长输管道的泄漏原因与检测技术研究

郑政彬

摘要：随着油气工业的不断发展，管道运输已成为石油天然气运输的主要方式，油气管道建设规模已成为各国经济发展的主要标志之一。随着油气输送管道建设长度的增加，运行使用年限累积，管道泄漏风险日益突出，管道安全已经成为社会广泛关注的问题之一。经过检测和维修管道，降低事故发生的风险，可延长管道的服役年限，减少环境污染和经济损失。

关键词：石油天然气；长输管道；泄漏原因；检测

1石油天然气长输管道泄漏事故原因分析

1.1腐蚀因素

石油天然气长输管道泄漏的主要原因则是腐蚀问题，具体表现为三点：（1）外腐蚀。长输管道外层受到腐蚀性物质影响出现泄漏。外腐蚀原因不但包括外界环境，还与防腐蚀质量存在联系，与管道后期保养维护存在管理；（2）内腐蚀。管道内腐蚀较为常见，原因多在天然气含有较多杂质，夹杂少量腐蚀性水，腐蚀管道内壁；（3）腐蚀破坏最大的就是应力腐蚀，形成原因为拉应力与腐蚀作用共同作用。

1.2阴极保护

石油天然气长输管道中一种重要保护措施就是阴极保护，阴极保护分成两种：强制电流阴极保护与牺牲阳极阴极保护。现阶段强制电流法在实际中有着广泛应用，将一定电流加入到石油天然气长输管道上，达成保护的目的，避免出现电子迁移情况的发生。但阴极保护措施不到位则会造成管道泄漏情况的发生。

1.3焊缝开裂

石油天然气长输管道泄漏的另一类原因就是焊缝开裂，通常表现为环向裂缝开裂。1、环向焊缝存在缺陷，长时间使用缺陷逐渐扩大；2、输送压力过大，加快焊缝开裂速度，造成天然氣泄漏事故发生。

1.4人为因素

石油天然气长输管道泄漏最直接的原因就是人为因素。（1）天然气输送中操作人员行为不规范；（2）管线周围或上方私自出现人工或机械开挖情况，直接破坏管道安全；（3）石油天然气长输管道与其他管道之间安全间距不满足要求；（4）管道受到盗窃等行为的困扰，造成天然气泄漏。

2石油天然气长输管道的泄漏检测方法

2.1人工巡检法

该种检漏法是由具经验的技术人员直接观察、使用便携式专业仪器或训练有素的动物对管道进行巡线检漏，通过检查管道泄漏处的土壤、油污、油气浓度、声音、燃烧火焰、气味等特点，以及收集周边群众举报信息，可准确判断管道泄漏情况以及泄漏位置。人工巡检法的优点是简单可靠、识别率高，能准确判别发生泄漏的位置；人工巡检还可及时发现外界施工、地形地貌变化等泄漏高风险地区，便于提前采取处置方案防患于未然。人工巡检的缺点是由于巡检周期的时限特点，存在及时性不高、效率低下、容易漏判，且沼泽、湖畔、沙漠等不利于通行地带，以及台风、暴雨、风雪等恶劣天气均会造成巡检困难。

2.2示踪剂检漏法

该种检漏法是将具有放射性的物质，如碘-131、溴-82、钠-24等介质注入管道，通过检测管道外部示踪剂的附着情况，从而判断泄漏的位置。该方法的优点是检测灵敏、可识别微小泄漏点，泄漏点定位准确；不过这种检测方法因操作周期长、环境污染风险高、维护成本高且不适于在线运行的管道，近期已经很少运用。

2.3电缆检漏法

该种检漏法主要用于原油、成品油等液态油气输送管道的泄漏检测，原理是油溶性电缆、分布式传感电缆或渗透性电缆等特种电缆，其电气性能会在泄漏物的作用下发生变化，通过检测与输油管道伴行的电缆的电气特性，即可判断管道是否出现泄漏以及泄漏的位置。该种方法的优点是，对微小泄漏可检测、泄漏点定位较准确；其缺点也比较明显，一是电缆制作工艺复杂，材料成本及施工费用较高；二是其电缆为一次性，一旦某处油气管道出现过泄漏，该段电缆就需更换，其检修和维护工作量大；因此，电缆检漏法也未得到大面积推广。

2.4光纤检漏法

该种检漏法是利用伴随油气输送管道平行敷设检测光缆，作为检测管道泄漏物质或检测泄漏部位的温度特征、压力特征、振动特征、应变特征等参数的设施，组成的分布式传感器，通过对通信光缆传输的检测信号进行科学分析后，从而实现对管道泄漏的检测和泄漏位置确定的检漏方法。随着近年来光纤技术的发展，国内外采用光纤传感技术进行检漏的手段逐渐成熟，应用较为广泛的几种有：①光纤布拉格光栅（FBGZ）法，通过监测泄漏物质造成光纤变形的实现管道泄漏检测；②光时域反射（OTDR）法，基于布里渊散射（Brillouin）和拉曼散射（Raman）原理和光时域反射技术，通过监测管道泄漏处温度、振动参数来实现管道泄漏检测；③干涉型泄漏检测法，基于萨格纳克（Sagnac）光纤干涉架构、基于马赫-曾德尔（Mach-Zehnder）光纤干涉原理以及基于Sagnac和Mach-Zehnder混合型光纤干涉原理，通过监测管道泄漏处噪声等参数来实现管道泄漏检测。光纤检漏法以油气输送管道伴行光纤作为检测仪器，光为检测和传输媒介，设备本体具有抗氧化、耐腐蚀、寿命周期长，检验手段具检漏识别率高、定位准确、可实时在线监测，同时具备有抗电磁干扰能力强、无电火花等优点。光纤检漏法在油气输送管道工程应用越来越广泛。

2.5智能清管器（PIG）检漏法

该种检漏法是利用智能清管器（PIG）[，在油气管道输送介质推动或自身动力的作用下在管道内爬行，借助其携带的检测仪器，实现对管道泄漏以及腐蚀或焊接缺陷进行检测并定位。应用较广泛的方法有：①超声检测（UT），需与管壁进行解除耦合，常用于油品管道，不适用于天然气管道；②漏磁内检测，通过激励并检测磁力回路检测管壁泄漏及缺陷，检测设备较长，需防止卡挂；③涡流内检测，通过检测励磁线圈涡流参数对管壁泄漏及缺陷进行检测；④可视成像检测，利用搭载的可视摄像头所获取的图像信息进行检测，主要检测内表面缺陷。智能清管器具有准确定位，不仅可对管道泄漏进行检测，还可通过探明管道腐蚀减薄、外力变形、焊缝裂纹等管壁缺陷，预先对管道进行维护降低管道运行风险，是管道完整性管理的重要手段。随着椭球形、球形等高通过性智能检测器的开发，为在线检测提供极大的便利。

3避免石油天然气长输管道的策略分析

3.1严格监管石油天然气长输管道工程的施工质量

（1）在选材方面应根据施工单位自身掌握的施工技术和工艺，对市面上具有经济性、效益性的管道进行选择，并且要保证符合国家的相应标准；（2）在施工阶段，对需要焊接的石油管材要进行处理，要求施工人员严格根据长输管材自身的焊接工艺和流程开展焊接工作，并且要达到国标焊接的标准。

3.2加快对管道路线周边民众的教育工作

（1）在长输管道的路线附近，设立警示牌，并对石油天然气长输管道沿线进行标注，这样不仅能为今后的维护和维修工作带来便捷，同时还能为在该地段施工的工作人员起到警示作用，这样能使其在施工前，对该路段的管道进行保护，降低长输管道发生泄漏事故的机率；（2）对石油天然气长输管道周边的居民进行教育，告诫对石油资源进行盗窃不仅属于一种违法行为，同时，盗窃后对环境和居民会产生严重的影响。在此基础上，应加强对该方面管理的执法力度，从法律法规的角度有效地遏制对石油天然气长输管道的破坏行为。

4.结论与认识

选择有效的检测手段及时发现泄漏并修复，是油气管道完整性管理关键。随着检测技术的发展，多种方法组合运用，泄漏检测的灵敏度和定位精度将进一步提高，为油气事业的长远发展保驾护航。

参考文献：

[1]苏欣；袁宗明；范小霞；谢英；；油气长输管道检漏技术综述[J]；石油化工安全技术；2005年04期

[2]李炜，朱芸；长输管线泄漏检测与定位方法分析[J]；天然气工业；2005年06期