腐蚀管线泄漏检测及抢修

石油管道运输由于在运输中出现防腐绝缘层裂化、阴极保护度降低或失效, 以及潮湿的环境, 很容易发生泄漏事故。泄漏后如果不能检测定位和维修及时, 将会造成重大的能源浪费和损失, 甚至人身伤亡事故, 及严重环境的污染。可见, 管道泄漏检测及抢修是一项具有重大经济、社会和环境效益的工作。

一、管道泄漏检测方法及技术

从检测方式和技术手段来看, 目前常采用的几种管道泄漏检测方法差异较大, 也没有统一的系统分类方法对管道泄漏检测技术进行分类。一根据常用检测参数的不同, 将分为直接检漏法和间接检漏法。其中直接检漏法又可分为人工检漏法、探测器法和检漏电缆法等, 具有检测度高、可精确定位的优点。间接检漏法是以输油管道运行过程中的参数为依据, 如流体压力、流量变化, 通过对参数变化的科学观察进而可以推断管道泄漏是否存在。常用超声波有手段实时模型法、流量平衡法、密封加压法和运行压力法等;二是根据方位不同进行检测, 可将管道泄漏检测方法分为内部检测法和外部检测法;三是根据软硬件将管道泄漏检测技术分为基于硬件和基于软件的方法, 等等。

本文基于不同的原理将管道泄漏检测方法归纳为四大类, 即管壁参数检测法、光纤传感器检测法、声学原理法、地面间接检测法。

二、不同管道泄漏检测方法应用原理对比

1. 声学原理方法

(1) 管道应力波法

通过高频振动噪声产生应力波的形式沿管壁传播导致管线破裂是应力波法主要原理, 只有达到一定频率的波才能传播较远距离。传播中受管壁的阻尼作用, 距离远近与管道的振动模型有关, 形成共振的优势振动能传播较远的距离。由管道泄漏引起的管壁振动可分为圆环振动、横振动、和纵振动, 其中只有圆环振动与泄漏密切相关。传感器被安装在管道上的以后能够在管道破裂时检测到应力波, 经信号分析后即可确定是否存在泄漏并能对泄漏点定位。这种传感器携带方便, 管线维护人员可随时携带沿管线检测, 通过信号的强度判断噪声源。但这种方法也存在不足, 由于应力波衰减的影响, 该方法不适用于埋地管道的检测。

(2) 负压波法

当管道破裂泄漏时, 管道流速突然发生变化, 会在泄漏处造成压力突然下降, 压降以压力波的形式处向管道上下游两个方向传播, 称之为负压波。利用负压波检测负压波在管线中的传播速度及上下游测量点的时间差, 可以快速定位泄漏点。若对管道两端传感器接收的信号进行分析, 可有效提高传感器的检测灵敏度, 如信号自动分段技术等。

目前, 具有较高灵敏度和定位准确度的负压波法, 是国际上普遍重视的管道泄漏检测方法和漏点定位方法, 国内也常采用这种方法进行管道检测。

2. 管壁参数检测方法

采用检测管壁缺陷来判断是否有泄漏发生的方式称作管壁参数检测方法, 检测过程是将探测球从被检测管道的一端轻轻放入, 使其在管内沿着管道缓慢行走并检测, 通过反馈出来的数据来检测管道内壁存在的缺陷情况、腐蚀及焊缝状况等。这种方法可以通过自动调整反馈, 获取整条管道较详细的状况数据, 可以为是否需要进行大修提供科学的评估和参考。但缺点是无法有效的做到实时、连续性的监测, 检测设备相对昂贵, 对管道质量要求相对高, 检测费用高。常用方法是超声波检测法和漏磁通检测法。

3. 光纤传感器检测方法

(1) 光纤温度传感器检漏

采用沿管道的温度分布情况进行连续测量法是分布式光纤温度传感器主要的原理, 此法开辟了管道泄漏检测的新途径。这种检测方式最大优点是检测微小泄漏点为最佳突出点, 但存在连续使用性差、材料成本高等一些缺点, 特别是对于已建设好的管道系统采用此法必须重新铺设电缆或光纤, 费用较高

(2) 塑料包覆石英 (PCS) 光纤传感器检漏

传感器预设报警临界值, 当探测器的接收光强低于设定值时就会触发报警电路。这种传感器可用于多种油液的探测。

(3) 多光纤探头遥测法

用光纤化学传感器的光纤包层选择性地吸附碳氢化合物, 改变其折射率, 从而使光在光纤中的传播性质发生改变是多光纤探头遥测法的基本原理。通过探头内设电子装置, 将光信号转换为电信号, 进行远距离传播。这种方法可用于油罐及短距离输油管道的泄漏探测。

(4) 准分布式光纤检漏法

准分布式光纤检漏法采用的原理是棱镜底面接触的液体不同, 光线在棱镜中的传输损耗也会不同, 因此可以根据光探测器接收的光线强弱来判断管道是否发生泄漏。其缺点会造成漏检。

4. 地面间接检测方法

(1) 热红外成像法

该方法通过红外辐射的不同来感知漏点。检测时将管道周围土壤正常温度分布图记录在计算机中, 用直升机在空中实时采集管道周围土壤温度场情况, 通过对比检测泄漏。这种方法的缺点是对管道的埋设深度有一定的限制, 如飞机飞行高度为300米时, 管道的埋设深度应在6米之内。

(2) 探地雷达法

该法将脉冲发射到地下介质中, 通过接收反射信号探测泄漏目标。当管道液体发生泄漏时, 管道周围介质的电性质就会发生改变, 根据波形的变化就可以检测是否发生了泄漏。但这种方法不适用于较细的管道。

(3) 气体成像法

气体成像法也是一种比较实用的方法。近年新开发的“纹影”技术, 采用光学折射成像原理检漏, 设备轻巧, 使用方便, 还能提供有关泄漏量的提示, 弥补了以前气体成像根据背景吸收气体成像和红外辐射吸收技术的不足。

三、腐蚀管道腐蚀泄漏抢修技术

油气管线具有易燃易爆、输送压力高、站多线长等特点, 因此, 应根据腐蚀穿孔造成流体泄漏的具体情况, 采取不同的措施和方法。

1. 夹具堵漏

夹具是最常用的处理低压泄漏的专用工具, 俗称“卡子”、“卡具”夹具的构成由钢管夹、密封垫和紧固螺栓等组成。常用的堵漏夹具是对开两半式的, 使用时先将夹具扣在穿孔处附近, 然后穿上螺栓 (螺栓的紧度以用力能使卡子左右移动为宜) , 然后讲卡子慢慢移动至穿孔部位, 上紧螺栓紧固。

为了是密封垫能够准确嵌入漏点内, 操作中可以用锤子适当敲击振动卡具的外表面以利于封堵。密封垫的厚度必须适中, 太薄没有补偿作用, 太后则不能完全压缩, 不易堵漏。堵漏是对漏电的位置及介质压力、温度等因素都要认真考虑。

2. 木楔堵漏法

木楔堵漏一般适用于系统压力不高 (压力<0.5MPa) , 穿孔面积不大且泄漏点几何形状比较圆滑情况下的管道封堵。封堵时可根据泄漏点的形状和大小, 选择合适的木材削成楔子, 一般长度60-100mm。然后用锤子讲木楔钉入穿孔处, 并将木楔多余的外露部分锯掉, 最后在穿孔处的周围用夹具进行加固。

3. 封堵器堵漏

对于管道泄漏比较严重, 或需要更换管段、阀门的封堵, 可使用管道封堵器进行封堵。管道封堵封堵技术分为停输和不停输两种。

(1) 停输管道封堵器封堵

先在需要封堵或更换的管段两侧各焊接一个法兰短节, 然后再法兰短节上安装封堵专用阀门-夹板阀, 再分别在夹板阀上安装带压开孔机、开孔连箱和刀具;用开孔机带压开孔后, 将刀具和切下的管壁提到连箱内, 关闭夹板阀, 取出刀具和切下的管壁;最后通过这两个孔分别送入一组能在管道中展开的挡板和一个可以充气的气囊, 充气后封住管道。然后进行维修或更换施工作业。

(2) 不停输管道封堵器封堵

安装旁通管道, 首先与停输情况下的管道封堵相似进行带压开孔, 在两空内侧再各开一个小孔, 用以平衡管道内的压力;分别在旁通管道的内侧、压力平衡管的内侧之外也焊接一个法兰短节, 在法兰短节上安装夹板阀, 然后分别在夹板阀上安装开孔机进行开孔, 用于安装封堵器;使用开孔机带压力开孔, 结束后讲刀具和切下的管壁提到连箱内, 关闭夹板阀, 取出刀具和切下的管壁, 然后安装封堵头进行管道封堵;管道修补或更换施工完毕后, 按照逆安装程序首先拆下封堵头, 进行二次安装开孔机, 把事先准备好的堵饼或是堵孔活塞安装到开孔机主轴上;利用开孔机将堵饼及堵孔活塞经连箱、夹板阀分别送入旁通孔、封堵孔处与压力平衡管处, 然后拧紧锁环螺栓, 固定堵孔活塞;拆下夹板阀与堵饼, 将已备的法兰盲板安装到堵孔活塞上拧紧螺栓, 最后, 拆除旁通管道。

4. 顶压堵漏

顶压堵漏是当泄漏的压力比较高, 用手的力量已经控制不住泄漏时, 就需要借助各种机械工具的外力作用进行封堵。适用于孔洞、短裂纹等形式的封堵。基本原理是在泄漏部分把顶压工具固定后, 在顶压螺杆前端装上铝铆钉, 旋转顶压螺杆, 迫使泄漏停止;然后采取粘结或者焊接方法将补焊板固定加强。

结语

石油管道输送已成为当今经济社会的一种主要能源输送方式, 一旦发生泄漏事故, 将给社会、生命、财产等造成损失, 污染生活环境, 青岛市内输送再次敲响了警钟, 必须科学有效的监控管道泄漏。管道泄漏检测是维持管道正常生产运行的重要环节, 随着我国西部中缅、中哈管道原油、天然气的开发和输送, 管道泄漏检测的安全性已成为管道安全运行的重要维护对象。当前管道运营公司都设立了泄漏抢修配套的应急预案, 来处理突发不测事故。

摘要：管道一旦发生管道泄漏, 不仅会造成严重的环境污染, 甚至会危害人身安全。文章介绍了当今国内外腐蚀管道泄漏检测技术和方法, 为实际工作中提供借鉴意义。

关键词：管线,腐蚀,泄漏检测,抢修