1、1 天然气管道检漏天然气管道检漏 主要内容主要内容:一、绪论；一、绪论；二、泄漏原因二、泄漏原因 ；三、泄漏检测技术三、泄漏检测技术 ；四、管道泄漏检测系统的评价指标；四、管道泄漏检测系统的评价指标；五、预防泄漏事故的措施。五、预防泄漏事故的措施。2 一、绪论：一、绪论：天然气易燃、易爆、易扩散天然气易燃、易爆、易扩散,天然气管线天然气管线 的泄漏破裂事故不但造成很大的直接经济损失的泄漏破裂事故不但造成很大的直接经济损失,更易造成人身伤害和环境污染等严重后果。因更易造成人身伤害和环境污染等严重后果。因 此此,对天然气管线泄漏进行实时在线监测对天然气管线泄漏进行实时在线监测,及时及时 发现泄漏和
2、预防泄漏隐患就显得十分重要。发现泄漏和预防泄漏隐患就显得十分重要。3 根据泄漏量的不同，管道泄漏一般分为小根据泄漏量的不同，管道泄漏一般分为小 漏、中漏、大漏。小漏亦称砂眼，泄漏量低于正漏、中漏、大漏。小漏亦称砂眼，泄漏量低于正 常输量的常输量的 3%3%，主要是由于管道防腐层被破坏，主要是由于管道防腐层被破坏，管壁在土壤电化学腐蚀作用下出现锈点，腐蚀逐管壁在土壤电化学腐蚀作用下出现锈点，腐蚀逐 渐贯穿整个管壁的现象。渐贯穿整个管壁的现象。中漏的泄漏量在正常输量的中漏的泄漏量在正常输量的 3%3%10%10%之之 间。大漏的泄漏量则大于正常输量的间。大漏的泄漏量则大于正常输量的 10%10%。
3、在。在 管道运营中，由于倒错流程、干线阀门误动作等管道运营中，由于倒错流程、干线阀门误动作等 原因可能使干线超压造成管道泄漏。原因可能使干线超压造成管道泄漏。4 二、泄漏原因：二、泄漏原因：天然气长输管道在运行过程中天然气长输管道在运行过程中,出现出现泄漏现象的原因主要有以下四个方面泄漏现象的原因主要有以下四个方面 。(1)(1)管道腐蚀；管道腐蚀；(2)(2)自然破坏；自然破坏；(3)(3)人为破坏；人为破坏；(4)(4)管道自身缺陷。管道自身缺陷。5 管道的泄漏管道的泄漏,具体表现在以下具体表现在以下1010个方面个方面:管道材质不良管道材质不良,由于材质开裂、存在砂眼由于材质开裂、存在砂
4、眼,久久 经腐蚀穿洞；经腐蚀穿洞；管道涂层损坏、脱落管道涂层损坏、脱落,造成管道腐蚀穿孔；造成管道腐蚀穿孔；阴极保护度低或失效阴极保护度低或失效,以及潮湿的环境如腐蚀以及潮湿的环境如腐蚀 性介质对管道外壁造成的腐蚀和传输介质的性介质对管道外壁造成的腐蚀和传输介质的 腐蚀成分对管道内壁造成的腐蚀；腐蚀成分对管道内壁造成的腐蚀；管道接头安装不良，阀门不良，未设计管道管道接头安装不良，阀门不良，未设计管道 伸缩节等原因；伸缩节等原因；由于地下管道拥挤由于地下管道拥挤,在施工其它地下工程时受在施工其它地下工程时受 影响所致；影响所致；6 由于高层建筑工程的重压由于高层建筑工程的重压,使地基下沉使地基下
5、沉,致使管致使管 道开裂；道开裂；由于地质构造原因使地基下沉由于地质构造原因使地基下沉,造成管道开裂造成管道开裂 (如地震如地震 地下水位下降地下水位下降)；在路段上的管道在路段上的管道,由于重载车辆的通行而造成由于重载车辆的通行而造成 管道开裂；管道开裂；不法分子的盗窃破坏，造成管道穿孔以及施工不法分子的盗窃破坏，造成管道穿孔以及施工 人员违章操作人员违章操作,野蛮施工造成的破坏；野蛮施工造成的破坏；由于地震、滑坡等自然灾害以及气候变化使管由于地震、滑坡等自然灾害以及气候变化使管 道发生翘曲变形导致应力破坏。道发生翘曲变形导致应力破坏。7 一般来说一般来说,泄漏事故在管道运行的早期的泄漏事故
6、在管道运行的早期的 发生频率较高发生频率较高,而在中期较低。这主要是因为而在中期较低。这主要是因为 在早期在早期,管道在材质、设计和施工等方面存在管道在材质、设计和施工等方面存在 的未被发现的缺陷的未被发现的缺陷,会在运行初期充分暴露会在运行初期充分暴露,管管 理和操作人员的本身经验不足理和操作人员的本身经验不足,制度不全制度不全,这也这也 是初期造成泄漏事故多发的原因是初期造成泄漏事故多发的原因;在管道运行在管道运行 后期后期,由于管道和设备的老化、腐蚀、磨损由于管道和设备的老化、腐蚀、磨损,管管 道较容易破裂道较容易破裂,造成事故率上升。造成事故率上升。8 在天然气管道输送过程中在天然气管
7、道输送过程中,常发生泄漏的常发生泄漏的 部位是管道上的连接部位部位是管道上的连接部位、焊接部位焊接部位、流体的流体的 转向部位及采用填料密封部位等转向部位及采用填料密封部位等。1 1.连接部位泄漏：连接部位泄漏：连接部位是指为了检修或更换零部件而在连接部位是指为了检修或更换零部件而在 设备或管道上设置的可拆卸性构件设备或管道上设置的可拆卸性构件。最常见最常见 的连接部位有法兰连接和螺纹连接的连接部位有法兰连接和螺纹连接。9 (1 1)法兰泄漏：法兰泄漏：法兰密封是天然气管道输送中应用最广法兰密封是天然气管道输送中应用最广 泛的一种密封结构形式泛的一种密封结构形式。这种密封形式一般这种密封形式一
8、般 是依靠其连接螺栓所产生的预紧力是依靠其连接螺栓所产生的预紧力,通过各种通过各种 固体垫片或液体垫片达到足够的工作密封比压固体垫片或液体垫片达到足够的工作密封比压,来阻止被密封流体介质的外泄来阻止被密封流体介质的外泄,属于强制密封属于强制密封 范畴范畴。这种连接形式主要存在三种泄漏形式这种连接形式主要存在三种泄漏形式。10 1 1)界面泄漏界面泄漏。密封垫片压紧力不足密封垫片压紧力不足、法兰结合法兰结合 面上的粗糙度不恰当面上的粗糙度不恰当、管道温差变形管道温差变形、机械机械 振动等都会引起密封垫片与法兰面之间密合振动等都会引起密封垫片与法兰面之间密合 不严而发生泄漏不严而发生泄漏。2 2)
9、渗透泄漏渗透泄漏。压力介质通过密封垫片内部的微压力介质通过密封垫片内部的微 小间隙而产生的一种泄漏形式小间隙而产生的一种泄漏形式。3 3)破坏泄漏破坏泄漏。破坏泄漏是由于安装质量欠佳而破坏泄漏是由于安装质量欠佳而 产生密封垫片压缩过度或密封比压不足而发产生密封垫片压缩过度或密封比压不足而发 生的泄漏生的泄漏。11(2 2)螺纹连接部位泄漏：螺纹连接部位泄漏：螺纹泄漏是由于所使用的缠绕填充材料如四螺纹泄漏是由于所使用的缠绕填充材料如四 氟乙烯氟乙烯、石棉绳石棉绳、麻丝等材料经过长期使用后麻丝等材料经过长期使用后,会出现老化会出现老化、龟裂龟裂、变质变质,塑性变形和回弹力下塑性变形和回弹力下 降降
10、,造成填充材料与丝扣之间密合不严而发生泄造成填充材料与丝扣之间密合不严而发生泄 漏漏。2 2.焊接部位泄漏：焊接部位泄漏：由焊接存在的缺陷如未焊透由焊接存在的缺陷如未焊透、夹渣夹渣、气孔气孔、裂纹引起的泄漏裂纹引起的泄漏。12 3 3.冲刷引起的管道泄漏：冲刷引起的管道泄漏：由于天然气高速流体在改变方向时由于天然气高速流体在改变方向时,对管壁对管壁 产生较大的冲刷力导致的管道穿孔泄漏产生较大的冲刷力导致的管道穿孔泄漏。4 4.填料部位泄漏：填料部位泄漏：主要指阀门填料处或机泵的轴向填料密封主要指阀门填料处或机泵的轴向填料密封 处发生的泄漏处发生的泄漏。13 二、泄漏检测技术：二、泄漏检测技术：
11、泄漏检测方法一般用来检测管道的完整泄漏检测方法一般用来检测管道的完整性的。国外从性的。国外从2020世纪世纪7070年代末开始对油气长输年代末开始对油气长输管道泄漏检测技术进行研究管道泄漏检测技术进行研究,到到8080年代末年代末,相关相关的检测技术和设备已商品化。目前的检测技术和设备已商品化。目前,国内外常国内外常用的输气管道泄漏检测与定位方法很多。用的输气管道泄漏检测与定位方法很多。14 1 1、直接检漏法：、直接检漏法：直接检漏法是检测泄漏气体的直接检漏方直接检漏法是检测泄漏气体的直接检漏方 法法,其中包括最原始的人工巡视法其中包括最原始的人工巡视法,这种方法依这种方法依 靠工人沿道进行
12、巡视靠工人沿道进行巡视,依赖于人的敏感性、经依赖于人的敏感性、经 验和责任心验和责任心,往往只能发现一些较大的泄漏往往只能发现一些较大的泄漏,而而 且耗费很大的人力且耗费很大的人力,实时性也较差。随着科学实时性也较差。随着科学 技术特别是计算机和自动化仪表的飞速发展技术特别是计算机和自动化仪表的飞速发展,大量最新科技成果不断被应用于管道的检测中大量最新科技成果不断被应用于管道的检测中,涌现出许多高效、灵敏和方便的检测技术和设涌现出许多高效、灵敏和方便的检测技术和设 备。备。15 （1 1）红外线成像技术：）红外线成像技术：当管道发生泄漏时当管道发生泄漏时,泄漏点周围土地的温泄漏点周围土地的温
13、度场会发生变化度场会发生变化,通过红外线遥感摄像装置可通过红外线遥感摄像装置可 以记录输气管道周围的地热辐射效应以记录输气管道周围的地热辐射效应,再利用再利用 光谱分析就可以检测出泄漏位置。这种方法可光谱分析就可以检测出泄漏位置。这种方法可 以较精确地定位泄漏点以较精确地定位泄漏点,灵敏度也较高灵敏度也较高,但不适但不适 用埋设较深的管道检漏。用埋设较深的管道检漏。16 （2 2）纹影成像技术检测法：）纹影成像技术检测法：由于泄漏到大气中的天然气比周围空气的由于泄漏到大气中的天然气比周围空气的 折射高折射高,光栅之间的泄漏天然气就会使光线达光栅之间的泄漏天然气就会使光线达 摄像机时摄像机时,形
14、成纹影图像形成纹影图像,拍摄下来的纹影能提拍摄下来的纹影能提 供信息生位移估算泄漏量供信息生位移估算泄漏量,与其他一些光学检与其他一些光学检 漏技术漏技术(如背景吸收体成像、红外辐射吸收技如背景吸收体成像、红外辐射吸收技 术术)相比相比,纹影成像技术的敏度高纹影成像技术的敏度高,设备轻巧、设备轻巧、使用方便使用方便,但不能实时检测泄漏。但不能实时检测泄漏。17 （3 3）智能爬行机检测方法：）智能爬行机检测方法：智能爬行机是基于超声波、漏磁、声发射智能爬行机是基于超声波、漏磁、声发射 等无损伤原理以及录像观察的仪器等无损伤原理以及录像观察的仪器,它的四周它的四周 装有多个探头，可进入管道内部边
15、爬行边检测装有多个探头，可进入管道内部边爬行边检测 管道内外腐蚀、机械损伤的程度和位置管道内外腐蚀、机械损伤的程度和位置,为预为预 测和判断是否泄漏提供依据。例如超声波检测测和判断是否泄漏提供依据。例如超声波检测 器在爬行中不断地通过探头发射超波器在爬行中不断地通过探头发射超波,检测壁检测壁 厚厚,从而估计管道受腐蚀程度。从而估计管道受腐蚀程度。18 通常通常,采用声波需要在传感器和管壁之间采用声波需要在传感器和管壁之间 充填耦合剂充填耦合剂,检测时检测时,要设一个液体段要设一个液体段(通常为通常为 凝胶凝胶),),在这个液体段的两端运行两个常规清管在这个液体段的两端运行两个常规清管 器器,而
16、超声波检测器需要放入液体段，因此操而超声波检测器需要放入液体段，因此操 作很不方便作很不方便,还会影响管道的正常使用。国外还会影响管道的正常使用。国外 已研制成功不要液体耦合剂就能用于输气管道已研制成功不要液体耦合剂就能用于输气管道 的轮式干耦合超声波检测器。的轮式干耦合超声波检测器。19 漏磁检测器：漏磁检测器：在管道爬行的过程中在管道爬行的过程中,通过通过 检测器上的磁铁不断将经过的管道磁化检测器上的磁铁不断将经过的管道磁化,由于由于 管道上缺陷处的磁通会发生泄漏管道上缺陷处的磁通会发生泄漏,检测器就将检测器就将 管道上各处磁通量泄漏情况记录下来管道上各处磁通量泄漏情况记录下来,经分析经分析 后可确定管道的破损情况。后可确定管道的破损情况。智能爬行机能够较为准确地判断泄漏智能爬行机能够较为准确地判断泄漏,并并 根据管道状况预测泄漏根据管道状况预测泄漏,防患于未然防患于未然,但投资较但投资较 大大,且需要丰富的操作经验且需要丰富的操作经验,只适用于那些没有只适用于那些没有 太多弯头和连接处的大口径管道。太多弯头和连接处的大口径管道。20 （4 4）嗅觉传感器技术：）嗅觉传感器技术：嗅