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嘉峪檢測網(wǎng) 2025-03-18 18:04
油氣及市政管道發(fā)生泄漏不僅會導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故，而且將造成能源財(cái)產(chǎn)損失。管道檢測是管道安全體系的重要組成部分，是保證管道安全、經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行的方法之一。為了降低管道發(fā)生故障的可能性，管道泄漏檢測技術(shù)與安全評估的研究至關(guān)重要。
1.管道泄漏檢測研究現(xiàn)狀
利用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)能夠從宏觀角度直觀分析目前“管道泄漏檢測”研究方向的文獻(xiàn)信息，可為相關(guān)研究提供參考，以便讀者明晰當(dāng)前研究現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢。
基于中國知網(wǎng)、Web of Science等文獻(xiàn)資源庫，以“管道泄漏”、“檢測定位”、“定位方法”等為關(guān)鍵詞檢索發(fā)表時(shí)間為1994年1月至2023年12月的文獻(xiàn)，可得到近30年關(guān)于“管道泄漏檢測”的國內(nèi)外發(fā)文情況與研究現(xiàn)狀。
關(guān)于管道泄漏檢測以不同關(guān)鍵詞發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)量如圖1所示，可見以“管道泄漏”、“定位方法”、“泄漏檢測”關(guān)鍵詞使用頻次高，以“天然氣管道”、“輸油管道”、“輸氣管道”、“供水管道”均有采用。
圖1 關(guān)于管道泄漏檢測以不同關(guān)鍵詞發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)量
依據(jù)年份的“管道泄漏檢測研究”相關(guān)論文發(fā)表量如圖2所示，可見2000—2010年間論文發(fā)表量呈指數(shù)上升，與國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、油氣能量利用以及基礎(chǔ)建設(shè)有緊密相關(guān)。與此同時(shí)，2012—2018年間論文發(fā)表量也有一定程度的增長。整體來看，近10年此類論文熱度持續(xù)呈上升趨勢。
圖2 關(guān)于管道泄漏檢測不同年份的發(fā)文量
通過VOSviewer軟件繪制的管道泄漏檢測技術(shù)關(guān)鍵詞的氣泡云圖如圖3所示，氣泡的大小代表對應(yīng)關(guān)鍵詞使用頻率及關(guān)注熱度，氣泡之間的連接線代表關(guān)鍵詞之間的連接關(guān)系。由此可見，研究使用最多的關(guān)鍵詞為“泄漏檢測”、“管道泄漏”?；诼暡ǚā⑿〔ㄗ儞Q、漏點(diǎn)定位、分布式光纖傳感器等方法的研究居多，相關(guān)分析法是針對聲波的傳播速度與到達(dá)時(shí)間差兩方面的估計(jì)來定位泄漏點(diǎn)，因此與其關(guān)聯(lián)密切的關(guān)鍵詞是漏點(diǎn)定位。
圖3 基于VOSviewer的管道泄漏檢測技術(shù)關(guān)鍵詞氣泡云圖
2.管道泄漏檢測的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
通過文獻(xiàn)調(diào)研，國內(nèi)外管道泄漏檢測相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)共有22項(xiàng)，其中現(xiàn)有的通用標(biāo)準(zhǔn)共16項(xiàng)。
API SMART
Smart leak detection and repair（LDAR）for control of fugitive emissions
API RP 1130
Computational pipeline monitoring for liquids
API 1175
Pipeline leak detection program management
API TR 1149
Pipeline variable uncertainties and their effects on leak detectability
API PUBL 346
Results of range-finding testing of leak detection and leak location technologies for underground pipelines
API PUBL 4716
Buried pressurized piping systems leak detection guide
API RP 1175
Recommended practice for pipeline leak detection-program management, and companion guide bundle
ISO 20486
Non-destructive testing-leak testing-calibration of reference leaks for gases
ISO 20485
Non-destructive testing-leak testing-tracer gas method
ISO 20484
Non-destructive testing-leak testing-vocabulary
ISO 18081
Non-destructive testing-acoustic emission testing(AT)-Leak detection by means of acoustic emission
ASTM E432
Standard guide for selection of a leak testing method
ASTM E479
Standard guide for preparation of a leak testing specification
DG_TJ 08-2412-2023
《城市供水和燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏聲學(xué)檢測與評估技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》
GB/T 33643-2022
《無損檢測聲發(fā)射泄漏檢測方法》
CJJ 92-2016
《城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏損控制及評定標(biāo)準(zhǔn)》
SY/T 4109-2020
《石油天然氣鋼質(zhì)管道無損檢測》
GB/T 13542.1-2017
《無損檢測聲波檢測通用要求》
CJJ 159
《城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏水探測技術(shù)規(guī)程》
NB/T 47013.8-2012
《承壓設(shè)備無損檢測 第8部分：泄漏檢測》
ASTM E1211
《用表面固定聲發(fā)射探頭的泄漏探測和定位的標(biāo)準(zhǔn)操作方法》
ASME V卷 第10章
《無損檢測 泄漏檢測》
根據(jù)功能可將標(biāo)準(zhǔn)分為：工作流程（用于檢測技術(shù)領(lǐng)域的準(zhǔn)備與運(yùn)行指導(dǎo)）、技術(shù)說明（介紹相關(guān)技術(shù)規(guī)則）與管理規(guī)定。根據(jù)油氣水管道泄漏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可以看到，自2015年之后油氣管道泄漏的檢測標(biāo)準(zhǔn)明顯增加，大部分標(biāo)準(zhǔn)由API（美國石油協(xié)會）和ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）發(fā)布。
3.管道安全評估
1980年開始，美國風(fēng)險(xiǎn)分析協(xié)會針對輸送管道進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評估研究。與此同時(shí)，國際管道研究委員會開始研究歐美部分國家的供熱管道事故，對歷史事故數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并歸納管道失效的主要原因。
1985年，Battelle Columbus研究院首次在管道安全風(fēng)險(xiǎn)分析中引入評分法進(jìn)行評價(jià)。此后，《管道風(fēng)險(xiǎn)管理手冊》中介紹的管道風(fēng)險(xiǎn)評估的專家評分模型及評估方法被廣泛接受。
20世紀(jì)90年代初，管道安全風(fēng)險(xiǎn)評估理論不斷發(fā)展，并拓展了管道數(shù)據(jù)庫、風(fēng)險(xiǎn)評估教育等課題。另外，英國健康與安全委員會研制的MISHAP與TRANSPIPE軟件包，也應(yīng)用于計(jì)算管線的失效風(fēng)險(xiǎn)與評估某地區(qū)的個(gè)體及公共風(fēng)險(xiǎn)。
我國針對管道安全風(fēng)險(xiǎn)評估的研究工作也日益充實(shí)，2000年西南石油學(xué)院和中國石油西南分公司聯(lián)合研發(fā)的“輸氣管線風(fēng)險(xiǎn)評估軟件”，在實(shí)際管線上成功進(jìn)行了全線風(fēng)險(xiǎn)分析與評估，標(biāo)志著目前國際上通用的評分法已經(jīng)在我國現(xiàn)役長輸管線上達(dá)到實(shí)際應(yīng)用水平。
由于國外輸送管道、介質(zhì)和我國的有較大差別，我國輸送管道安全風(fēng)險(xiǎn)管理并不與國外相一致，我國管道分析人員也正在向管道風(fēng)險(xiǎn)的定量化方向發(fā)展。
管道安全評價(jià)方法根據(jù)用途不同，可分為定性評價(jià)法、半定量評價(jià)法與定量評價(jià)法。但每種方法都有其局限性，都不能涉及所有方面，這就需要在評價(jià)過程中，根據(jù)歷史評估經(jīng)驗(yàn)，對地域和自然環(huán)境人文因素各方面的要求綜合考慮，找到影響管道安全運(yùn)行的主要因素，做到最大化的安全評價(jià)。
4.討論與展望
選擇合適的檢測技術(shù)與檢測指標(biāo)，對精準(zhǔn)、及時(shí)、低成本的管道泄漏檢測至關(guān)重要。根據(jù)不同的文件和標(biāo)準(zhǔn)，管道泄漏工況及其相應(yīng)特點(diǎn)如下：
因素
特點(diǎn)
尺寸
大型、中型、小型
距離
長距離、中距離、短距離
位置
城市、郊外、混合、海底
介質(zhì)
油、氣、水、混合
在線檢測
是、否
成本
昂貴、便宜
管道狀況
良好、臨近泄漏
針對某種檢測技術(shù)的評價(jià)可歸納為適應(yīng)性、魯棒性、耐久性、靈敏性、精確度、有效性、誤報(bào)率、響應(yīng)時(shí)間、定位精度、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)性與識別能力。管道泄漏檢測/檢測系統(tǒng)的性能指標(biāo)如下：
性能指標(biāo)
闡釋說明
適應(yīng)性
對于不同的環(huán)境、傳輸介質(zhì)和檢測對象，具有一定的適應(yīng)能力，并能夠通過調(diào)整自身性能，完成既定任務(wù)。
魯棒性
①對于泄漏檢測工具，在有模型誤差、干擾和噪聲影響的情況下，能夠精確完成泄漏檢測的能力，確保誤差在合理的標(biāo)準(zhǔn)范圍；
②對于泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，在工作狀況和數(shù)據(jù)異常的情況下，可連續(xù)工作或提供有用信息。
可靠性
當(dāng)運(yùn)行在設(shè)定范圍內(nèi)，泄漏監(jiān)測系統(tǒng)可精確檢測管道泄漏的能力（泄漏報(bào)警率、誤報(bào)率）。
靈敏度
①對于泄漏檢測工具，指對輸入信號變化的響應(yīng)程度，儀器的最小測量能力；
②對于泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，指系統(tǒng)檢測和響應(yīng)時(shí)間的綜合測量。
準(zhǔn)確性
①對于泄漏檢測工具，指設(shè)備的精確性；
②對于泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，指泄漏報(bào)警、泄漏位置及泄漏量的準(zhǔn)確評估。
有效性
連續(xù)工作的能力
誤報(bào)率
運(yùn)行錯(cuò)誤或設(shè)備錯(cuò)誤導(dǎo)致的泄漏檢測準(zhǔn)確性
響應(yīng)時(shí)間
從開始發(fā)生泄漏到檢測到泄漏的時(shí)間
定位能力
泄漏定位的準(zhǔn)確性
經(jīng)濟(jì)性
泄漏檢測系統(tǒng)的構(gòu)建、運(yùn)行及維護(hù)成本
維護(hù)能力
當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，是否能夠快速修復(fù)的能力
識別能力
鑒別干擾、壓力調(diào)節(jié)、泵啟停與發(fā)生泄漏的能力
選擇檢漏方法時(shí)，除了要考慮其經(jīng)濟(jì)性外，還必須對靈敏度、響應(yīng)時(shí)間、檢測要求等作全面評價(jià)，使所選的檢漏方法既滿足檢漏要求，又經(jīng)濟(jì)合理。
近年來管道泄漏檢測的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)日益完善。然而，在目前來看，標(biāo)準(zhǔn)的建立仍然存在檢測技術(shù)單一、覆蓋范圍窄等問題。隨著越來越多的管道進(jìn)入老化階段，對于管道的泄漏檢測與定位技術(shù)提出了更高要求。因此，筆者預(yù)測未來檢測技術(shù)有以下發(fā)展趨勢：
1.從近年來檢測技術(shù)的發(fā)展來看，更多的檢測技術(shù)不限于使用單一方法。因此，未來泄漏檢測技術(shù)將是多領(lǐng)域、多技術(shù)的相互補(bǔ)充結(jié)合，需要結(jié)合兩種或多種檢測方法（如基于硬件的方法和軟件的組合）。
2.隨著計(jì)算機(jī)水平的不斷提高和人工智能的不斷發(fā)展，檢測技術(shù)將更加智能化和自動(dòng)化，檢測數(shù)據(jù)可以自動(dòng)判斷和預(yù)警泄漏故障。
3.提高小泄漏檢出率仍是泄漏檢測技術(shù)的難點(diǎn)，因此提高設(shè)備的靈敏度和泄漏檢測技術(shù)的準(zhǔn)確性仍然是主流方向。
4.分布式光纖檢測技術(shù)具有良好的應(yīng)用效果。然而，在多點(diǎn)檢測、耐環(huán)境性、提高定位精度和自動(dòng)識別等方面仍有改進(jìn)空間。
5.管道檢測是管道安全體系的重要組成部分，應(yīng)盡快采取有效措施，制定管道檢測規(guī)范，建立完整的管道安全保證體系，并依此有計(jì)劃有步驟地對管道實(shí)施智能內(nèi)檢測，保證管道安全平穩(wěn)運(yùn)行。
來源：無損檢測NDT
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