關(guān)于壓力管道泄漏聲發(fā)射檢測技術(shù)探討

鄭旭

摘 要：聲發(fā)射檢測技術(shù)是常見的無損檢測技術(shù)之一，能夠在不破壞被測物體外觀和性能的前提下檢測出物體的內(nèi)部缺陷，具有整體性、動態(tài)性和實時性等巨大優(yōu)勢，在眾多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。該文將對聲發(fā)射檢測技術(shù)的相關(guān)概念加以論述，制定聲發(fā)射檢測技術(shù)在壓力管道泄漏檢測中的具體應(yīng)用方案，以期對壓力管道的泄漏源進(jìn)行精確定位，促使聲發(fā)射檢測技術(shù)在壓力管道泄漏檢測中能夠真正地發(fā)揮實效。

關(guān)鍵詞：壓力管道 管道泄漏 聲發(fā)射檢測技術(shù) 應(yīng)用

中圖分類號：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（c）-0099-02

隨著科技的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的檢測技術(shù)正在逐漸被無損檢測技術(shù)所取代，不僅檢測精度越來越高，檢測結(jié)果也越來越可靠，而且不會對被測物體造成任何的污染和破壞，可以說，無損檢測技術(shù)的應(yīng)用極大地推動了我國檢測行業(yè)的發(fā)展。聲發(fā)射檢測技術(shù)就是借助專業(yè)儀器來檢測和分析聲發(fā)射信號，并以此為依據(jù)推斷聲發(fā)射源，進(jìn)而獲取被測物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的缺陷信息。聲發(fā)射檢測技術(shù)相比于其他的檢測技術(shù)更加快速、精準(zhǔn)，將其應(yīng)用于壓力管道泄漏檢測中取得的效果也會更為顯著。

1 聲發(fā)射檢測技術(shù)

1.1 聲發(fā)射檢測原理

聲發(fā)射檢測技術(shù)是一種實時、動態(tài)的檢測技術(shù)，能夠準(zhǔn)確反映被測物體內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生和發(fā)展情況，以便于檢測人員的研究和分析，有效避免了故障的擴大和蔓延，將事故損失降到最低。聲發(fā)射是一種較為普遍的現(xiàn)象，當(dāng)物體出現(xiàn)形變或缺陷時就會產(chǎn)生聲發(fā)射現(xiàn)象，而且不同物體的聲發(fā)射信號頻率有著較大的差異，雖然人耳無法捕捉這些信號，但是運用先進(jìn)的電子儀器就可以檢測到清晰的聲發(fā)射信號，通過進(jìn)一步的探測和分析就可以推斷聲發(fā)射源的位置，從而達(dá)到缺陷檢測的目的。聲發(fā)射檢測是動態(tài)、連續(xù)的過程，只要了解被測物體聲發(fā)射信號的特征和強度，并與當(dāng)前檢測的信號進(jìn)行對比分析，即可判斷聲發(fā)射源的形成和狀態(tài)，對其未來發(fā)展趨勢也能進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)測。

1.2 泄漏過程聲發(fā)射檢測原理

在以往的壓力管道泄漏檢測中，往往需要將管道開挖，利用管道機器人進(jìn)行檢測。由于管道機器人對工作環(huán)境的要求較高，經(jīng)常會出現(xiàn)無法應(yīng)用管道機器人的情況，給壓力管道泄漏檢測工作增加了難度。一般來說在壓力管道發(fā)生泄漏時，管道和介質(zhì)之間不斷摩擦?xí)构艿莱霈F(xiàn)輕微的振動，進(jìn)而發(fā)出波動信號，波動信號會通過管道和介質(zhì)向外擴散傳播，最終被管道上的傳感器接收。因為傳感器在管道上的位置不同，而波動信號在管道中的傳播速率是相同的，所以不同位置的傳感器接收到的波動信號在時間和強度上都會有所差異，通過計算分析即可判斷出管道的泄漏位置和泄漏量。采用聲發(fā)射檢測技術(shù)無需開挖管道即可得到準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，檢測的工作量也大幅度減少，應(yīng)得到廣大檢測人員的推廣和應(yīng)用。

2 聲發(fā)射檢測技術(shù)在壓力管道泄漏中的具體應(yīng)用

2.1 管道聲發(fā)射定位檢測方法

通常情況下，壓力管道泄漏檢測采用的聲發(fā)射檢測技術(shù)為線性定位方法，這是在已知壓力管道泄漏信號的幅值衰減曲線的前提下，與傳感器接收信號幅值加以對比，得到壓力管道的泄漏管段，這一步可稱為粗略定位。接下來在該管段的不同位置安裝大量的傳感器，沿用上述方法進(jìn)行精確定位，即可得到具體的管道泄漏點。管道介質(zhì)是良好的傳播媒介，能夠一直沿著管道將信號發(fā)散出去，因此聲發(fā)射檢測技術(shù)可以無視檢測距離，即使檢測距離較遠(yuǎn)也不會影響最終的檢測結(jié)果。

2.2 聲發(fā)射檢測方案

在開展壓力管道泄漏檢測工作之前，需要制定科學(xué)、完善的聲發(fā)射檢測方案，為檢測工作提供參考依據(jù)，確保檢測人員的操作標(biāo)準(zhǔn)，防止違規(guī)操作帶來的檢測風(fēng)險。由于管道內(nèi)部介質(zhì)流動發(fā)出的噪音會影響泄露信號的采集，所以先采用靜壓處理的方式消除流體流動的噪聲，保持管道泄漏信號的連續(xù)性，再采用表征連續(xù)信號特征的ASL作為泄漏檢測的評估參數(shù)。

傳感器應(yīng)直接安裝在壓力管道外壁上，唯有如此才能保證泄漏信號接收的穩(wěn)定性和連續(xù)性，與此同時，對于埋地和非埋地的壓力管道，采取的措施也有所不同，在處理時應(yīng)格外注意。具體的檢測方法如下。

首先用手持式設(shè)備進(jìn)行檢測，檢測信號包括管道信號和泄露信號二者的疊加，根據(jù)聲波信號衰減與傳播距離的關(guān)系可得，泄露部位兩端的ASL值最高，根據(jù)這一結(jié)論即可知道泄漏管段的位置。其次采用循序逼近法，在泄漏管段上均勻分布安裝傳感器，每個傳感器的距離在50 m左右，最終將泄漏源定位在10 m范圍之內(nèi)，結(jié)合聲波信號的衰減曲線即可得到泄漏點的具體位置。

2.3 現(xiàn)場檢測方法

以埋地管道為例，為了將傳感器固定在管道外壁上，需要進(jìn)行管道開挖工作，應(yīng)提前確定檢測點，將檢測點挖掘出來，且檢測點周圍2.5 m2范圍內(nèi)的管道要去除保護(hù)層，以便于安裝傳感器。針對每一個開挖的測點，采用手持式設(shè)備進(jìn)行信號ASL幅值測量。該過程簡單快速，可以根據(jù)每一管段兩端的傳感器測量值判斷泄漏點發(fā)生的管段，再采用多通道系統(tǒng)對該管段進(jìn)行多通道的線性定位檢測，用以精確定位泄漏源的位置。

在對新管線的0.8 MPa水壓試驗時，測試過程中壓力不斷下降，存在約120 L/h的泄漏率。疑似泄漏在管道段的長度為4 km范圍內(nèi)的任何地方。采用聲發(fā)射檢測方法識別和互相關(guān)定位方法可以找出泄漏源。針對該管段的不同結(jié)構(gòu)特征，確定了34個測點位置，每兩個測點的間距在120 m左右。采用便攜式設(shè)備在0.8 MPa的壓力下進(jìn)行測試，確定了泄漏源位于1～4通道覆蓋的長度為360 m的范圍內(nèi)，采用多通道系統(tǒng)對360 m的范圍進(jìn)行多點線性定位，確定了泄漏源的位置，直接測量得到其在2 MPa的壓力下，泄漏率達(dá)到80 L/h。整個檢測時間持續(xù)4 h。

3 結(jié)論

通過上述的聲發(fā)射現(xiàn)場檢測可以發(fā)現(xiàn)，檢測精度受到多種因素的影響，比如說管道材料的衰減規(guī)律、管內(nèi)介質(zhì)的種類、泄漏點與傳感器的距離等，同時還會受到檢測地點的環(huán)境以及泄漏孔的壓力干擾，當(dāng)泄漏孔的壓力差較高時，檢測時間更短，檢測效果也比較理想。在檢測時還應(yīng)對管道內(nèi)流體進(jìn)行靜流處理，使流體盡量保持靜止?fàn)顟B(tài)，防止流體流動噪音對檢測造成不利影響，有助于泄漏信號的快速捕捉。此外，還可以將篩選法和循序逼近法有機結(jié)合起來，這可以將二者的優(yōu)勢最大化地發(fā)揮出來，使檢測操作更加簡單，檢測結(jié)果也更為可靠，同時還能夠拓展聲發(fā)射檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍，無論泄露源處于多么復(fù)雜的地理環(huán)境都可以有效地檢測出來。

4 結(jié)語

壓力管道的生產(chǎn)工藝和運行環(huán)境十分復(fù)雜，在長時間的使用過程中極易發(fā)生泄漏事故，嚴(yán)重威脅國家和人民的生命財產(chǎn)安全。為了降低壓力管道的泄露風(fēng)險，對管道泄漏缺陷進(jìn)行有效的管控，需要采用聲發(fā)射檢測技術(shù)對泄漏源進(jìn)行精確的定位，以降低檢測成本，提高檢測質(zhì)量，確保壓力管道運行的穩(wěn)定性和安全性。

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