長輸管道的泄漏原因與檢測技術(shù)研究

鄭政彬

摘要：隨著油氣工業(yè)的不斷發(fā)展，管道運輸已成為石油天然氣運輸?shù)闹饕绞?，油氣管道建設(shè)規(guī)模已成為各國經(jīng)濟發(fā)展的主要標(biāo)志之一。隨著油氣輸送管道建設(shè)長度的增加，運行使用年限累積，管道泄漏風(fēng)險日益突出，管道安全已經(jīng)成為社會廣泛關(guān)注的問題之一。經(jīng)過檢測和維修管道，降低事故發(fā)生的風(fēng)險，可延長管道的服役年限，減少環(huán)境污染和經(jīng)濟損失。

關(guān)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(xiàn)為三點：（1）外腐蝕。長輸管道外層受到腐蝕性物質(zhì)影響出現(xiàn)泄漏。外腐蝕原因不但包括外界環(huán)境，還與防腐蝕質(zhì)量存在聯(lián)系，與管道后期保養(yǎng)維護存在管理；（2）內(nèi)腐蝕。管道內(nèi)腐蝕較為常見，原因多在天然氣含有較多雜質(zhì)，夾雜少量腐蝕性水，腐蝕管道內(nèi)壁；（3）腐蝕破壞最大的就是應(yīng)力腐蝕，形成原因為拉應(yīng)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?，F(xiàn)階段強制電流法在實際中有著廣泛應(yīng)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(xiàn)電子遷移情況的發(fā)生。但陰極保護措施不到位則會造成管道泄漏情況的發(fā)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(xiàn)為環(huán)向裂縫開裂。1、環(huán)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(fā)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(guī)范；（2）管線周圍或上方私自出現(xiàn)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(jīng)驗的技術(shù)人員直接觀察、使用便攜式專業(yè)儀器或訓(xùn)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(zhǔn)確判斷管道泄漏情況以及泄漏位置。人工巡檢法的優(yōu)點是簡單可靠、識別率高，能準(zhǔn)確判別發(fā)生泄漏的位置；人工巡檢還可及時發(fā)現(xiàn)外界施工、地形地貌變化等泄漏高風(fēng)險地區(qū)，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(fēng)、暴雨、風(fēng)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(zhì)，如碘-131、溴-82、鈉-24等介質(zhì)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(yōu)點是檢測靈敏、可識別微小泄漏點，泄漏點定位準(zhǔn)確；不過這種檢測方法因操作周期長、環(huán)境污染風(fēng)險高、維護成本高且不適于在線運行的管道，近期已經(jīng)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(tài)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(fā)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(xiàn)泄漏以及泄漏的位置。該種方法的優(yōu)點是，對微小泄漏可檢測、泄漏點定位較準(zhǔn)確；其缺點也比較明顯，一是電纜制作工藝復(fù)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(xiàn)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(shè)檢測光纜，作為檢測管道泄漏物質(zhì)或檢測泄漏部位的溫度特征、壓力特征、振動特征、應(yīng)變特征等參數(shù)的設(shè)施，組成的分布式傳感器，通過對通信光纜傳輸?shù)臋z測信號進行科學(xué)分析后，從而實現(xiàn)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(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外采用光纖傳感技術(shù)進行檢漏的手段逐漸成熟，應(yīng)用較為廣泛的幾種有：①光纖布拉格光柵（FBGZ）法，通過監(jiān)測泄漏物質(zhì)造成光纖變形的實現(xiàn)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(shù)，通過監(jiān)測管道泄漏處溫度、振動參數(shù)來實現(xiàn)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(gòu)、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(jiān)測管道泄漏處噪聲等參數(shù)來實現(xiàn)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(shè)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(zhǔn)確、可實時在線監(jiān)測，同時具備有抗電磁干擾能力強、無電火花等優(yōu)點。光纖檢漏法在油氣輸送管道工程應(yīng)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(zhì)推動或自身動力的作用下在管道內(nèi)爬行，借助其攜帶的檢測儀器，實現(xiàn)對管道泄漏以及腐蝕或焊接缺陷進行檢測并定位。應(yīng)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(nèi)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(shè)備較長，需防止卡掛；③渦流內(nèi)檢測，通過檢測勵磁線圈渦流參數(shù)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(nèi)表面缺陷。智能清管器具有準(zhǔn)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(yù)先對管道進行維護降低管道運行風(fēng)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(fā)，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(yán)格監(jiān)管石油天然氣長輸管道工程的施工質(zhì)量

（1）在選材方面應(yīng)根據(jù)施工單位自身掌握的施工技術(shù)和工藝，對市面上具有經(jīng)濟性、效益性的管道進行選擇，并且要保證符合國家的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)；（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(yán)格根據(jù)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(biāo)焊接的標(biāo)準(zhǔn)。

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(shè)立警示牌，并對石油天然氣長輸管道沿線進行標(biāo)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(fā)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(huán)境和居民會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)加強對該方面管理的執(zhí)法力度，從法律法規(guī)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(jié)論與認(rèn)識

選擇有效的檢測手段及時發(fā)現(xiàn)泄漏并修復(fù)，是油氣管道完整性管理關(guān)鍵。隨著檢測技術(shù)的發(fā)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(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展保駕護航。

參考文獻：

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