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摘要：管道运输目前在城市中的运用十分广泛，与其他的能源运输方式相比较而言，管道运输更为安全和有效，而且对周围环境的影响几乎可以忽略不计。但是由于市政燃气管道绝大部分都埋于地下，燃气管道出现受损甚至泄漏问题，尤其是那些因为慢性的腐蚀而造成管道泄漏，往往不容易被察觉。而一旦燃气管道发生大面积的泄漏，不但会带来经济损失，甚至有可能引发安全事故。鉴于此，保证市政燃气输气管道的安全使用十分必要，各地应当根据自己的具体情况对燃气管道进行检测，以减少甚至避免泄漏事故的发生。本文简要介绍目前市政燃气管道泄漏检测中比较常用的技术，进而探讨在管道泄漏检测中开始得到应用的一些新兴技术。
关键词：市政燃气管道；泄露检测技术；发展
做好市政燃气管道泄漏的检测工作关系到城市居民的日常生产生活以及生命财产安全，任何时候都不能掉以轻心。有关部门和从业人员必须紧跟时代潮流，不断改进检测技术，避免市政燃气管道泄漏事故的发生。
一、燃气管道腐蚀的原因和分类
燃气管道主要是由于金属的腐蚀而造成的，而金属的腐蚀是金属和周围的介质发生化学、电化学或者是物理作用而成为金属化合物，使得金属的特性受到破坏的一种现象。因此，燃气管道的腐蚀一般可以分为电腐蚀和自然腐蚀两种情况。其中，电腐蚀是管道金属与电解质发生电化学反应而对金属造成破坏的一种现象，这往往是由于直流带电体或者是带电防腐设备所泄漏的电流而造成的腐蚀。自然腐蚀是指除电腐蚀之外而发生的其他形式的腐蚀。
1.电腐蚀。电腐蚀的形式往往表现为缝隙腐蚀和点腐蚀两种情况。由于燃气管道通常都是采用螺栓、焊接等几种方式来进行连接的，而在这些连接件和焊接接头的缺陷处都存在着狭窄的缝隙，而且缝宽大多在 0.025mm-0.1mm之间，这个宽度足够使得电解质溶液渗入其中，使得缝内的金属和缝外的金属构成短接的原电池，在缝隙内发生强烈的局部腐蚀现象，消耗大量的金属。而点腐蚀是指腐蚀集中在金属的表面局部区域中，在深入到金属内部的孔状缝隙之后形成的一种腐蚀的形态，它主要容易造成管道的穿孔。
2.自然腐蚀。燃气管道的自然腐蚀主要包括化学腐蚀、应力腐蚀和细菌腐蚀等几种情况。给管道造成的破坏主要是使得管道产生比较均匀的大面积的锈斑和腐蚀坑。
二、市政燃气管道泄露检测技术现状
根据市政燃气管道泄漏检测的原理不同，目前使用的检测方法可以分成直 接检测法与间接检测法，前者是根据市政燃气泄漏的介质而定，后者则是根据市政燃气管道出现泄漏而导致的管道压力、流量等条件的变化以及燃气泄漏所导致的光、声、电等变化。
图1 天然气泄漏示意图
1.直接检测法。目前，在市政管道泄漏检测中使用最为广泛的直接检测法是可燃气体监测法和火焰电离检测法。可燃气体监测法的工作原理是通过利用燃气的扩散作用而从空气中进行取样，然后使用催化氧化的原理产生与燃气的浓度成比例的信号，当燃气的浓度高于爆炸下限的1/5，继电器驱动信号就传递到控制面板上的报警器进行报警。火焰电离检测法的工作原理则是存在电场的条件下，烃类气体在纯氢火焰的灼烧之下会产生带电碳原子，有专门的电极板搜集此类碳原子并进行计数，当电极板检测到的碳原子数量超过了预定的警戒值的时候就证明空气中弥散的燃气高于警戒浓度，检测器会立刻报警。采用此种该检方法有着高灵敏度的特点，一旦1m3空气中含有的燃气超过1.8×10-6m3就能够检测到，并且检测浓度的方位比较大，而且定位精准，系统反应时间也较快。与此同时，火焰电离检测法的缺点是对长距离的连续检测无能为力，而且在检测密闭空间的燃气管道泄漏时有引起燃烧甚至爆炸的潜在隐患。
2.间接检测法。由于市政燃气管道出现泄漏的话会导致管道的压力、流量以及温度等方面发生显著的变化，因此可以依照这些参数对市政燃气管道的泄漏进行检测。比较常见的间接检测法有下列几种方式：第一，压力点分析法。市政燃气管道在正常运行的过程当中，它的压力值是一种连续的稳定的状态。而当管道出现泄漏的时候，发生泄漏的地方因为燃气的损失而导致压力骤降，这样一来就打破了之前的稳定状态。燃气管道就会过渡到新的稳定状态，在过渡的过程当中则会产生以声速沿着管道传播的扩张波。扩张波会导致燃气管道沿线的压力发生变化，并将失稳的状态向前后传播。鉴于此，检测人员就可以在市政燃气管道的沿线设置检测点检测管道内部的压力，然后采用统计学方法分析检测到的数值，计算出数据变化的曲线，进而与燃气管道正常运行时的曲线进行比较。如果检测到的状态曲线与正常状态下有较大差异就说明燃气管道存在泄漏问题；第二，流量/ 压力变化法。通过在市政燃气管道到入口以及出口处设置检测流量和压力的装置，如果检测到的流量或者压力的变化大于规定的数值，那么检测装置就会发出泄漏警报。这种检测方法十分简单，但是经常会发生误报现象，而且即便发生泄漏也无法准确进行定位；第三，动态模型分析发。所谓动态模型法是数学模型来模拟市政燃气管道中燃气的流动，然后根据模型的预算值与实际的检测值进行比较以判断是否发生泄漏。模型使用的方程涉及到动态平衡、质量平衡、能量平衡以及流体状态方程等等。动态模型法要在市政燃气管道的出入口以及管道沿线测量管道内的流量以及压力，并且设置的测量点越多，检测的效果就越好。
三、管道泄露检测技术的发展
随着燃气管道工业的不断发展，燃气管道泄漏检测技术也在不断提高。研制和开发新型高效的燃气管道泄漏检测系统可以有效地提高泄漏检测及定位的灵敏度、精确度和可靠性，其经济效益和社会效益决定这一难点技术仍将是研究的热点。事实上近10年来，燃气管道泄漏检测技术不仅继续在理论、模型方面探索，更朝着工程实践、实用技术方向发展，预计今后该领域的发展趋势如下。
1.管内智能检测器。近几年来，智能清管器已经开始广泛运用于市政燃气管道内部情况的实时检测，泄漏检测器只是其中的一种。它的工作原理是声辐射原理或者压差法。声辐射原理可以探测管道泄漏导致的在20kHz-40kHz范围之内的声音，然后使用标定系统和里程表来对定位泄漏地点。压差法则使用带有测压装置的仪器，通过检测泄漏处在燃气管道内产生的最低压力区来确定泄漏，检测的管道要单独进行操作，所以检测过程中管道不能继续运行。智能清管器泄漏检测的敏感性好，定位精准，缺点是难以进行连续的检测。
2.目前基于硬件的泄漏检测技术发展很快，并显现出良好的势头和许多优势，同时也带来新的理论问题需要研究，而且都或多或少地与管道水力研究相关联，同时各种方法都有不同的适应性和局限性。如果再考虑到管道内气、液不同介质的差异，那么泄漏检测技术无疑是非常广泛、复杂的研究领域，必然是多学科的交叉技术。
3.检测燃气管道泄漏的方法有很多，具体到某条管道要使用哪种检测方法就应当综合考虑管道传输介质的参数、设计参数以及数据通讯能力等因素来进行选择。在燃气管道的泄漏检测中气体敏感法运用的比较广泛，但是此方法难以精准地定位泄漏点，所以能够精确定位的声波检测法在市政燃气管道泄漏检测中有着广阔的发展前景。
燃气管道的检测技术关系到燃气的正常输送，直接关系到居民的正常生活，但是，由于管道埋于地下，对燃气管道而言，因腐蚀破坏存在非常大的危险性，其安全问题越来越受到重视。管道受损和泄漏，往往是难以察觉的；因此，为了确保燃气输气管道的安全性，必须在检测过程中要对管道的腐蚀和泄露情况进行认真作业，紧跟技术改革的方向，确保燃气的正常输送。
参考文献：
1]陶志钧，周伟国.燃气管道受损、泄漏的检测方法与选择[J].城市燃气，2011.
[2]沈功田，李光海，景为科，左延田.埋地管道泄漏监测检测技术[J].无损检测，2010.
[3]陈华敏，师学明，张云姝.管道泄漏检测技术进展[J].安全与环境工程，2012.
论文作者:刘雨明
论文发表刊物:《基层建设》2015年12期
论文发表时间:2016/11/17
标签：管道论文; 燃气论文; 市政论文; 发生论文; 检测技术论文; 压力论文; 金属论文; 《基层建设》2015年12期论文;