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嘉峪檢測網 2025-03-18 18:04
油氣及市政管道發生泄漏不僅會導致嚴重的安全事故，而且將造成能源財產損失。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、經濟高效運行的方法之一。為了降低管道發生故障的可能性，管道泄漏檢測技術與安全評估的研究至關重要。
1.管道泄漏檢測研究現狀
利用文獻計量學能夠從宏觀角度直觀分析目前“管道泄漏檢測”研究方向的文獻信息，可為相關研究提供參考，以便讀者明晰當前研究現狀及未來發展趨勢。
基于中國知網、Web of Science等文獻資源庫，以“管道泄漏”、“檢測定位”、“定位方法”等為關鍵詞檢索發表時間為1994年1月至2023年12月的文獻，可得到近30年關于“管道泄漏檢測”的國內外發文情況與研究現狀。
關于管道泄漏檢測以不同關鍵詞發表的文獻數量如圖1所示，可見以“管道泄漏”、“定位方法”、“泄漏檢測”關鍵詞使用頻次高，以“天然氣管道”、“輸油管道”、“輸氣管道”、“供水管道”均有采用。
圖1 關于管道泄漏檢測以不同關鍵詞發表的文獻數量
依據年份的“管道泄漏檢測研究”相關論文發表量如圖2所示，可見2000—2010年間論文發表量呈指數上升，與國家經濟的快速發展、油氣能量利用以及基礎建設有緊密相關。與此同時，2012—2018年間論文發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呈上升趨勢。
圖2 關于管道泄漏檢測不同年份的發文量
通過VOSviewer軟件繪制的管道泄漏檢測技術關鍵詞的氣泡云圖如圖3所示，氣泡的大小代表對應關鍵詞使用頻率及關注熱度，氣泡之間的連接線代表關鍵詞之間的連接關系。由此可見，研究使用最多的關鍵詞為“泄漏檢測”、“管道泄漏”。基于聲波法、小波變換、漏點定位、分布式光纖傳感器等方法的研究居多，相關分析法是針對聲波的傳播速度與到達時間差兩方面的估計來定位泄漏點，因此與其關聯密切的關鍵詞是漏點定位。
圖3 基于VOSviewer的管道泄漏檢測技術關鍵詞氣泡云圖
2.管道泄漏檢測的相關標準
通過文獻調研，國內外管道泄漏檢測相關標準共有22項，其中現有的通用標準共16項。
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
《城市供水和燃氣管網泄漏聲學檢測與評估技術標準》
GB/T 33643-2022
《無損檢測聲發射泄漏檢測方法》
CJJ 92-2016
《城鎮供水管網漏損控制及評定標準》
SY/T 4109-2020
《石油天然氣鋼質管道無損檢測》
GB/T 13542.1-2017
《無損檢測聲波檢測通用要求》
CJJ 159
《城鎮供水管網漏水探測技術規程》
NB/T 47013.8-2012
《承壓設備無損檢測 第8部分：泄漏檢測》
ASTM E1211
《用表面固定聲發射探頭的泄漏探測和定位的標準操作方法》
ASME V卷 第10章
《無損檢測 泄漏檢測》
根據功能可將標準分為：工作流程（用于檢測技術領域的準備與運行指導）、技術說明（介紹相關技術規則）與管理規定。根據油氣水管道泄漏相關標準可以看到，自2015年之后油氣管道泄漏的檢測標準明顯增加，大部分標準由API（美國石油協會）和ISO（國際標準化組織）發布。
3.管道安全評估
1980年開始，美國風險分析協會針對輸送管道進行安全風險評估研究。與此同時，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，對歷史事故數據進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險分析中引入評分法進行評價。此后，《管道風險管理手冊》中介紹的管道風險評估的專家評分模型及評估方法被廣泛接受。
20世紀90年代初，管道安全風險評估理論不斷發展，并拓展了管道數據庫、風險評估教育等課題。另外，英國健康與安全委員會研制的MISHAP與TRANSPIPE軟件包，也應用于計算管線的失效風險與評估某地區的個體及公共風險。
我國針對管道安全風險評估的研究工作也日益充實，2000年西南石油學院和中國石油西南分公司聯合研發的“輸氣管線風險評估軟件”，在實際管線上成功進行了全線風險分析與評估，標志著目前國際上通用的評分法已經在我國現役長輸管線上達到實際應用水平。
由于國外輸送管道、介質和我國的有較大差別，我國輸送管道安全風險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險的定量化方向發展。
管道安全評價方法根據用途不同，可分為定性評價法、半定量評價法與定量評價法。但每種方法都有其局限性，都不能涉及所有方面，這就需要在評價過程中，根據歷史評估經驗，對地域和自然環境人文因素各方面的要求綜合考慮，找到影響管道安全運行的主要因素，做到最大化的安全評價。
4.討論與展望
選擇合適的檢測技術與檢測指標，對精準、及時、低成本的管道泄漏檢測至關重要。根據不同的文件和標準，管道泄漏工況及其相應特點如下：
因素
特點
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
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
針對某種檢測技術的評價可歸納為適應性、魯棒性、耐久性、靈敏性、精確度、有效性、誤報率、響應時間、定位精度、經濟性、維護性與識別能力。管道泄漏檢測/檢測系統的性能指標如下：
性能指標
闡釋說明
適應性
對于不同的環境、傳輸介質和檢測對象，具有一定的適應能力，并能夠通過調整自身性能，完成既定任務。
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準范圍；
②對于泄漏監測系統，在工作狀況和數據異常的情況下，可連續工作或提供有用信息。
可靠性
當運行在設定范圍內，泄漏監測系統可精確檢測管道泄漏的能力（泄漏報警率、誤報率）。
靈敏度
①對于泄漏檢測工具，指對輸入信號變化的響應程度，儀器的最小測量能力；
②對于泄漏監測系統，指系統檢測和響應時間的綜合測量。
準確性
①對于泄漏檢測工具，指設備的精確性；
②對于泄漏監測系統，指泄漏報警、泄漏位置及泄漏量的準確評估。
有效性
連續工作的能力
誤報率
運行錯誤或設備錯誤導致的泄漏檢測準確性
響應時間
從開始發生泄漏到檢測到泄漏的時間
定位能力
泄漏定位的準確性
經濟性
泄漏檢測系統的構建、運行及維護成本
維護能力
當系統出現故障，是否能夠快速修復的能力
識別能力
鑒別干擾、壓力調節、泵啟停與發生泄漏的能力
選擇檢漏方法時，除了要考慮其經濟性外，還必須對靈敏度、響應時間、檢測要求等作全面評價，使所選的檢漏方法既滿足檢漏要求，又經濟合理。
近年來管道泄漏檢測的相關標準日益完善。然而，在目前來看，標準的建立仍然存在檢測技術單一、覆蓋范圍窄等問題。隨著越來越多的管道進入老化階段，對于管道的泄漏檢測與定位技術提出了更高要求。因此，筆者預測未來檢測技術有以下發展趨勢：
1.從近年來檢測技術的發展來看，更多的檢測技術不限于使用單一方法。因此，未來泄漏檢測技術將是多領域、多技術的相互補充結合，需要結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.隨著計算機水平的不斷提高和人工智能的不斷發展，檢測技術將更加智能化和自動化，檢測數據可以自動判斷和預警泄漏故障。
3.提高小泄漏檢出率仍是泄漏檢測技術的難點，因此提高設備的靈敏度和泄漏檢測技術的準確性仍然是主流方向。
4.分布式光纖檢測技術具有良好的應用效果。然而，在多點檢測、耐環境性、提高定位精度和自動識別等方面仍有改進空間。
5.管道檢測是管道安全體系的重要組成部分，應盡快采取有效措施，制定管道檢測規范，建立完整的管道安全保證體系，并依此有計劃有步驟地對管道實施智能內檢測，保證管道安全平穩運行。
來源：無損檢測NDT
