、試塊的校準(zhǔn)效果、現(xiàn)場(chǎng)掃查溫度等因素會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響，因此對(duì)檢測(cè)結(jié)果的評(píng)判需要對(duì)多方面情況進(jìn)行綜合考慮，收集各種信息，才能減少失誤。

（三）射線檢測(cè)

射線檢測(cè)一般使用X 射線周向曝光機(jī)或γ射線源，用管道內(nèi)爬行器將射線源送入管道內(nèi)部環(huán)焊縫的位置，從外部采用膠片一次曝光，但膠片處理和評(píng)價(jià)需要較長(zhǎng)的時(shí)間，往往影響管道施工的進(jìn)度，因此，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外均開(kāi)發(fā)出專門(mén)用于管道環(huán)焊縫檢測(cè)的X 射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)設(shè)備。

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圖二 管道環(huán)焊縫自動(dòng)掃描X射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)

圖二為美國(guó)Envision公司生產(chǎn)的管道環(huán)焊縫自動(dòng)掃描X射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，該設(shè)備采用目前最先進(jìn)的CMOS成像技術(shù)，用該設(shè)備完成Φ 609mm(24 in)管線連接焊縫的整周高精度掃描只需1～2 min，掃描寬度可達(dá)75 mm，該設(shè)備圖像分辨率可達(dá)80μm，達(dá)到和超過(guò)一般的膠片成像系統(tǒng)。

（四）磁粉檢測(cè)

磁粉檢測(cè)的基礎(chǔ)是缺陷處漏磁場(chǎng)與磁粉的磁相互作用。鐵磁性材料或工件被磁化后，由于不連續(xù)性的存在，使工件表面或近表面的磁力線發(fā)生局部畸變而產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合適光照下目視可見(jiàn)的磁痕，從而顯示出不連續(xù)性的位置、形狀和大小。

國(guó)內(nèi)很少對(duì)焊管坡口面進(jìn)行磁粉檢測(cè)。國(guó)外使用的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，主要采用熒光磁懸液濕法檢測(cè)。自動(dòng)磁粉檢測(cè)設(shè)備采用磁化線圈在鋼管壁厚方向?qū)ζ驴诿婢植看呕?，同時(shí)在坡口表面噴灑熒光磁懸液，憑借在該部位裝置的高分辨率攝像系統(tǒng)，將磁化、磁懸液噴灑區(qū)域的影像傳輸在旁邊的監(jiān)視屏上，操作人員監(jiān)視屏幕，就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)磁痕影像，找出缺陷。

磁粉檢測(cè)適用于檢測(cè)鐵磁性材料表面和近表面的缺陷，因此對(duì)于奧氏體不銹鋼和有色金屬等非鐵磁性材料不能用磁粉檢測(cè)的方法進(jìn)行探傷。由

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于馬氏體不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼具有磁性，因此可以進(jìn)行磁粉檢測(cè)。磁粉檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)表面和近表面的裂紋、夾雜、氣孔、未熔合、未焊透等缺陷，但難以發(fā)現(xiàn)表面淺而寬的凹坑、埋藏較深的缺陷及與工件表面夾角極小的分層。

三、鋼質(zhì)管道管體無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

鋼質(zhì)管道管體的無(wú)損檢測(cè)，主要就是管體的完整性（如剩余壁厚、管道缺陷、表面腐蝕形態(tài)、腐蝕產(chǎn)物類(lèi)型、腐蝕深度等）檢測(cè)。表一列出了目前常用的管道檢測(cè)技術(shù)及其檢測(cè)內(nèi)容。

表一 管道檢測(cè)技術(shù)分類(lèi)

（一）彈性波檢測(cè)技術(shù)

彈性波檢測(cè)是利用管道泄漏引起的管道內(nèi)壓力波的變化來(lái)進(jìn)行診斷定位，一般可分為聲波、負(fù)壓力波和壓力波三種。其主要工作原理是利用安置好的傳感器來(lái)檢測(cè)管道泄漏時(shí)產(chǎn)生的彈性波并進(jìn)行探測(cè)定位。這種技術(shù)的關(guān)鍵是區(qū)分正常操作時(shí)和發(fā)生泄漏時(shí)的彈性波。目前有兩種方法，一

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種是利用硬件電路的延時(shí)來(lái)進(jìn)行信號(hào)過(guò)濾，另一種是結(jié)合結(jié)構(gòu)模式識(shí)別和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)區(qū)分正常操作時(shí)和發(fā)生事故時(shí)產(chǎn)生的不同波形，從而更好地監(jiān)測(cè)管道的運(yùn)行。

（二）漏磁通檢測(cè)技術(shù)

漏磁式管道腐蝕檢測(cè)設(shè)備的工作原理是利用自身攜帶的磁鐵，在管壁圓周上產(chǎn)生一個(gè)縱向磁回路場(chǎng)。如果管壁沒(méi)有缺陷，則磁力線封閉于管壁之內(nèi)，均勻分布。如果管內(nèi)壁或外壁有缺陷，則磁通路變窄，磁力線發(fā)生變形，部分磁力線將穿出管壁產(chǎn)生漏磁。漏磁檢測(cè)原理圖三所示。

圖三 漏磁檢測(cè)原理

漏磁場(chǎng)被位于兩磁極之間的緊貼管壁的探頭檢測(cè)到，并產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)信號(hào)。這些信號(hào)經(jīng)濾波、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理后被記錄到檢測(cè)器上的存儲(chǔ)器中，檢測(cè)完成后，再通過(guò)專用軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回放處理、判斷識(shí)別。

從整個(gè)檢測(cè)過(guò)程來(lái)說(shuō)，漏磁檢測(cè)可分為圖四所示的四個(gè)部分：

圖四 漏磁檢測(cè)流程圖

漏磁檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：（1）易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；較高的檢測(cè)可靠性；（2）可以實(shí)現(xiàn)缺陷的初步量化；（3）在管道檢測(cè)中，厚度達(dá)到30mm的壁厚范

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圍內(nèi)，可同時(shí)檢測(cè)內(nèi)外壁缺陷；（4）高效，無(wú)污染，自動(dòng)化的檢測(cè)可以獲得很高的檢測(cè)效率。

漏磁檢測(cè)技術(shù)的局限性：（1）只適用于鐵磁材料；（2）檢測(cè)靈敏度低；（3）缺陷的量化粗略；（4）受被檢測(cè)工件的形狀限制由于采用傳感器檢測(cè)漏磁通，漏磁場(chǎng)方法不適合檢測(cè)形狀復(fù)雜的試件；（5）漏磁探傷不適合開(kāi)裂很窄的裂紋，尤其是閉合型裂紋；（6）不能對(duì)缺陷的類(lèi)型或者缺陷的嚴(yán)重程度直接作定量性的分析。

（三）超聲波檢測(cè)技術(shù)

管道超聲檢測(cè)是利用現(xiàn)有的超聲波傳感器測(cè)量超聲波信號(hào)往返于缺陷之間的時(shí)間差來(lái)測(cè)定缺陷和管壁之間的距離；通過(guò)測(cè)量反射回波信號(hào)的幅值和超聲波探頭的發(fā)射位置來(lái)確定缺陷的大小和方位。

圖五為超聲波檢測(cè)原理圖, 圖中Wt代表管道正常壁厚, SO代表超聲波探頭與管道內(nèi)表面間的標(biāo)準(zhǔn)位移。

圖五 超聲波檢測(cè)原理圖

超聲波檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：（1）檢測(cè)速度快，檢測(cè)成本低；（2）檢測(cè)厚度大，靈敏度高；（3）缺陷定位較準(zhǔn)確；（4）對(duì)細(xì)微的密閉裂紋類(lèi)缺陷靈

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敏度高。

超聲波檢測(cè)的缺點(diǎn)：（1）由于受超聲波波長(zhǎng)的限制，該檢測(cè)法對(duì)薄管壁的檢測(cè)精度較低，只適合厚管壁，同時(shí)對(duì)管內(nèi)的介質(zhì)要求較高；（2）當(dāng)缺陷不規(guī)則時(shí)，將出現(xiàn)多次反射回波，從而對(duì)信號(hào)的識(shí)別和缺陷的定位提出了較高要求；（3）由于超聲波的傳導(dǎo)必須依靠液體介質(zhì)，且容易被蠟吸收，所以超聲波檢測(cè)器不適合在氣管線和含蠟高的油管線上進(jìn)行檢測(cè)，具有一定局限性。

（四）電磁超聲檢測(cè)

電磁超聲技術(shù)（EMAT）是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)。這一技術(shù)是以洛侖茲力、磁致伸縮力、電磁力為基礎(chǔ)，用電磁感應(yīng)渦流原理激發(fā)超聲波。

電磁超聲的發(fā)射和接收是基于電磁物理場(chǎng)和機(jī)械波振動(dòng)場(chǎng)之間的相互轉(zhuǎn)化，兩個(gè)物理場(chǎng)之間通過(guò)力場(chǎng)相互聯(lián)系。從物理學(xué)可知，在交變的磁場(chǎng)中，金屬導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生渦流，同時(shí)該電流在磁場(chǎng)中會(huì)受到洛侖茲力的作用，而金屬介質(zhì)在交變應(yīng)力的作用下將產(chǎn)生應(yīng)力波，頻率在超聲波范圍內(nèi)的應(yīng)力波即為超聲波。與之相反，該效應(yīng)具有可逆性，返回聲壓使質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)在磁場(chǎng)作用下也會(huì)使渦流線圈兩端的電壓發(fā)生變化，因此可以通過(guò)接收裝置進(jìn)行接收并放大顯示。人們把用這種方法激發(fā)和接收的超聲波稱為電磁超聲。

與傳統(tǒng)壓電超聲換能器相比，EMA的優(yōu)點(diǎn)主要有：（1）非接觸檢測(cè)，不需要耦合劑；（2）可產(chǎn)生多種模式的波，適合做表面缺陷檢測(cè)；（3）適合高溫檢測(cè)；（4）對(duì)被探工件表面質(zhì)量要求不高；（5）在實(shí)現(xiàn)同樣功能的油氣儲(chǔ)運(yùn)前言知識(shí)講座

前提下，EMAT探傷設(shè)備所用的通道數(shù)和探頭數(shù)都少于壓電超聲；（6）發(fā)現(xiàn)自然缺陷的能力強(qiáng)，對(duì)不同的入射角有明顯的端角反射，對(duì)表面裂紋檢測(cè)靈敏度較高。

EMA的缺點(diǎn)：（1）EMAT的換能效率要比傳統(tǒng)壓電換能器低20—40dB；（2）探頭與試件距離應(yīng)盡可能??；（3）EMAT僅能應(yīng)用于具有良好導(dǎo)電性能的材料中。

（五）渦流檢測(cè)技術(shù)

渦流檢測(cè)技術(shù)是目前采用較為廣泛的管道無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，其原理為：當(dāng)一個(gè)線圈通交變電時(shí)，該線圈將產(chǎn)生一個(gè)垂直于電流方向（即平行于線圈軸線方向）的交變磁場(chǎng)，把這個(gè)線圈靠近導(dǎo)電體時(shí)，線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)會(huì)在導(dǎo)電體中感應(yīng)出渦電流（簡(jiǎn)稱渦流），其方向垂直于磁場(chǎng)并與線圈電流方向相反。導(dǎo)電體中的渦流本身也要產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與線圈的磁場(chǎng)發(fā)生作用，使通過(guò)線圈的磁通發(fā)生變化，這將使線圈的阻抗發(fā)生變化，從而使線圈中的電流發(fā)生變化。通過(guò)監(jiān)測(cè)線圈中電流的變化（激勵(lì)電流為恒定值），即可探知渦流的變化，從而獲得有關(guān)試件材質(zhì)、缺陷、幾何尺寸、形狀等變化的信息。

渦流檢測(cè)技術(shù)可分為常規(guī)渦流檢測(cè)、透射式渦流檢測(cè)和遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)。常規(guī)渦流檢測(cè)受到趨膚效應(yīng)的影響，只適合于檢測(cè)管道表面或者亞表面缺陷，而透射式渦流檢測(cè)和遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)則克服了這一缺陷，其檢測(cè)信號(hào)對(duì)管內(nèi)外壁具有相同的檢測(cè)靈敏度。其中遠(yuǎn)場(chǎng)渦流法具有檢測(cè)結(jié)果便于自動(dòng)化檢測(cè)(電信號(hào)輸出)、檢測(cè)速度快、適合表面檢測(cè)、適用范圍廣、安全方便以及消耗的物品最少等特點(diǎn)，在發(fā)達(dá)國(guó)家得到廣泛的重視，廣泛用于在油氣儲(chǔ)運(yùn)前言知識(shí)講座

用管道的檢測(cè)。

渦流檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：（1）檢測(cè)速度高，檢測(cè)成本低，操作簡(jiǎn)便；（2）探頭與被檢工件可以不接觸，不需要耦合介質(zhì)；（3）檢測(cè)時(shí)可以同時(shí)得到電信號(hào)直接輸出指示的結(jié)果，也可以實(shí)現(xiàn)屏幕顯示；（4）能實(shí)現(xiàn)高速自動(dòng)化檢測(cè)，并可實(shí)現(xiàn)永久性記錄。

渦流檢測(cè)技術(shù)的缺點(diǎn)：（1）只適用于導(dǎo)電材料，難以用于形狀復(fù)雜的試件；（2）只能檢測(cè)材料或工件的表面、近表面缺陷；（3）檢測(cè)結(jié)果不直觀，還難以判別缺陷的種類(lèi)、性質(zhì)以及形狀、尺寸等；（4）檢測(cè)時(shí)受干擾影響的因素較多，易產(chǎn)生偽顯示。

（六）激光檢測(cè)技術(shù)

激光檢測(cè)系統(tǒng)主要包括激光掃描探頭、運(yùn)動(dòng)控制和定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)三個(gè)部分，利用了光學(xué)三角測(cè)量的基本原理。與傳統(tǒng)的渦流法和超聲波法相比，激光檢測(cè)（或輪廓測(cè)量）技術(shù)具有檢測(cè)效率高、檢測(cè)精度高、采樣點(diǎn)密集、空間分辨力高、非接觸式檢測(cè)，以及可提供定量檢測(cè)結(jié)果和提供被檢管道任意位置橫截面顯示圖、軸向展開(kāi)圖、三維立體顯示圖等優(yōu)點(diǎn)。

但是激光檢測(cè)方法只能檢測(cè)物體表面，要全面掌握被測(cè)對(duì)象的情況，必須結(jié)合多種無(wú)損檢測(cè)方法，取長(zhǎng)補(bǔ)短。

（七）管道機(jī)器人檢測(cè)技術(shù)

管道機(jī)器人是一種可在管道內(nèi)行走的機(jī)械，可以攜帶一種或多種傳感器，在操作人員的遠(yuǎn)端控制下進(jìn)行一系列的管道檢測(cè)維修作業(yè)，是一種理想的管道自動(dòng)化檢測(cè)裝置。

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一個(gè)完整的管道檢測(cè)機(jī)器人應(yīng)當(dāng)包括移動(dòng)載體、視覺(jué)系統(tǒng)、信號(hào)傳送系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。管道機(jī)器人的主要工作方式為: 在視覺(jué)、位姿等傳感器系統(tǒng)的引導(dǎo)下，對(duì)管道環(huán)境進(jìn)行識(shí)別，接近檢測(cè)目標(biāo)，利用超聲波傳感器、漏磁通傳感器等多種檢測(cè)傳感器進(jìn)行信息檢測(cè)和識(shí)別，自動(dòng)完成檢測(cè)任務(wù)。其核心組成為管道環(huán)境識(shí)別系統(tǒng)（視覺(jué)系統(tǒng)）和移動(dòng)載體。目前國(guó)外的管道機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，它不僅能進(jìn)行管道檢測(cè)，還具有管道維護(hù)與維修等功能，是一個(gè)綜合的管道檢測(cè)維修系統(tǒng)。

四、管道外覆蓋層檢測(cè)技術(shù)

（一）PCM檢測(cè)法

PCM（多頻管中電流檢測(cè)法）評(píng)價(jià)的核心是遙控地ICI電流信號(hào)的張弱來(lái)控制發(fā)射到管道表ICI的電流，通過(guò)檢測(cè)到的電流變化規(guī)律，進(jìn)而判斷外防腐層的破損定位與老化程度。加載到管道上的電流會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電磁場(chǎng)，磁場(chǎng)張弱與加載電流的大小成正比，同時(shí)隨著傳輸距離增大，電流信號(hào)逐漸減小。當(dāng)管道外涂層有破損時(shí)，電流通過(guò)破損點(diǎn)流向大地，該點(diǎn)處的電流衰減率突然增大，可判定外涂層破損點(diǎn)的位置。

但PCM法對(duì)較近的多條管道難以分辨、在管道交叉、拐點(diǎn)處及存在交流電干擾時(shí)，測(cè)得數(shù)據(jù)誤差大。

（二）DCVG檢測(cè)技術(shù)

DCVG（直流電壓梯度測(cè)試技術(shù)）的原理是對(duì)管道上加直流信號(hào)時(shí)，在管道防腐層破損裸漏點(diǎn)和土壤之間會(huì)出現(xiàn)電壓梯度。在破損裸漏點(diǎn)附近部位，電流密度將增大，電壓梯度也隨著增大。普遍情況下，裸漏面積與電

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壓梯度成正。直流電壓梯度檢測(cè)技術(shù)就是基于上述原理的。

在用DCVG測(cè)量時(shí)，為了便于對(duì)信號(hào)的觀察和解釋，需要加一個(gè)斷流器在陰極保護(hù)輸出上。測(cè)量過(guò)程中，沿管線以2m的間隔在管頂上方進(jìn)行測(cè)量。

DCVG的優(yōu)點(diǎn)為能準(zhǔn)確地測(cè)出防腐層的破損位置，判斷缺陷的嚴(yán)重程度和估計(jì)缺陷大小，之后根據(jù)檢測(cè)結(jié)果提供合理的維護(hù)和改造建議；測(cè)量操作簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確度高，在測(cè)量過(guò)程中不受外界干擾，幾乎不受地形影響。缺點(diǎn)在于整個(gè)過(guò)程需沿線步行檢測(cè)，不能指示管道陰極保護(hù)的效果和涂層剝離；環(huán)境因素會(huì)引起一定誤差，如雜散電流、地表土壤的電阻率等。

（三）Pearson檢測(cè)法

Pearson檢測(cè)法（皮爾遜檢漏法）的原理是對(duì)管道施加交流信號(hào)，此信號(hào)會(huì)通過(guò)管道防腐層的破損點(diǎn)處流失到土壤中，因此距離破損點(diǎn)越遠(yuǎn)，電流密度越小，破損點(diǎn)的上方地表形成一個(gè)交流電壓梯度。檢測(cè)過(guò)程中，兩位測(cè)試員相距3~6m，腳穿鐵釘鞋或手握探針，將各探測(cè)的的電壓信號(hào)發(fā)回接收裝置，信號(hào)經(jīng)濾波、放大，即能得到檢測(cè)結(jié)果。

Pearson檢測(cè)法是目前國(guó)內(nèi)最常用的檢測(cè)技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是：（1）有較成熟的使用經(jīng)驗(yàn)，并且檢測(cè)速度較快，能沿線檢測(cè)防腐層破損點(diǎn)和金屬物體；（2）能識(shí)別破損點(diǎn)大小，還能測(cè)到微小漏點(diǎn)，長(zhǎng)輸管道的檢測(cè)與運(yùn)行維護(hù)中有良好的使用反饋。

Pearson檢測(cè)法的不足之處在于，（1）整個(gè)檢測(cè)過(guò)程需步行；（2）不能指明出缺陷的損壞程度；（3）對(duì)操作者的技能求高；（4）在水泥或?yàn)r青地面上檢測(cè)接地困難。

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（四）標(biāo)準(zhǔn)管/地（P/S）電位測(cè)試法

標(biāo)準(zhǔn)管/地（P/S）電位測(cè)試法的原來(lái)是采用萬(wàn)用表來(lái)測(cè)接地Cu/CuS04電極與管道表ICI某監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的電位，通過(guò)電位與距離構(gòu)成的曲線了解電位的分布，把當(dāng)前電位與以往電位區(qū)別開(kāi)來(lái)，可用檢測(cè)來(lái)的陰極保護(hù)電位來(lái)判定是否對(duì)管道外涂層起保護(hù)作用。

目前,地面測(cè)量管道保護(hù)電位的通用方法就是標(biāo)準(zhǔn)管/地電位測(cè)試法，其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需開(kāi)挖管道、現(xiàn)場(chǎng)取得數(shù)據(jù)容易、檢測(cè)速度快(每天10~50km)。一般情況,每隔1km左右設(shè)一個(gè)測(cè)試樁，所以這種方法只能總體評(píng)估這一管段的防腐層，不能詳細(xì)地評(píng)價(jià)防腐層缺陷，不能確定防腐層的缺陷位置以及缺陷的分布情況。故此方法不適合用于無(wú)陰極保護(hù)或測(cè)試樁的管道。

第三篇：中外油氣管道技術(shù)差距對(duì)1

中外油氣管道技術(shù)差距對(duì)比

本文由【能源雜志】推薦

文/續(xù)理等

中石油管道局專家委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)

中國(guó)的長(zhǎng)輸管道建設(shè)是從1970 年?yáng)|北“八三”會(huì)戰(zhàn)開(kāi)始的，目前已有40多年的歷史。近15年來(lái)，隨著管道建設(shè)高潮的持續(xù)，中國(guó)管道建設(shè)的水平在技術(shù)工作者孜孜不倦地努力奮斗下，在不斷引進(jìn)消化吸收國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備并總結(jié)自身經(jīng)驗(yàn)和科研成果的基礎(chǔ)上，得到了較好較快的提高，特別是從西氣東輸一線建設(shè)開(kāi)始逐漸從世界長(zhǎng)輸管道建設(shè)技術(shù)的追隨者，成長(zhǎng)為領(lǐng)跑者，在向世界先進(jìn)技術(shù)水平的學(xué)習(xí)過(guò)程中得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。在長(zhǎng)輸管道建設(shè)的引領(lǐng)下，中國(guó)從鋼材冶煉、管材及管道元件、施工裝備的制造到集成化撬裝式泵站設(shè)備研制、壓縮機(jī)國(guó)產(chǎn)化以及現(xiàn)場(chǎng)施工安裝技術(shù)、焊接技術(shù)等都得到了前所未有的發(fā)展?，F(xiàn)已擁有了先進(jìn)的管道設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和維修的成熟經(jīng)驗(yàn)，躋身于世界管道大國(guó)。油氣管道運(yùn)輸業(yè)已經(jīng)成為中國(guó)七大交通運(yùn)輸業(yè)之中的一個(gè)重要行業(yè)。

欲使中國(guó)的長(zhǎng)輸管道建設(shè)再上一個(gè)新臺(tái)階，真正成為全球管道建設(shè)水平的領(lǐng)跑者，仍然任重道遠(yuǎn)，為確定我們技術(shù)進(jìn)步和攻關(guān)的方向，現(xiàn)將國(guó)外的施工專業(yè)水平和中國(guó)的施工水平進(jìn)行一些比對(duì)，以供參考。

一、國(guó)外管道技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)

據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)所示，截至2003 年底，全世界油氣管道干線長(zhǎng)度已超過(guò)230 萬(wàn)km，其中美國(guó)的輸油管道已超過(guò)29萬(wàn)km，輸氣管道已超過(guò)30萬(wàn)km。其主要特點(diǎn)如下。

1.管徑大

國(guó)外干線天然氣管道直徑一般在1000mm 以上，例如前蘇聯(lián)通往歐洲的干線天然氣管道直徑為1420mm，著名的阿意輸氣管道直徑為1220mm。

2.輸氣壓力高

目前，西歐和北美地區(qū)的天然氣管道壓力普遍都在10MPa 以上，阿意輸氣管道最高出站壓力達(dá)21MPa（穿越點(diǎn)處），挪威Statepipe管線輸氣壓力為13.5MPa，新近建成的Alliance管道最大許用運(yùn)行壓力為12MPa。

3.廣泛采用內(nèi)涂層減阻技術(shù) 為提高輸送能力，國(guó)外的輸氣管道一般都采用內(nèi)涂層技術(shù)，采用內(nèi)涂層后一般能提高輸氣量 6 % ～10%，同時(shí)還可有效地減少設(shè)備的磨損和清管次數(shù)，延長(zhǎng)管線的使用壽命。

4.管材性能好

國(guó)外的制管技術(shù)發(fā)展較快，都在提高管道韌性、增大壁厚等方面有所改進(jìn)，X100級(jí)、X120級(jí)管材都有，而且已投入試驗(yàn)和運(yùn)行。

5.調(diào)峰技術(shù)完善

為保證可靠、安全、連續(xù)地向用戶供氣，發(fā)達(dá)國(guó)家都采用金屬儲(chǔ)氣罐和地下儲(chǔ)氣庫(kù)進(jìn)行調(diào)峰供氣。目前，西方國(guó)家季節(jié)性調(diào)峰主要采用孔隙型和鹽穴型地下儲(chǔ)氣庫(kù)，而日調(diào)峰和周調(diào)峰等短期調(diào)峰則多利用管道末端儲(chǔ)氣、地下管束儲(chǔ)氣來(lái)實(shí)現(xiàn)。天然氣儲(chǔ)罐以高壓球罐為主，國(guó)外球罐最大幾何容積已達(dá)5.55萬(wàn)km。

6.壓縮機(jī)組功率普遍提高

國(guó)外長(zhǎng)輸管道的壓氣站廣泛采用回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)，用燃?xì)廨啓C(jī)提供動(dòng)力或發(fā)電。國(guó)外干線輸氣管道壓縮機(jī)組普遍采用大功率，例如俄羅斯Gazprom 天然氣公司壓縮機(jī)站單套壓縮機(jī)平均功率都在10MW 以上，歐美國(guó)家也是如此，像美國(guó)通用電器公司（GE）生產(chǎn)的MS300 型回?zé)嵫h(huán)式燃?xì)廨啓C(jī)額定功率為10.5MW，LM2500 型功率為22MW，MS5000 型為24MW。

采用燃?xì)廨啓C(jī)回?zé)嵫h(huán)及聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)收到很好的節(jié)能效果，如著名的阿意輸氣管道對(duì)Messina 壓氣站的燃?xì)廨啓C(jī)組進(jìn)行改造，采用回?zé)崧?lián)合循環(huán)系統(tǒng)后，每臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)的綜合熱效率由原來(lái)的36.5％上升到 47.5％。國(guó)外還廣泛采用壓縮機(jī)的機(jī)械干密封、磁性軸承和故障診斷等新技術(shù)，不僅可以延長(zhǎng)軸承的使用壽命，取消潤(rùn)滑油系統(tǒng)，降低壓縮機(jī)的運(yùn)行成本，而且還可以從根本上提高機(jī)組的可靠性和完整性。7.管道施工技術(shù)不斷進(jìn)步

國(guó)外管道施工技術(shù)的進(jìn)步主要表現(xiàn)在新的、適宜于管道建設(shè)的設(shè)備和機(jī)具及施工技術(shù)不斷有新的突破，而且在功能細(xì)分上不斷有發(fā)展，幾乎每一種施工設(shè)備和機(jī)具都有改進(jìn)。例如，國(guó)外將巖石開(kāi)溝機(jī)小型化，機(jī)體寬度只有1.8m，可以在溝下開(kāi)溝作業(yè)，并且能將巖石粉碎以便回填時(shí)使用；定向鉆的綜合配套鉆具多樣化，令人目不暇接，并且有盾構(gòu)機(jī)頭或正擴(kuò)鉆頭直接與穿越管道相連，進(jìn)行穿越施工。對(duì)于每種不同的地質(zhì)條件，都有相應(yīng)的鉆具配套和工藝。凍土地帶、山區(qū)、熱帶雨林等也都有相應(yīng)先進(jìn)的施工裝備與技術(shù)。

8.地質(zhì)勘探技術(shù)不斷深化

國(guó)外在長(zhǎng)輸管道建設(shè)中，其地質(zhì)勘探技術(shù)也在不斷深化，采用了多樣地球物理勘探技術(shù)，使地質(zhì)勘探更為精準(zhǔn)，施工有切實(shí)保障。

上述 8 個(gè)方面，有的，中國(guó)長(zhǎng)輸管道建設(shè)中已有實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用；有的，已列入待建管道的建設(shè)計(jì)劃之中。

二、中國(guó)管道建設(shè)上的差距和需要努力的目標(biāo)

從國(guó)外管道建設(shè)的特點(diǎn)來(lái)看，中國(guó)的管道建設(shè)已基本達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平的要求，差距幾近于無(wú)，在某些方面我們還走在了前邊，如X100 級(jí)鋼管也有了產(chǎn)品；西氣東輸二線管道直徑達(dá)到了1219mm，輸送壓力已達(dá)12MPa；準(zhǔn)備建設(shè)的西三線準(zhǔn)備對(duì)X90～X100 鋼級(jí)的管材進(jìn)行試驗(yàn)和短距離的敷設(shè)；準(zhǔn)備建設(shè)的西四線、西五線將采用直徑1422mm、鋼級(jí)X80 鋼管，輸送壓力為 12MPa。在這些工程建設(shè)中引進(jìn)和自主研發(fā)大量的新技術(shù)，必將成為世界管道建設(shè)新技術(shù)的展示舞臺(tái)。但在細(xì)微之處，仍然存在相當(dāng)?shù)牟罹?，具體如下。

1.施工與設(shè)計(jì)規(guī)范 中國(guó)的管道建設(shè)是以歐美管道建設(shè)水平為樣板，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)是從美國(guó)的ASME、ASTM、API 等標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化而來(lái)，局部參照了俄羅斯、日本、德國(guó)等標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)的長(zhǎng)輸管道是以ASME B 31.4（液態(tài)烴和其他液體管線輸送系統(tǒng)）、ASME B 31.8（輸氣和配氣管道系統(tǒng)）、ASMEB 31.3（工藝管道）為原則性標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)容涵蓋設(shè)計(jì)、施工和搶維修；以API 為支持性標(biāo)準(zhǔn)，以ASTM 系列標(biāo)準(zhǔn)為方法標(biāo)準(zhǔn)，形成的長(zhǎng)輸管道標(biāo)準(zhǔn)框架。

中國(guó)的長(zhǎng)輸管道標(biāo)準(zhǔn)在編制過(guò)程中經(jīng)歷了歐美標(biāo)準(zhǔn)等同采用、等效采用和修改采用的過(guò)程，建立了中國(guó)長(zhǎng)輸管道從設(shè)計(jì)到施工到搶維修的整體過(guò)程的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)框架，以《中華人民共和國(guó)石油天然氣管道保護(hù)法》為基礎(chǔ)，配套壓力管道各項(xiàng)政府法規(guī)和設(shè)計(jì)、施工、檢驗(yàn)、運(yùn)營(yíng)及搶維修系列標(biāo)準(zhǔn)，形成了具有操作要求、工序控制、質(zhì)量控制、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理和竣工驗(yàn)收等極具有中國(guó)特色的長(zhǎng)輸管道標(biāo)準(zhǔn)體系。

通過(guò)從事管道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)編制的技術(shù)工作者的努力，以及編制標(biāo)準(zhǔn)中汲取現(xiàn)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)、驗(yàn)證和科研的進(jìn)步成果，使中國(guó)的長(zhǎng)輸管道標(biāo)準(zhǔn)有了自己的特色，特別是在操作環(huán)節(jié)上的控制、設(shè)備機(jī)具的使用要求、安全措施上的強(qiáng)制規(guī)定等對(duì)長(zhǎng)輸管道的技術(shù)進(jìn)步、質(zhì)量控制起到了好的作用；也為出國(guó)從事管道施工的隊(duì)伍能夠很好執(zhí)行國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)奠定了基礎(chǔ)。

目前已編制完成的雙語(yǔ)版中緬管道（境外段）施工標(biāo)準(zhǔn)，由參加施工的印度管道公司實(shí)施。第一次外國(guó)公司在國(guó)外施工執(zhí)行的是中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，并且反饋意見(jiàn)良好。在這些標(biāo)準(zhǔn)的編寫(xiě)過(guò)程中，取得的經(jīng)驗(yàn)一是要與國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)參數(shù)對(duì)標(biāo)看齊；二是要汲取我們?cè)诠艿澜ㄔO(shè)中有益的經(jīng)驗(yàn)和失誤的教訓(xùn)，借此形成具有自己特色的標(biāo)準(zhǔn)。

但目前標(biāo)準(zhǔn)中仍然存在不盡人意之處，存在的主要問(wèn)題是：

（1）設(shè)計(jì)與施工標(biāo)準(zhǔn)之間的相互關(guān)系中仍存在有不聯(lián)系、不相關(guān)、總體水平與國(guó)際先進(jìn)水平不一致的地方，如：設(shè)計(jì)要求的焊接合格標(biāo)準(zhǔn)是采用JB/T4730—2005《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》，而施工規(guī)范采用的合格標(biāo)準(zhǔn)為SY/T4109—2005《石油天然氣鋼質(zhì)管道無(wú)損檢測(cè)》，在管道安裝中產(chǎn)生較大矛盾。（2）管道穿越的地質(zhì)勘探的設(shè)計(jì)勘察要求與施工過(guò)程需求的勘察要求不一致，穿越出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，責(zé)任不清，應(yīng)當(dāng)增加物探的相關(guān)內(nèi)容。

（3）無(wú)損檢測(cè)中如何進(jìn)一步加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)金口焊接的質(zhì)量控制也是亟待解決的問(wèn)題。

（4）試壓過(guò)程中是否進(jìn)行站間的嚴(yán)密性試驗(yàn)，以避免諸如西氣東輸一線、二線出現(xiàn)的投產(chǎn)后可能出現(xiàn)的泄漏事故。

（5）液體管道試壓壓力結(jié)合操作壓力進(jìn)行管道試壓分段要求等。

（6）在試壓用水條件不具備或在寒冷的冬季如何突破氣壓試壓的禁區(qū)。

（7）目前最新的技術(shù)和科研成果還沒(méi)有納入管道標(biāo)準(zhǔn)。有些標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)明顯低于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，如管道測(cè)徑的指標(biāo)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為管道直徑的 94%，而國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)僅為 90%。

（8）管道跨越施工規(guī)范內(nèi)容偏于簡(jiǎn)單，不能有效地指導(dǎo)施工。

（9）陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有進(jìn)行修訂。

現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)仍有許多值得推敲、商榷和需要改進(jìn)的地方，如防腐補(bǔ)口的剝離強(qiáng)度指標(biāo)爭(zhēng)議較大，一些標(biāo)準(zhǔn)不能涵蓋現(xiàn)場(chǎng)需要。如此種種，需要我們下氣力改進(jìn)。但目前標(biāo)準(zhǔn)的編寫(xiě)一般都是技術(shù)人員利用業(yè)余時(shí)間完成，沒(méi)有經(jīng)費(fèi)，也沒(méi)有編寫(xiě)的工作時(shí)間，在此種條件下，出一個(gè)高質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，困難很大。

建議管道建設(shè)要進(jìn)一步重視標(biāo)準(zhǔn)的編寫(xiě)工作，下大氣力展開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)工作的研究與國(guó)外先進(jìn)水平的比對(duì)，給予標(biāo)準(zhǔn)以科研項(xiàng)目的待遇，以期編寫(xiě)出更為適用的管道建設(shè)的設(shè)計(jì)、施工、防腐及自動(dòng)化控制的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

2.施工裝備

目前，中國(guó)管道建設(shè)中一般裝備都實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，并且已銷(xiāo)往國(guó)外，專用的管道裝備如吊管機(jī)、焊接工程車(chē)、坡口機(jī)、對(duì)口器、內(nèi)焊機(jī)、雙頭外焊機(jī)都可與國(guó)外同類(lèi)設(shè)備相媲美。

但目前為止，很多方面仍然存在問(wèn)題，如管道頂管設(shè)備較為落后、盾構(gòu)設(shè)備、定向鉆設(shè)備等與國(guó)外先進(jìn)設(shè)備相比仍存在相當(dāng)?shù)牟罹?。中?guó)石油天然氣集團(tuán)公司正重點(diǎn)突破海洋業(yè)務(wù)，準(zhǔn)備敷設(shè)深港管道，其中有一段海底管道建設(shè)，但技術(shù)、裝備準(zhǔn)備滯后，需加快準(zhǔn)備與實(shí)施。

建議針對(duì)世界管道裝備進(jìn)行系統(tǒng)研究，特別對(duì)影響工程急需的管道施工裝備進(jìn)行研究，對(duì)相應(yīng)配套的每一施工的細(xì)節(jié)和環(huán)節(jié)進(jìn)行過(guò)細(xì)研究，從細(xì)節(jié)上下功夫。如具有曲線頂管功能的頂管機(jī)、定向穿越中的不良地層的隔離處理、定向穿越中機(jī)具和施工技術(shù)的細(xì)化、管道環(huán)焊縫用的多頭焊機(jī)、海底管道混凝土加重層配重管涂敷作業(yè)線等，這些都應(yīng)盡早開(kāi)展研究，以解決中國(guó)在管道施工上的短板和瓶頸。

在現(xiàn)有條件下，建議是否可以開(kāi)展研制陸上敷設(shè)管道的綜合大型設(shè)備，類(lèi)似鋪管船的結(jié)構(gòu)，可以把雙管焊接預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)焊接、無(wú)損檢測(cè)、補(bǔ)口、下溝成為車(chē)間作業(yè)，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的施工方式進(jìn)一步簡(jiǎn)化（如布管、施工作業(yè)帶修筑、對(duì)口、下溝等方式簡(jiǎn)化），大量的施工裝備可以節(jié)省，施工人員縮減，效率大大提高，克服氣象帶來(lái)的施工影響。

此項(xiàng)科研工作的實(shí)施，將會(huì)從根本上改變管道敷設(shè)的傳統(tǒng)觀念，也使管道建設(shè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的車(chē)間化作業(yè)。這個(gè)項(xiàng)目可以集中中國(guó)石油管道施工研究力量和已有成果，如果該項(xiàng)目能夠上去，中國(guó)在世界的管道業(yè)上可以成為真正意義上的巨擘。

3.施工技術(shù) 中國(guó)的長(zhǎng)輸管道目前正在進(jìn)行大口徑、高壓力、高鋼級(jí)的施工建設(shè)研究，正在組織試驗(yàn)X100 鋼級(jí)的管道試驗(yàn)。針對(duì)長(zhǎng)輸管道建設(shè)的技術(shù)進(jìn)步，作為施工技術(shù)方面要解決以下問(wèn)題：

（1）解決高鋼級(jí)管道元件的制造問(wèn)題；

（2）解決高鋼級(jí)條件下管道防腐中的中頻加熱對(duì)管道強(qiáng)度性能的影響；

（3）解決現(xiàn)場(chǎng)冷彎管的彎制對(duì)形狀和強(qiáng)度的影響；

（4）解決焊材和異種鋼的焊接方法；

（5）解決試壓中的安全問(wèn)題。

還有諸如凍土地帶的施工技術(shù)、山區(qū)、水網(wǎng)和沼澤地區(qū)施工技術(shù)、專用施工機(jī)具設(shè)備的研制。

特別是將在西氣東輸四線、五線使用直徑為1422mm 的管道，其施工裝備、管道元件制作、定向穿越、線路安裝上仍有許多技術(shù)問(wèn)題需要研究解決。如冷彎管機(jī)的設(shè)備及模具，大口徑的管道元件的制造模具、設(shè)備、工藝，管道的雙管或三管連焊預(yù)制，線路施工的工藝及設(shè)備，長(zhǎng)臂吊管機(jī)研制，大口徑管段的定向穿越技術(shù)等。建議相關(guān)單位盡早組織開(kāi)展此方面的攻關(guān)，列出細(xì)項(xiàng)、系統(tǒng)研究，定出專人負(fù)責(zé)，限期完成，為西氣東輸四線、五線建設(shè)做好技術(shù)準(zhǔn)備和儲(chǔ)備工作。

管道施工建設(shè)到今天已不是簡(jiǎn)單的密集勞動(dòng)，而是高科技和精細(xì)管理的集合。我們應(yīng)該有效地積累人才，建立人才施展通道，有效激發(fā)人才的智力和激情，為技術(shù)人員提供適宜的工作環(huán)境、條件的機(jī)制。這些措施的有效實(shí)施，將為中國(guó)真正成為管道建設(shè)和管道技術(shù)的大國(guó)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

第四篇：淺談?dòng)蜌忾L(zhǎng)輸管道安裝工程監(jiān)理質(zhì)量控制分析

淺談?dòng)蜌忾L(zhǎng)輸管道安裝工程監(jiān)理質(zhì)量控制分析

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展，各種技術(shù)手段也在朝著先進(jìn)化的方向努力，尤其是對(duì)于油氣常輸管道的安裝程序來(lái)說(shuō)，質(zhì)量控制非常重要。傳統(tǒng)的油氣輸送管道之中，我們通常只注意焊接的端口是否牢固，技術(shù)的改變是否有新意等等。而對(duì)于工程監(jiān)理質(zhì)量控制的分析并沒(méi)有進(jìn)一步的發(fā)展。所以本文針對(duì)油氣長(zhǎng)輸管道的質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)其監(jiān)管手段進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：油氣長(zhǎng)輸管道；質(zhì)量；控制分析

前言：油氣長(zhǎng)輸管道安裝質(zhì)量的好壞由很多方面決定，它不僅僅體現(xiàn)在單一的銜接程度上，它對(duì)焊接時(shí)間、焊接技巧、焊接位置設(shè)定都有著很高的要求。這一系列的條件決定了其質(zhì)量是否過(guò)關(guān)。要想獲得專業(yè)性的監(jiān)管系統(tǒng)，我們必須嚴(yán)格規(guī)定焊接的整體流程，使系統(tǒng)內(nèi)部都受到監(jiān)控措施的影響。

一、管道焊接質(zhì)量的控制

（一）對(duì)焊接準(zhǔn)備工作的控制與監(jiān)管

對(duì)于油氣長(zhǎng)輸管道的安裝與監(jiān)控是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，我們要利用當(dāng)前先進(jìn)的技術(shù)，對(duì)管道的各方面進(jìn)行在線監(jiān)督。首先就是焊接之前的準(zhǔn)備工作。監(jiān)管人員要認(rèn)真檢查管道的連接端口是否具有金屬光澤，坡度連接處如果顯示金屬光澤，則證明此焊接端口是合格的。反之，則表明焊接處生了鐵銹，要及時(shí)進(jìn)行處理。另外，監(jiān)督人員還可以通過(guò)將焊接表明涂上一層油漆的方式來(lái)證明接口的雜質(zhì)是否清楚徹底。如果清楚徹底，油脂表明是光滑的。反之，油脂表明則是凹凸不平的。對(duì)坡口的監(jiān)督要用實(shí)際數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明，比如，坡口的規(guī)格與標(biāo)準(zhǔn)相符則說(shuō)明正常，如果出現(xiàn)偏差則要立即改正。最后，焊接環(huán)境也有固定的標(biāo)準(zhǔn)，焊接的場(chǎng)地一定要相對(duì)寬敞并且干燥，焊接的溫度不能過(guò)高，不然會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)事故的發(fā)生。另外，室外的風(fēng)速監(jiān)管人員也要進(jìn)行控制，保證它始終在工程正常運(yùn)行的條件下。并且施工人員不能通過(guò)變換安裝線路來(lái)達(dá)到焊接的目的，這是非常危險(xiǎn)的[1]。

（二）焊接過(guò)程的監(jiān)控

焊接過(guò)程是整個(gè)管道建設(shè)的關(guān)鍵，也是監(jiān)控最必要的過(guò)程。首先焊接方法分為以下幾種：手工焊接、上焊接、下焊接、全自動(dòng)焊接、人工半自動(dòng)焊接等等。其中最為重要的就是人工半自動(dòng)焊接，它既能夠保證施工的效率，也可以人工對(duì)焊接速度進(jìn)行控制。在機(jī)器的運(yùn)行之下，有幾點(diǎn)監(jiān)管人員要著重注意，對(duì)口的連接手段和技術(shù)要求。例如：監(jiān)管人員用兩根管子作為試驗(yàn)品，將它們故意制造一定的偏差，在錯(cuò)開(kāi)的距離不大于50mm的情況下，利用對(duì)接口予以糾正。監(jiān)督人員可以令錯(cuò)邊產(chǎn)生的距離與管道組的距離保持一致，利用二者的差異來(lái)平衡對(duì)口間隙，保證焊接的速度與質(zhì)量。但是監(jiān)管人員也要注意，對(duì)口的焊接平臺(tái)不能沒(méi)有縫隙也不能使縫隙過(guò)大，前者會(huì)使焊接端口破裂，后者會(huì)使兩管道無(wú)法融合。焊接的技術(shù)與也包括很多種，分別分為填充、補(bǔ)救、接蓋、根焊幾個(gè)方面。除了根焊，其他方式都采用全自動(dòng)模式，不用監(jiān)督人員進(jìn)行管理，所以從這方面我們就可以看出根焊在管道安裝中的重要性。根焊開(kāi)始工作之前要將管道進(jìn)行熱度測(cè)量，質(zhì)量監(jiān)督人員要保證不能過(guò)高也不會(huì)偏低，三十度以上五十度以下的溫度最為規(guī)范。焊工工作完成后要再次加溫對(duì)接口的殘?jiān)M(jìn)行清除，殘?jiān)诟邷氐膰@下回自動(dòng)脫落，達(dá)到清潔維護(hù)的目的。焊接完成后，監(jiān)督人員要反復(fù)檢查，以確保工作的合理有效。檢查的內(nèi)容主要為對(duì)口的余溫是否過(guò)高、焊接縫隙是否過(guò)大、焊接平臺(tái)是否潔凈等等。其中最危險(xiǎn)的問(wèn)題就是對(duì)口不斷余溫偏高，它會(huì)使整個(gè)管道將其進(jìn)行累計(jì)，累計(jì)到一定程度的時(shí)候則會(huì)引起爆炸。所以工作人員要將焊接對(duì)口管道放置在一個(gè)比較潮濕的地方，對(duì)連接起點(diǎn)進(jìn)行打磨，做好質(zhì)量監(jiān)督工作[2]。

二、無(wú)損檢測(cè)的質(zhì)量控制工作

（一）無(wú)損檢測(cè)的事前監(jiān)督

首先我們要了解一下何為“無(wú)損檢測(cè)”，它是油氣長(zhǎng)輸管道安置中最常用的一種檢測(cè)方式，以工作人員、機(jī)器設(shè)備、原材料等物質(zhì)為中心的整體監(jiān)督流程。它分為事前、事中、事后三個(gè)層面。而對(duì)于事前監(jiān)督，我們主要是對(duì)施工的具體方案、圖紙制定進(jìn)行監(jiān)管，使施工的方案與實(shí)際情況相符合。比如，如果油氣運(yùn)送管道的安裝比較復(fù)雜，圖紙的設(shè)計(jì)中就要把一些重難點(diǎn)的解決預(yù)算突出。對(duì)于安全質(zhì)量的文件，質(zhì)量監(jiān)督人員也要檢查它是否齊全。這其中包括各崗位人員的職能分布，各設(shè)備的更新折舊程度、場(chǎng)地整體環(huán)境的建設(shè)是否合理以及用水指標(biāo)是否規(guī)范。水、電是油氣長(zhǎng)輸管道的重要環(huán)節(jié)。如果遇到了暴雨閃電等天氣情況，質(zhì)量監(jiān)督人員要著重對(duì)這方面進(jìn)行檢查，編制不同方案的繞環(huán)線路，將材料、厚壁等硬性條件與焊接環(huán)境對(duì)接，估測(cè)質(zhì)量是否存在了一定的風(fēng)險(xiǎn)。其次，要對(duì)檢測(cè)人員的資格進(jìn)行評(píng)估。比如，我們可以對(duì)他們的理論知識(shí)與實(shí)際運(yùn)用能力進(jìn)行考核，看是否滿足監(jiān)督人員的基本要求。最后，監(jiān)管人員要對(duì)超聲波設(shè)備、管道圖像成影機(jī)、電子發(fā)動(dòng)機(jī)、光纖微波儀器等裝置進(jìn)行檢查。比如：管道圖像成影機(jī)的清晰密度要保持在百分之九十以上，電子發(fā)動(dòng)機(jī)的功率要在220伏左右[3]。

（二）無(wú)損檢測(cè)的事中監(jiān)督

檢測(cè)工作雖然在管理人員的控制下進(jìn)行，但是難免在中間過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些矛盾與問(wèn)題。監(jiān)督人員不可能把所有的因素都變成可控性的，一定有些問(wèn)題是超出我們的預(yù)估。首先，要定期核查微波散射線的運(yùn)行狀態(tài)。如果微波發(fā)射混亂，那就是檢測(cè)機(jī)構(gòu)在進(jìn)行預(yù)警，要針對(duì)問(wèn)題及時(shí)采取相應(yīng)的措施。其次，對(duì)管理參數(shù)進(jìn)行監(jiān)督，正常參數(shù)都在40到150之間，一旦大于或者小于這個(gè)范圍，監(jiān)督人員要及時(shí)匯報(bào)。另外，如果在長(zhǎng)輸管道的安裝內(nèi)部出現(xiàn)了停水、停電等情況，監(jiān)理人員要在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并且停止施工。

監(jiān)理人員要對(duì)各部門(mén)管理者的知識(shí)水平進(jìn)行抽查。抽查能夠不給他們準(zhǔn)備的時(shí)間，真正看出管理者的水平。比如，監(jiān)理人員為部門(mén)管理者準(zhǔn)備十道關(guān)于焊接方面的理論知識(shí)，里面的內(nèi)容要涵蓋整個(gè)安裝系統(tǒng)方式。另外，要對(duì)他們的實(shí)踐能力進(jìn)行檢驗(yàn)，在虛擬操作平臺(tái)上進(jìn)行演練，以免投機(jī)取巧者的混入。

在每天工作結(jié)束后，監(jiān)理人員要對(duì)設(shè)備儀器進(jìn)行檢查與清點(diǎn)。設(shè)備的磨損這就程度直接影響到了整個(gè)施工過(guò)程的順利性，一旦出現(xiàn)問(wèn)題極有可能造成停工等情況，影響建設(shè)質(zhì)量。監(jiān)理人員主要對(duì)探測(cè)頭、洗片裝置、平片儀器進(jìn)行檢驗(yàn)?？刺綔y(cè)頭的敏感程度是否依舊，洗片裝置的潔凈度是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。他們還要在下班時(shí)將各儀器的位置重新擺放，保證儀器放置室內(nèi)的通風(fēng)性與干燥性。

（三）無(wú)損檢測(cè)的事后監(jiān)督

無(wú)損檢測(cè)的事后設(shè)備主要體現(xiàn)在放射線的超聲報(bào)告上。第一，監(jiān)理人員要保障超聲波報(bào)告滲透到了長(zhǎng)輸路徑之中，符合長(zhǎng)輸路徑最起碼的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，避免偽缺陷情況的出現(xiàn)。第二，對(duì)檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行核查。核查的內(nèi)容主要包括檢測(cè)單據(jù)的格式是否正確、里面的內(nèi)容是否規(guī)范、缺陷評(píng)估與審核結(jié)果是否一致、單據(jù)落款是否有單位負(fù)責(zé)人和項(xiàng)目經(jīng)理的簽名。最后，要結(jié)合檢測(cè)報(bào)告底片與最初的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比對(duì)，看這之間容易出現(xiàn)問(wèn)題的步驟都有哪些，為以后的油氣長(zhǎng)輸管道安裝積累經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)還要看設(shè)計(jì)文件的要求建設(shè)隊(duì)伍是否都一一執(zhí)行，規(guī)范安裝準(zhǔn)則。

結(jié)論：綜上所述，對(duì)于油氣長(zhǎng)輸管道安裝工作的質(zhì)量監(jiān)督工作是非常必要的。監(jiān)督人員應(yīng)該主要從焊接質(zhì)量控制和無(wú)損檢測(cè)兩個(gè)方面入手，首先在焊接對(duì)口的表面與連接點(diǎn)進(jìn)行清理維護(hù)，其次對(duì)運(yùn)輸設(shè)備、運(yùn)輸人員進(jìn)行檢查，最后對(duì)線路的繞行情況進(jìn)行預(yù)防。所以，油氣長(zhǎng)輸管道的安裝質(zhì)量監(jiān)督工作不僅能夠使技術(shù)人員的手段得到提高，還將危險(xiǎn)性扼殺在萌芽之中，讓建造過(guò)程中的施工環(huán)境變得更加優(yōu)質(zhì)，為我國(guó)的管道建設(shè)水平的增強(qiáng)奠定良好基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)：

[1]成煥佳.石油長(zhǎng)輸管道工程項(xiàng)目PMC管理模式應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究[D].武漢科技大學(xué),2012.[2]王佳.阿拉山口—獨(dú)山子原油輸送管道工程項(xiàng)目質(zhì)量管理研究[D].北京工業(yè)大學(xué),2014.[3]張寶川,李海娥.油氣長(zhǎng)輸管道無(wú)損檢測(cè)監(jiān)理及焊接質(zhì)量控制[J].建設(shè)監(jiān)理,2015,05:74-76.

第五篇：油氣管道泄漏檢測(cè)應(yīng)對(duì)事故技術(shù)一覽

油氣管道泄漏檢測(cè)應(yīng)對(duì)事故技術(shù)一覽

2014-04-13 能源情報(bào)

能源情報(bào)按：先是青島爆燃，接著是蘭州石化管道泄露污染飲用水，都是管道惹的禍。管道安全一向被企業(yè)重視，但為何還是屢次出現(xiàn)事故？看看這些檢測(cè)泄露的技術(shù)吧。

文/蘇欣 中油工程設(shè)計(jì)西南分公司

油氣長(zhǎng)輸管道發(fā)生泄漏的原因多種多樣，但大致可以分為：(1)管道腐蝕：防護(hù)層老化、陰極保護(hù)失效, 以及腐蝕性介質(zhì)對(duì)管道外壁造成的腐蝕和傳輸介質(zhì)的腐蝕成分對(duì)管道內(nèi)壁造成的腐蝕；(2)自然破壞：由于地震、滑坡等自然災(zāi)害以及氣候變化使管道發(fā)生翹曲變形導(dǎo)致應(yīng)力破壞；(3)第三方破壞：不法分子的盜竊破壞, 施工人員違章操作, 野蠻施工造成的破壞；(4)管道自身缺陷：包括管道焊接質(zhì)量缺陷, 管道連接部位密封不良, 未設(shè)計(jì)管道伸縮節(jié), 材料等原因。油氣管道泄漏不僅給生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)單位造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞、嚴(yán)重影響沿線居民的身體健康和生命安全。檢漏技術(shù)發(fā)展歷史 國(guó)外從上個(gè)世紀(jì)70年代就開(kāi)始對(duì)管道泄漏檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究。早在1976年德國(guó)學(xué)者R.Isermann和H.Siebert就提出以輸入輸出的流量和壓力信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后進(jìn)行互相關(guān)分析的泄漏檢測(cè)方法；1979年Toslhio Fukuda提出了一種基于壓力梯度時(shí)間序列的管道泄漏檢測(cè)方法；L.Billman和R.Isermann在1987年提出采用非線性模型的非線性狀態(tài)觀測(cè)器的檢漏方法；A.Benkherouf在1988年提出了卡爾曼濾波器方法；1991 年Kurmer 等人開(kāi)發(fā)了基于Sagnac 光纖干涉儀原理的管道流體泄漏檢測(cè)定位系統(tǒng)；1993年荷蘭殼牌(shell)公司的X.J.Zhang提出了統(tǒng)計(jì)檢漏法；1999年美國(guó)《管道與氣體雜志》報(bào)道了一種稱作“紋影”(Schlieren)的技術(shù)，即采用空氣中的光學(xué)折射成象原理可用于管道檢漏；2001年Witness提出了采用頻域分析的頻域響應(yīng)法，其基本思想是將管道系統(tǒng)的模型轉(zhuǎn)換到頻域進(jìn)行泄漏檢測(cè)和定位分析；2003年Marco Ferrante提出了采用小波分析的方法，利用小波技術(shù)對(duì)管道的壓力信號(hào)進(jìn)行奇異性分析，由此來(lái)檢測(cè)泄漏。

我國(guó)對(duì)于管道泄漏技術(shù)的研究起步較晚，但發(fā)展很快。1988年方崇智提出了基于狀態(tài)估計(jì)的觀測(cè)器的方法；1989年王桂增提出了一種基于Kullback信息測(cè)度的管線泄漏檢測(cè)方法；1990年董東提出了采用帶時(shí)變?cè)肼暪烙?jì)器的推廣Kalman濾波方法；1992年提出了負(fù)壓波法泄漏檢測(cè)法；1997, 1998年天津大學(xué)分別采用模式識(shí)別、小波分析等技術(shù)對(duì)負(fù)壓波進(jìn)行了很大程度的改進(jìn)；1997年唐秀家等人首次提出基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的管道泄漏檢測(cè)模型；1999年張仁忠等提出了壓力點(diǎn)分析(PPA)法和采集數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)仿真相關(guān)分析法相結(jié)合的方法；2000年胡志新等提出了分布式光纖布拉格光柵傳感器的油氣管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；2002年崔中興等介紹了聲波檢漏法；2003年胡志新提出了基于Sagnac 光纖干涉儀原理的天然氣管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)理論模型；2003年潘緯等利用小波分析方法來(lái)分析信號(hào)的奇異性及奇異性位置,來(lái)檢測(cè)天然氣管線泄漏；2003年夏海波等提出了基于GPS 時(shí)間標(biāo)簽的管道泄漏定位方法；2004年白莉等提出了一致最大功效檢驗(yàn)探測(cè)泄漏信號(hào)；2004年吳海霞等運(yùn)用負(fù)壓波和質(zhì)量平衡原理,采用模糊算法和邏輯判斷法,利用壓力、流量和輸差三重機(jī)制實(shí)現(xiàn)了對(duì)原油管道的泄漏監(jiān)測(cè)及定位、原油滲漏監(jiān)測(cè)和報(bào)警；2004年倫淑嫻等利用自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的去噪方法可以提高壓力信號(hào)；2005年張紅兵等介紹了根據(jù)管道的瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型，并應(yīng)用特征線法求解進(jìn)行不等溫輸氣管道泄漏監(jiān)測(cè)；2005年劉恩斌等研究了一種新型的基于瞬態(tài)模型的管道泄漏檢測(cè)方法,并對(duì)傳統(tǒng)的特征線法差分格式進(jìn)行了改進(jìn),將其應(yīng)用于對(duì)管道瞬態(tài)模型的求解；2005年朱曉星等提出了將仿射變換的思想應(yīng)用到基于瞬態(tài)壓力波的管道泄漏定位算法中；2005年白莉等等將擴(kuò)展卡爾曼濾波算法,應(yīng)用于海底管道泄漏監(jiān)測(cè)與定位；2006年白莉等利用多傳感器的信息融合思想,提出分布式檢測(cè)與決策融合方法進(jìn)行長(zhǎng)距離海底管線泄漏監(jiān)測(cè)；2006年提出了一種基于Mach-Zehnder光纖干涉原理的新型分布式光纖檢漏測(cè)試技術(shù)。泄漏檢測(cè)技術(shù)方法

對(duì)于檢漏技術(shù)的分類(lèi)，現(xiàn)在沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定，根據(jù)檢測(cè)過(guò)程中所使用的測(cè)量手段不同，分為基于硬件和軟件的方法；根據(jù)測(cè)量分析的媒介不同可分為直接檢測(cè)法與間接檢測(cè)法；根據(jù)檢測(cè)過(guò)程中檢測(cè)裝置所處位置不同可分為內(nèi)部檢測(cè)法與外部檢測(cè)法；根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的不同可分為檢測(cè)管壁狀況和檢測(cè)內(nèi)部流體狀態(tài)的方法。2.1 熱紅外成像

對(duì)于加熱輸送的液體管道，當(dāng)管道發(fā)生泄漏時(shí),土壤被泄漏的液體加熱后溫度上升，通過(guò)紅外輻射的不同來(lái)感知這種異常的溫度，將其與事先保存在計(jì)算機(jī)中的管道周?chē)寥勒囟确植紙D進(jìn)行比較檢測(cè)泄漏。近年美國(guó)OIL TON公司開(kāi)發(fā)出一種機(jī)載紅外檢測(cè)技術(shù)，由直升飛機(jī)攜帶一高精度紅外攝像機(jī)沿管道飛行，通過(guò)分析輸送物資與周?chē)寥赖募?xì)微溫差確定管道是否泄漏。這類(lèi)方法不能對(duì)管線進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，因此發(fā)現(xiàn)泄漏的實(shí)時(shí)性差而且對(duì)管道的埋設(shè)深度有一定的限制,具有關(guān)資料介紹,當(dāng)直升機(jī)的飛行高度為300m時(shí),管道的埋設(shè)深度應(yīng)當(dāng)在6m之內(nèi)。2.2 探地雷達(dá)

探地雷達(dá)(GPR)將脈沖發(fā)射到地下介質(zhì)中，通過(guò)時(shí)域波形的處理和分析探知地下管道是否泄漏。當(dāng)管道內(nèi)的原油發(fā)生泄漏時(shí),管道周?chē)橘|(zhì)的電性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化,從而反射信號(hào)的時(shí)域波形也會(huì)發(fā)生變化,根據(jù)波形的變化就可以檢測(cè)到管道是否發(fā)生了泄漏。應(yīng)用探地雷達(dá)探測(cè)時(shí),物體必須有一定的體積,因此這種方法不適用于較細(xì)的管道。而且用探地雷達(dá)探測(cè)泄漏時(shí),與管道周?chē)牡刭|(zhì)特性有關(guān),地質(zhì)特性的突變對(duì)圖象有很大的影響,這也是應(yīng)用中的一個(gè)難點(diǎn)。2.3 氣體成像

在輸氣管道泄漏檢測(cè)中,氣體成像技術(shù)也是一個(gè)比較有效的方法。以前氣體成像的原理主要是根據(jù)背景吸收氣體成像和紅外輻射吸收技術(shù)。設(shè)備比較笨重,需要大型的激光器。近年來(lái),開(kāi)發(fā)了一種稱之為“紋影”的技術(shù),即采用空氣中光學(xué)折射成像原理檢漏。其設(shè)備輕巧、使用方便,還能提供有關(guān)泄漏量的指示。這種光學(xué)非侵入技術(shù)，可以遠(yuǎn)距離觀測(cè)漏失量為每分鐘僅為幾毫升的輕微泄漏。泄漏到大氣中的天然氣比周?chē)目諝庹凵渎矢?，天然氣泄漏使光線發(fā)生折射，在攝像機(jī)和照明條件下光柵之間的泄漏，使光線到達(dá)攝像機(jī)時(shí)產(chǎn)生位移。這樣肉眼見(jiàn)不到的天然氣泄漏就變成可視的紋影圖象并可拍攝下來(lái)。利用這種技術(shù)，氧氣和氮?dú)怆y于在空氣中成象，但烴類(lèi)氣體、揮發(fā)性流體的蒸氣卻容易看到；氦氣、氫氣、含氯氟烴等密度大于或小于空氣的氣體都可成象。同樣紋影攝像機(jī)也能看到冷暖氣流和超聲沖擊波。紋影成象技術(shù)不僅能發(fā)現(xiàn)氣休泄漏而且能提供信息估算泄漏量。這種技術(shù)是地面成象系統(tǒng)，但檢測(cè)來(lái)自地下的天然氣泄漏也是可行的。2.4 傳感器法

隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展,人們已經(jīng)制造出對(duì)某種化學(xué)物質(zhì)特別敏感的傳感器,再借助于計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)可以大大地提高檢測(cè)的靈敏度和精確度。(1)嗅覺(jué)傳感器 將嗅覺(jué)傳感器應(yīng)用于管道檢測(cè)還是一項(xiàng)不大成熟的技術(shù)。可以將嗅覺(jué)傳感器沿管道按一定的距離布置,組成傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)管道進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)發(fā)生泄漏時(shí),對(duì)泄漏物質(zhì)非常敏感的嗅覺(jué)傳感器就會(huì)發(fā)出報(bào)警。(2)分布式光纖聲學(xué)傳感器

方法是利用Sagnac干涉儀測(cè)量泄漏所引起的聲輻射的相位變化來(lái)確定泄漏點(diǎn)的范圍，這種傳感器可以用于氣體或液體運(yùn)輸管道。這種方法是把光纖傳感器放在管道內(nèi)，通過(guò)接收到的泄漏液體或氣體的聲輻射，來(lái)確定泄漏和定位。由于是玻璃光纖，所以不會(huì)被分布沿線管道的高壓所影響，也不會(huì)影響管道內(nèi)液體的非傳導(dǎo)特性，而且光纖還不受腐蝕性化學(xué)物資的損害，壽命較長(zhǎng)。在理論上，10km管道定位精度能達(dá)到±5m，反應(yīng)也較靈敏及時(shí)，但成本較高。2.5 探測(cè)球法

基于磁通、超聲、渦流、錄像等技術(shù)的探測(cè)球法是上世紀(jì)80年代末期發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)技術(shù)，將探測(cè)球沿管線內(nèi)進(jìn)行探測(cè)，利用超聲技術(shù)(“超聲豬”)或漏磁技術(shù)(“磁通豬”)采集大量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行事后分析，以判斷管道是否有泄漏點(diǎn)。該方法檢測(cè)準(zhǔn)確、精度較高，缺點(diǎn)是探測(cè)只能間斷進(jìn)行，易發(fā)生堵塞、停運(yùn)的事故，而且造價(jià)較高。2.6 半滲透檢測(cè)管法

這種檢漏管埋設(shè)在管道上方，一旦氣體管道發(fā)生泄漏，安裝在檢測(cè)管一端的抽氣泵持續(xù)地從管內(nèi)抽氣，并進(jìn)入烴類(lèi)檢測(cè)器，如檢測(cè)到油氣，則說(shuō)明有泄漏發(fā)生。但這種方法安裝和維修費(fèi)用相對(duì)較高，另外，土壤中自然產(chǎn)生的氣體(如沼氣)可能會(huì)造成假指示，容易引起誤報(bào)警。美國(guó)謝夫隆管道公司在天然氣管道上安裝了這種檢測(cè)系統(tǒng)(LASP)。2.7 檢漏電纜法

檢漏電纜多用于液態(tài)烴類(lèi)燃料的泄漏檢測(cè)。電纜與管道平行鋪設(shè)，當(dāng)泄漏的烴類(lèi)物質(zhì)滲入電纜后，會(huì)引起電纜特性的變化。目前己研制的有滲透性電纜、油溶性電纜和碳?xì)浠衔锓植际絺鞲须娎|。這種方法能夠快速而準(zhǔn)確地檢測(cè)管道的微小滲漏及其滲漏位置，但其必須沿管道鋪設(shè)，施工不方便，且發(fā)生一次泄漏后，電纜受到污染，在以后的使用中極易造成信號(hào)混亂，影響檢測(cè)精度，如果重新更換電纜，將是一個(gè)不小的工程。2.8 GPS時(shí)間標(biāo)簽法

GPS(全球定位系統(tǒng))的基本定位原理是：衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時(shí)間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過(guò)計(jì)算求出接收機(jī)的三維位置，三維方向以及運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間信息。采用GPS同步時(shí)間脈沖信號(hào)是在負(fù)壓波的基礎(chǔ)上強(qiáng)化各傳感器數(shù)據(jù)采集的信號(hào)同步關(guān)系，通過(guò)采樣頻率與時(shí)間標(biāo)簽的換算分別確定管道泄漏點(diǎn)上游和下游的泄漏負(fù)壓波的速度，然后利用泄漏點(diǎn)上下游檢測(cè)到的泄漏特征信號(hào)的時(shí)間標(biāo)簽差就可以確定管道泄漏的位置。采用GPS進(jìn)行同步采集數(shù)據(jù)，泄漏定位精度可達(dá)到總管線長(zhǎng)度的1%之內(nèi)，比傳統(tǒng)方法精度提高近3倍。2.9 放射性示蹤劑檢測(cè)

放射性示蹤劑檢測(cè)是將放射性示蹤劑(如碘131)加到管道內(nèi), 隨輸送介質(zhì)一起流動(dòng), 遇到管道的泄漏處, 放射性示蹤劑便會(huì)從泄漏處漏到管道外面, 并附著于泥土中。示蹤劑檢漏儀放于管道內(nèi)部, 在輸送介質(zhì)的推動(dòng)下行走。行走過(guò)程中, 指向管壁的多個(gè)傳感器可在3600 范圍內(nèi)隨時(shí)對(duì)管壁進(jìn)行監(jiān)測(cè)。經(jīng)過(guò)泄漏處時(shí), 示蹤劑檢漏儀便可感受到泄漏到管外的示蹤劑的放射性, 并記錄下來(lái)。根據(jù)記錄, 可確定管道的泄漏部位。這種方法對(duì)微量泄漏檢測(cè)的靈敏度很高。該方法優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高, 可監(jiān)測(cè)到百萬(wàn)分之一數(shù)量級(jí), 甚至十億分之一數(shù)量級(jí),但是由于放射性示蹤劑對(duì)人身安全和生態(tài)環(huán)境的影響,因此如何選擇化學(xué)和生物穩(wěn)定性好、分析操作簡(jiǎn)單、靈敏度高、無(wú)毒、應(yīng)用環(huán)境安全等特點(diǎn)的示蹤劑, 進(jìn)行示蹤監(jiān)測(cè)是亟待解決的問(wèn)題。2.10 體積或質(zhì)量平衡法

管道在正常運(yùn)行狀態(tài)下，其輸入和輸出質(zhì)量應(yīng)該相等，泄漏必然產(chǎn)生量差。體積或質(zhì)量平衡法是最基本的泄漏探測(cè)方法，可靠性較高。但是管道泄漏定位算法對(duì)流量測(cè)量誤差十分敏感, 管道泄漏定位誤差為流量測(cè)量誤差的6-7 倍, 因此流量測(cè)量誤差的減小可顯著提高管道泄漏檢測(cè)定位精度。提高流量計(jì)精度是一種簡(jiǎn)便可行的方法,北京大學(xué)的唐秀家教授于1996 年首次提出了采用三次樣條插值擬合腰輪流量計(jì)誤差流動(dòng)曲線, 動(dòng)態(tài)修正以腰輪流量計(jì)滑流量為主的計(jì)量誤差的方法。此方法能顯著提高管道泄漏檢測(cè)的靈敏度和泄漏精度。2.11 負(fù)壓波

當(dāng)管道發(fā)生泄漏事故時(shí), 在泄漏處立即有物質(zhì)損失, 并引起局部密度減小, 進(jìn)而造成壓力降低。由于管道中流體不能立即改變流速, 會(huì)在泄漏處和其任一端流體之間產(chǎn)生壓差。該壓差引起液流自上而下流至泄漏處附近的低壓區(qū)。該液流立即擠占因泄漏而引起密度及壓力減小的區(qū)域在臨近泄漏區(qū)域和其上、下游之間又產(chǎn)生新的壓差。泄漏時(shí)產(chǎn)生的減壓波就稱為負(fù)壓波。設(shè)置在泄漏點(diǎn)兩端的傳感器根據(jù)壓力信號(hào)的變化和泄漏產(chǎn)生的負(fù)壓波傳播到上下游的時(shí)間差，就可以確定泄漏位置。該方法靈敏準(zhǔn)確，無(wú)需建立管線的數(shù)學(xué)模型，原理簡(jiǎn)單，適用性很強(qiáng)。但它要求泄漏的發(fā)生是快速突發(fā)性的，對(duì)微小緩慢泄漏不是很有效?；谪?fù)壓波的傳播理論, 提出了兩種定位方法：(1)設(shè)計(jì)了一種能夠快速捕捉負(fù)壓波前鋒到達(dá)壓力測(cè)量點(diǎn)的波形特征點(diǎn)的微分算法, 并基于此種算法進(jìn)行漏點(diǎn)定位；(2)將極性相關(guān)引入漏點(diǎn)定位技術(shù), 通過(guò)確定相關(guān)函數(shù)峰值點(diǎn)的方法, 進(jìn)行漏點(diǎn)定位。這兩種定位方法是對(duì)泄漏時(shí)的壓力時(shí)間序列分別從微分和積分, 從瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩方面進(jìn)行處理,提取特征值。這兩種方法配合使用, 相互參照, 能夠提高泄漏點(diǎn)定位的準(zhǔn)確度。

目前,負(fù)壓波法在我國(guó)輸油管道上進(jìn)行了多次試驗(yàn),取得了令人滿意的效果,但在輸氣管道上的試驗(yàn)并不多。有文獻(xiàn)指出,負(fù)壓波法完全適合于氣體管道的泄漏檢測(cè), ICI 公司曾經(jīng)使用負(fù)壓波法在乙烯管道上進(jìn)行過(guò)成功的試驗(yàn)。使用壓力波法時(shí),應(yīng)當(dāng)選用只對(duì)負(fù)壓波敏感的壓力傳感器(因?yàn)樾孤┎粫?huì)產(chǎn)生正壓波),傳感器應(yīng)當(dāng)盡量靠近管道,而且要設(shè)定合適的閾值,這樣可以更好地抑制噪音。2.12 壓力點(diǎn)分析法(PPA)PPA較其它方法體現(xiàn)了許多優(yōu)點(diǎn)。該方法依靠分析由單一測(cè)點(diǎn)取得數(shù)據(jù), 極易實(shí)現(xiàn)。增添測(cè)點(diǎn)可改善性能, 但在技術(shù)上不是必需的。在站場(chǎng)或干線某位置上安裝一個(gè)壓力傳感器, 泄漏時(shí)漏點(diǎn)產(chǎn)生的負(fù)壓波向檢測(cè)點(diǎn)傳播, 引起該點(diǎn)壓力(或流量)變化, 分析比較檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)與正常工況的數(shù)據(jù), 可檢測(cè)出泄漏。再由負(fù)壓波傳播速度和負(fù)壓波到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)間可進(jìn)行漏點(diǎn)定位。PPA具有使用簡(jiǎn)便、安裝迅速等特點(diǎn)。美國(guó)謝夫隆管道公司(CPL)將PPA法作為其管道數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)(SCADA)的一部分，試驗(yàn)結(jié)果表明，PPA具有優(yōu)良的檢漏性能，能在10min內(nèi)確定50gal/min的漏失。但壓力點(diǎn)分析法要求捕捉初漏的瞬間信息，所以不能檢測(cè)微滲。該方法使用于檢測(cè)氣體、液體和某些多相流管道，己廣泛應(yīng)用于各種距離和口徑的管道泄漏檢測(cè)。2.13 壓力梯度法

壓力梯度法是上世紀(jì)80年代末發(fā)展起來(lái)的一種技術(shù)，它的原理是：當(dāng)管道正常輸送時(shí)，站間管道的壓力坡降呈斜直線，當(dāng)發(fā)生泄漏時(shí)，漏點(diǎn)前后的壓力坡降呈折線狀，折點(diǎn)即為泄漏點(diǎn)，據(jù)此可算出實(shí)際泄漏位置。壓力梯度法只需要在管道兩端安裝壓力傳感器，簡(jiǎn)單、直觀，不僅可以檢測(cè)泄漏，而且可確定泄漏點(diǎn)的位置。但因?yàn)楣艿涝趯?shí)際運(yùn)行中，沿線壓力梯度呈非線性分布，因此壓力梯度法的定位精度較差，而且儀表測(cè)量對(duì)定位結(jié)果有很大影響。所以壓力梯度法定位可以作為一個(gè)輔助手段與其它方法一起使用。2.14 小波變換法

小波變換即小波分析是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來(lái)新的數(shù)學(xué)理論和方法，被稱為數(shù)學(xué)分析的“顯微鏡”，是一種良好的時(shí)頻分析工具。利用小波分析可以檢測(cè)信號(hào)的突變、去噪、提取系統(tǒng)波形特征、提取故障特征進(jìn)行故障分類(lèi)和識(shí)別等。因此，可以利用小波變換檢測(cè)泄漏引發(fā)的壓力突降點(diǎn)并對(duì)其進(jìn)行消噪，以此檢測(cè)泄漏并提高檢測(cè)的精度。小波變換法的優(yōu)點(diǎn)是不需要管線的數(shù)學(xué)模型，對(duì)輸入信號(hào)的要求較低，計(jì)算量也不大，可以進(jìn)行在線實(shí)時(shí)泄漏檢測(cè)，克服噪聲能力強(qiáng)，是一種很有前途的泄漏檢測(cè)方法。但應(yīng)注意，此方法對(duì)山工況變化及泄漏引起的壓力突降難以識(shí)別，易產(chǎn)生誤報(bào)警。

2.15 互相關(guān)分析法

相關(guān)技術(shù)實(shí)質(zhì)是在時(shí)延域中考察兩個(gè)信號(hào)之間的相似性，包含自相關(guān)和互相關(guān)兩個(gè)內(nèi)容。油氣輸送管道管壁一般都是彈性體，流體發(fā)生泄漏時(shí)，流體受壓力噴射而誘發(fā)彈性波并沿管壁內(nèi)傳播。檢測(cè)管道某兩點(diǎn)處的彈性波信號(hào)，分析其互相關(guān)函數(shù),利用相關(guān)時(shí)延技術(shù)便可判定是否發(fā)生泄漏及泄漏的位置。相關(guān)檢漏技術(shù)是綜合振動(dòng)、測(cè)試、信號(hào)處理等許多學(xué)科知識(shí)的高新技術(shù)。用互相關(guān)分析法檢漏和定位靈敏、準(zhǔn)確，只需檢測(cè)壓力信號(hào)，不需要數(shù)學(xué)模型，計(jì)算量小。但它對(duì)快速突發(fā)性的泄漏比較敏感，對(duì)泄漏速度慢、沒(méi)有明顯負(fù)壓波出現(xiàn)的泄漏很難奏效。2.16 基于瞬變流模型的檢漏法

文獻(xiàn)[18]介紹了一種基于瞬變流模型的檢漏方法。該方法根據(jù)擬穩(wěn)態(tài)流的假設(shè)，考慮了在瞬態(tài)條件下管道的流量變化和壓力分布。對(duì)一條假設(shè)天然氣管道的研究結(jié)果表明，即使是對(duì)于瞬態(tài)條件，該方法也比以往一些未考慮管道的流量變化和壓力分布的常規(guī)方法更準(zhǔn)確地確定管道的泄漏點(diǎn)。這種方法也能應(yīng)用于設(shè)有能引起管道流量分布突變的配氣站的管道系統(tǒng)。

瞬態(tài)模型法主要針對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)泄漏,瞬時(shí)模擬管道運(yùn)行工況,它可以提供確定管道存儲(chǔ)量變化的數(shù)據(jù),為流量平衡法提供參考量。使用管道瞬變模型法的關(guān)鍵在于建立比較準(zhǔn)確的管道流體實(shí)時(shí)模型,以可測(cè)量的參數(shù)作為邊界條件,對(duì)管道內(nèi)的壓力和流量等參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。當(dāng)計(jì)算結(jié)果的偏差超過(guò)給定值時(shí),即發(fā)出泄漏報(bào)警。2.17 應(yīng)力波法

管線由于腐蝕、人為打孔原因破裂時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高頻的振動(dòng)噪聲，該噪聲以應(yīng)力波的形式沿管壁傳播，強(qiáng)度隨距離按指數(shù)規(guī)律衰減。在管道上安裝對(duì)泄漏噪聲敏感的傳感器，通過(guò)分析管道應(yīng)力波信號(hào)功率譜的變化，即可檢測(cè)出流體的泄漏。由于影響管道應(yīng)力波傳播的因素很多，在實(shí)際中很難用解析的方法準(zhǔn)確描述出管道振動(dòng)。有人提出使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)管道正常信號(hào)與泄漏信號(hào)，進(jìn)而對(duì)管道的泄漏進(jìn)行判斷。

2.18 基于狀態(tài)估計(jì)的方法

該方法根據(jù)質(zhì)量平衡方程、動(dòng)量平衡方程、能量平衡方程及狀態(tài)方程等機(jī)理建模。得到一個(gè)非線性的分布式參數(shù)系統(tǒng)模型, 通常可采用差分法或特征線法等方法將其線性化。設(shè)計(jì)狀態(tài)估計(jì)器對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行估計(jì),將估計(jì)值作為泄漏檢測(cè)的依據(jù),這就是基于狀態(tài)估計(jì)的方法的基本原理。其中估計(jì)器可以是觀測(cè)器,也可以是Kalman 濾波器。根據(jù)建立模型的方法,這類(lèi)方法可分為不包含故障的模型法和包含故障的模型法。

①不包含故障的模型法。不包含故障的模型法的基本思路是,建立管道模型并設(shè)計(jì)估計(jì)器,模型中不含有泄漏的信息。當(dāng)泄漏發(fā)生時(shí),模型估計(jì)值與實(shí)際測(cè)量值將會(huì)產(chǎn)生殘差,可用殘差信號(hào)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)定位。當(dāng)泄漏量大時(shí),該方法不可行。另外,該方法需要設(shè)置流量計(jì),而且對(duì)于氣體管道,檢測(cè)和定位的響應(yīng)時(shí)間太慢。②包含故障的模型法。包含故障的模型法的基本思路是,建立管道模型時(shí)預(yù)先假設(shè)管道有幾處指定的位置發(fā)生了泄漏, 通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)得到這幾個(gè)預(yù)先假設(shè)的泄漏點(diǎn)的泄漏量估計(jì)值, 運(yùn)用適當(dāng)?shù)呐袆e準(zhǔn)則便可進(jìn)行泄漏檢測(cè)和定位。該方法在長(zhǎng)90 km、內(nèi)徑785 mm 的氣體管道上,在80 min 內(nèi)可檢測(cè)出2 %的泄漏量,并在100min 內(nèi)可完成定位,定位精度比較高。但當(dāng)實(shí)際泄漏點(diǎn)不處于指定泄漏點(diǎn)之間時(shí),定位公式將無(wú)法使用。對(duì)于氣體管道,檢測(cè)速度相對(duì)較慢,仍需設(shè)置流量計(jì)。

2.19 基于系統(tǒng)辨識(shí)的方法

通過(guò)系統(tǒng)辨識(shí)來(lái)建立模型是工業(yè)上經(jīng)常使用的方法,與基于估計(jì)器的方法相比,具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)和更加精確等優(yōu)點(diǎn),管道的模型也可以通過(guò)系統(tǒng)辨識(shí)的方法來(lái)得到。目前,采用的方法是在管道系統(tǒng)上施加M 序列信號(hào),采用線性ARMA 模型結(jié)構(gòu)增加某些非線性項(xiàng)來(lái)構(gòu)成管道的模型結(jié)構(gòu),采用辨識(shí)的方法來(lái)求解模型參數(shù),并用與估計(jì)器方法類(lèi)似的原理進(jìn)行檢漏和定位。

為了對(duì)管道的泄漏進(jìn)行檢測(cè),可以對(duì)根據(jù)管道實(shí)際情況建立“故障靈敏模型”及“無(wú)故障模型”進(jìn)行對(duì)比和計(jì)算。系統(tǒng)辨識(shí)法的局限性與不包含故障的模型法類(lèi)似?；谀Ｐ头ǖ囊粋€(gè)共同的問(wèn)題在于,檢測(cè)管道泄漏時(shí)的響應(yīng)時(shí)間慢,特別是對(duì)于氣體管道。這是由于氣體的動(dòng)態(tài)特性變化比較緩慢,實(shí)際測(cè)量信號(hào)的采樣時(shí)間比較長(zhǎng)的緣故。另外,基于模型的方法無(wú)一例外,都要采用實(shí)際測(cè)量的流量信號(hào),由于流量計(jì)價(jià)格昂貴,維護(hù)起來(lái)比較困難,因此,我國(guó)多數(shù)管道沒(méi)有安裝,而且受流量測(cè)量時(shí)流體成分、溫度以及壓力等參數(shù)變化的影響,測(cè)量的準(zhǔn)確度比較低。2.20 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法

由于有關(guān)管道泄漏的未知因素很多,采用常規(guī)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述存在較大困難,用于泄漏檢測(cè)時(shí),常因誤差很大或易漏報(bào)誤報(bào)而不能用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)?；谌斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)管道泄漏的方法,不同于已有的基于管道準(zhǔn)確流動(dòng)模型描述的泄漏檢測(cè)法,能夠運(yùn)用自適應(yīng)能力學(xué)習(xí)管道的各種工況,對(duì)管道運(yùn)行狀況進(jìn)行分類(lèi)識(shí)別,是一種基于經(jīng)驗(yàn)的類(lèi)似人類(lèi)的認(rèn)知過(guò)程的方法。試驗(yàn)證明這種方法是十分靈敏和有效的。理論分析和實(shí)踐表明,這種檢漏方法能夠迅速準(zhǔn)確預(yù)報(bào)出管道運(yùn)行情況,檢測(cè)管道運(yùn)行故障并且有較強(qiáng)的抗惡劣環(huán)境和抗噪聲干擾的能力。泄漏引發(fā)應(yīng)力波適當(dāng)?shù)奶卣魈崛≈笜?biāo)能顯著提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算速度。基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)計(jì)算研制的管道泄漏檢測(cè)儀器簡(jiǎn)潔實(shí)用,能適應(yīng)復(fù)雜工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)方法可推廣應(yīng)用到管道堵塞、積砂、積蠟、變形等多種故障的檢測(cè)中,對(duì)于管網(wǎng)故障診斷有廣泛的應(yīng)用前景。2.21 統(tǒng)計(jì)檢漏法

該方法采用一種“順序概率測(cè)試”(SequentialProbability Ratio Test)假設(shè)檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)分析方法,從實(shí)際測(cè)量到的流量和壓力信號(hào)中實(shí)時(shí)計(jì)算泄漏發(fā)生的置信概率。在實(shí)際統(tǒng)計(jì)上,輸入和輸出的質(zhì)量流通過(guò)流量變化(Inventory Variation)來(lái)平衡。在輸入的流量和壓力均值與輸出的流量和壓力均值之間會(huì)有一定的偏差,但大多數(shù)偏差在可以接受的范圍之內(nèi),只有一小部分偏差是真正的異常。通過(guò)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差和檢驗(yàn)零假設(shè),對(duì)偏差的顯著性進(jìn)行檢驗(yàn),來(lái)判斷是否出現(xiàn)故障。泄漏發(fā)生后,采用一種最小二乘算法進(jìn)行定位。2.22 水力坡降線法 水力坡降線法的技術(shù)不太復(fù)雜。這種方法是根據(jù)上游站和下游站的流量等參數(shù), 計(jì)算出相應(yīng)的水力坡降, 然后分別按上游站出站壓力和下游站進(jìn)站壓力作圖, 其交點(diǎn)就是理想的泄漏點(diǎn)。但是這種方法要求準(zhǔn)確測(cè)出管道的流量、壓力和溫度值。對(duì)于間距長(zhǎng)達(dá)幾十或百公里的長(zhǎng)輸管道, 由儀表精度造成的誤差可能使泄漏點(diǎn)偏移幾公里到幾十公里, 甚至更遠(yuǎn), 給尋找實(shí)際泄漏點(diǎn)帶來(lái)困難。因此,應(yīng)用水力坡降線法尋找長(zhǎng)輸管道泄漏點(diǎn)時(shí)應(yīng)考慮儀表精度的影響。壓力表、溫度計(jì)和流量計(jì)等的精度對(duì)泄漏點(diǎn)的判定都有直接關(guān)系。把上、下游站這3種儀表的最大和最小兩種極端情況按照排列組合方式, 可以構(gòu)成64 種組合, 其中有2 種組合決定泄漏區(qū)間的上、下游極端點(diǎn)。目前這種方法較少采用。檢漏方法性能指標(biāo) 3.1 泄漏檢測(cè)性能指標(biāo)

一個(gè)高效可靠的管道泄漏檢測(cè)與定位系統(tǒng)，必須在微小的泄漏發(fā)生時(shí)，在最短的時(shí)間內(nèi)，正確地報(bào)警，準(zhǔn)確地指出泄漏位置，并較好地估計(jì)出泄漏量，而且對(duì)工況的變化適應(yīng)性要強(qiáng)，也即泄漏檢測(cè)與定位系統(tǒng)誤報(bào)率、漏報(bào)率低，魯棒性強(qiáng)，當(dāng)然還應(yīng)便于維護(hù)。歸結(jié)起來(lái)可分為:靈敏性、定位精度、響應(yīng)時(shí)間、誤報(bào)率、評(píng)估能力、適應(yīng)能力、有效性、維護(hù)要求、費(fèi)用。3.2 診斷性能指標(biāo)

1)正常工序操作和泄漏的分離能力:是指對(duì)正常的起/ 停泵、調(diào)閥、倒罐等情況和管道泄漏情況的區(qū)分能力。這種區(qū)分能力越強(qiáng),誤報(bào)率越低。

2)泄漏辨識(shí)的準(zhǔn)確性:指泄漏檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)泄漏的大小及其時(shí)變特性的估計(jì)的準(zhǔn)確程度。對(duì)于泄漏時(shí)變特性的準(zhǔn)確估計(jì),不僅可識(shí)別泄漏的程度,而且可對(duì)老化、腐蝕的管道進(jìn)行預(yù)測(cè)并給出一個(gè)合理的處理方法。3.3 綜合性能指標(biāo)

1)魯棒性:指泄漏診斷系統(tǒng)在存有噪聲、干擾、建模誤差等情況下正確完成泄漏診斷的任務(wù),同時(shí)保證滿意的誤報(bào)率和漏報(bào)率的能力。診斷系統(tǒng)魯棒性越強(qiáng),可靠性就越高。

2)自適應(yīng)能力:指診斷系統(tǒng)對(duì)于變化的診斷對(duì)象具有自適應(yīng)能力,并且能夠充分利用由于變化產(chǎn)生的新的信息來(lái)改善自身。

在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中,首先要正確分析工況條件及最終性能要求,明確各性能要求的主次關(guān)系,然后從眾多的泄漏檢測(cè)方法中進(jìn)行分析,經(jīng)過(guò)適當(dāng)權(quán)衡和取舍,最后選定最優(yōu)解決方案。4 存在問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)

長(zhǎng)輸管道的泄漏檢測(cè)與定位具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義,盡管已經(jīng)取得很大的進(jìn)步,工程實(shí)踐中已得到應(yīng)用,取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)也暴露了許多尚需解決的問(wèn)題。例如長(zhǎng)輸管道的小泄漏檢測(cè)和定位仍是重點(diǎn)攻克問(wèn)題；如何增強(qiáng)泄漏檢測(cè)和定位系統(tǒng)的自適應(yīng)能力和自學(xué)習(xí)能力；如何將多種方法有機(jī)的結(jié)合起來(lái)進(jìn)行綜合診斷,發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),從而提高整個(gè)系統(tǒng)的綜合診斷性能；如何有效解決長(zhǎng)輸管道的非線性分布參數(shù)的時(shí)間滯后問(wèn)題等。

目前的泄漏檢測(cè)和定位手段是多學(xué)科多技術(shù)的集成,特別是隨著傳感器技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、通信技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)和模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、粗糙集理論等人工智能技術(shù)等發(fā)展,為泄漏檢測(cè)定位方法帶來(lái)了新的活力,可對(duì)諸如流量、壓力、溫度、密度、粘度等管道和流體信息進(jìn)行采集和處理,通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型或通過(guò)信號(hào)處理,或通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式分類(lèi)，或通過(guò)模糊理論對(duì)檢測(cè)區(qū)域或信號(hào)進(jìn)行模糊劃分,利用粗糙集理論簡(jiǎn)約模糊規(guī)則,從而提取故障特征等基于知識(shí)的方法進(jìn)行檢測(cè)和定位。將建立管道的數(shù)學(xué)模型和某種信號(hào)處理方法相結(jié)合、將管外檢測(cè)技術(shù)和管內(nèi)檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合、將智能方法引入檢測(cè)和定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能檢測(cè)、機(jī)器人檢測(cè)和定位等是一研究方向。