第一篇：油氣管道風險評估質量評價技術分析論文

摘要：掌控事故風險大小已經成為油氣管道完整性管理的一個重要本質特性，而風險估測數據的正確性也成了油氣管道管理完整性決策的直接影響因素。因此，以估測風險對管道管理的沖擊與認識工作意義為基礎，對評測油氣管道管理質量做出新的評價制度，也是從技術層面提供一種新的解決思路。對油氣管道產生影響的最主要的有如下四個方面的因素，人為因素、物為因素、工程方面與管理方面的因素，從主次上看，這四個因素屬于客觀方面的外部因素。需要重點研究的是對油氣管道風險評測質量方面所用到的方法，方法需要有簡單和易于操作的特點。本文從嶄新的出發點闡述對提升油氣管道風險評測的正確性技術路徑，對改進我國這方面的技術管理起到一些參照的作用。

關鍵詞：油氣管道管理；風險評測；指標體系；質量；因素

針對事故嚴重程度的預先性掌控成為油氣管道管理的一個根本性特點，而對事故發生因素的辨別與對事故風險的估測是油氣管道管理的核心環節。對油氣管道的事故評測是對油氣管道安全的一個重要工作，這個評測的結果將從根本上影響到對油氣管道管理的決策，以及這個決策所包含的科學性。在以往的工作中，人們關注的焦點都在怎樣估測油氣管道事故的危險程度，而忽略了這個估測本身的質量問題。目前我國在做這方面研究的只有少數人，而且也只是做了初步的研究，并沒有深入的開展工作。本文的目的便是希望通過這個全新的視角尋找到能夠提升油氣管道事故評測正確性的辦法。

一、事故評估對油氣管道完整性管理的重要作用

油氣管道的完整性管理的主要解釋是油氣管道的負責人或者單位要不間斷的針對管道所面臨的各種危險的原因而做出的評測以及對所得到的評測結果所進行的評價，并且需要對得到的結果準備針對性的對策，保證油氣管道的運行處在可控制可接受的安全范圍中。油氣管道完整性的管理工作大致分為如下幾個部分：采集數據；高風險區辨別；風險危險度的評測；完整的評價；維護與效果的評價。風險危險程度的評測是這其中最主要的部分。從油氣管道完整性管理的主要技術程序中不難看出，能夠最快的識別威脅到油氣管道安全的危險源，周期性的對管道進行危險性評測并及時發布針對評測的評價結果已經成為完整性管理的重要工作。國內外的多家油氣管道公司的實踐結果也從另一方面給出了強有力的證明。能準確的辨別出對油氣管道存在威脅的危險元素，才會使針對此方面問題的決策不至于缺乏針對性。只有做到準確的評估油氣管道存在的危險，加強完整性工作的認識，才能體現出完整性管理的真正理念。

二、影響油氣管道事故評測評價的幾大原因

對油氣管道事故評測的結果造成影響的原因有很多，我們不可能將這些原因全部歸入到對評測評價的考慮中，這樣做的直接的后果就是加大評價成本，造成沒有必要的浪費，這種做法也是人們不能接受的。依照油氣管道事故評測評價的工作程序，本著經濟為本的原則，本文將這些因素分為四個類別：人為因素；物為因素；工程因素；管理因素。如下將分別介紹：人為因素：人作為整個社會活動的主體，是創造工程，實現結果的關鍵所在，當然了也是引發事故的重要因素。對于油氣管道潛在威脅的重要參與者，能夠對工作構成威脅的因素主要在于人的弱點，比如記憶力，注意力與反應能力，還有對整個工作的掌控能力，張玉輝中國石油天然氣股份有限公司管道大連輸油氣分公司116100此外還與人的工作經驗與敬業精神存在聯系。物為因素：除了人為的因素之外，對油氣管道事故評測的評價造成影響最大的應該是物為因素了。工程的好壞很大的關系是參與工程建設物資的優劣，這也直接影響了工程的安全性。對于油氣管道方面的影響物為的因素主要表現在針對油氣管道的評測之前，針對物為因素的研究主要在事故評測的組織與準備中。工程因素：可以從兩個方面分析，技術質量與功能質量。技術質量可以把對事故評測項目分為開展前、中、后三個部分，更加細化的對工程進行分析。而功能質量方面的因素則是從油氣管道事故評測的服務質量上面與感知角度上入手，針對這兩方面進行專業性的分析與研究，結果一定要全面透徹。管理因素：在整個針對油氣管道事故評測評價的過程中，管理的因素可以說隨著整個過程而存在，它對整個工作的影響也是不容忽視的。具體的影響因素大體可以分為如下三點：評測人員或者單位的專業資質與職業道德；針對評測項工程的組織與管理；在評測過程中產生的交互性作用的處理。

三、油氣管道事故評測的評價原理與流程

針對事故評測的評價原理目前通用的是這兩個，一是相關原理；二是類推與概率的推斷原理。相關原理的解釋是通過對整個油氣管道系統的數據進行全面的分析，結合以往的數據構建一個因變量與自變量之間的數學模型，通過構建的這個模型進行內在聯系的解釋。第二個的解釋主要是從兩個或者多個類似的事故中尋找規律，依照事故的先導規律而對相似事故的發展進行推導，從而得出其中的規律，進而對其概率進行推論，之所以要對油氣管道風險評測的質量實行評價，最根本的目的還是檢驗對事故評測的結果的可靠性。參照國家生產監督管理局所頒布的《安全評價通則》等法律文獻，以及已經日趨成熟的油氣管道事故評測技術程序，形成一套新的專門針對事故評測質量評價的程序。大概分如下四個步驟：對評價的準備；對評價所產生的影響的識別與分析；形成評分體系，針對結果提出建議，保證改善質量與對策的把控；編寫專業報告，對各項工作進行跟蹤性整理。

四、結語

本文主要從四個方面（對油氣管道管理產生影響的：人為因素，物為因素，工程因素，管理因素四個方面）研究分析了對油氣管道風險評測方面產生影響的客觀性的外因以及針對評測質量評價的辦法，為完善與改進原有的事故評測指標做出一些解釋，并為實現新的解決辦法提供自己的思路。通過對工程設計的油氣管道事故評測的評價程序與真實案例的驗證，更加有利的說明了此質量評價技術的操作實用性。

參考文獻:

[1]馬思平,張宏,魏萍,等.靖邊氣田在役天然氣管線完整性管理體系的建立[J].石油與天然氣化工,2011,40(4):424-428.[2]馬發明,佘朝毅,郭建華.四川盆地高含硫氣井完整性管理技術與應用----以龍崗氣田為例[J].天然氣工業,2013,33(1):122-127.[3]趙忠剛,馬榮毅,曹曉燕.質量評價技術在管道風險評估上的創新應用[J].石油工業技術監督,2011,27(9):39-42.[4]中華人民共和國標準化委員會.AQ8001-2007安全評價通則[S].北京:煤炭工業出版社,2007.

第二篇：油氣管道無損檢測技術

油氣儲運前言知識講座

油氣管道無損檢測技術

管道作為大量輸送石油、氣體等能源的安全經濟的運輸手段,在世界各地得到了廣泛應用,為了保障油氣管道安全運行,延長使用壽命,應對其定期進行檢測,以便發現問題,采取措施。

一、管道元件的無損檢測

（一）管道用鋼管的檢測

埋地管道用管材包括無縫鋼管和焊接鋼管。對于無縫鋼管采用液浸法或接觸法超聲波檢測主要來發現縱向缺陷。液浸法使用線聚焦或點聚焦探頭,接觸法使用與鋼管表面吻合良好的斜探頭或聚焦斜探頭。所有類型的金屬管材都可采用渦流方法來檢測它們的表面和近表面缺陷。對于焊接鋼管，焊縫采用射線抽查或100 %檢測，對于100 %檢測，通常采用X射線實時成像檢測技術。

（二）管道用螺栓件

對于直徑> 50 mm 的鋼螺栓件需采用超聲來檢測螺栓桿內存在的冶金缺陷。超聲檢測采用單晶直探頭或雙晶直探頭的縱波檢測方法。

二、管道施工過程中的無損檢測

（一）各種無損檢測方法在焊管生產中的配置

國外在生產中常規的主要無損檢測配置如下圖一中的A、B、C、E、F、G、H工序。我國目前生產中的檢測配置主要崗位如下圖中的A、C、D、E、F、G、H工序。

油氣儲運前言知識講座

圖一 大口徑埋弧焊街鋼管生產無損檢測崗位配置

（二）超聲檢測

全自動超聲檢測技術目前在國外已被大量應用于長輸管線的環焊縫檢測，與傳統手動超聲檢測和射線檢測相比，其在檢測速度、缺陷定量準確性、減少環境污染和降低作業強度等方面有著明顯的優越性。

全自動相控陣超聲檢測系統采用區域劃分方法，將焊縫分成垂直方向上的若干個區，再由電子系統控制相控陣探頭對其進行分區掃查，檢測結果以雙門帶狀圖的形式顯示，再輔以TOFD(衍射時差法)和B掃描功能，對焊縫內部存在的缺陷進行分析和判斷。

全自動超聲波現場檢測時情況復雜，尤其是軌道位置安放的精確度、試塊的校準效果、現場掃查溫度等因素會對檢測結果產生強烈的影響，因此對檢測結果的評判需要對多方面情況進行綜合考慮，收集各種信息，才能減少失誤。

（三）射線檢測

射線檢測一般使用X 射線周向曝光機或γ射線源，用管道內爬行器將射線源送入管道內部環焊縫的位置，從外部采用膠片一次曝光，但膠片處理和評價需要較長的時間，往往影響管道施工的進度，因此，近年來國內外均開發出專門用于管道環焊縫檢測的X 射線實時成像檢測設備。

油氣儲運前言知識講座

圖二 管道環焊縫自動掃描X射線實時成像系統

圖二為美國Envision公司生產的管道環焊縫自動掃描X射線實時成像系統，該設備采用目前最先進的CMOS成像技術，用該設備完成Φ 609mm(24 in)管線連接焊縫的整周高精度掃描只需1～2 min，掃描寬度可達75 mm，該設備圖像分辨率可達80μm，達到和超過一般的膠片成像系統。

（四）磁粉檢測

磁粉檢測的基礎是缺陷處漏磁場與磁粉的磁相互作用。鐵磁性材料或工件被磁化后，由于不連續性的存在，使工件表面或近表面的磁力線發生局部畸變而產生漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合適光照下目視可見的磁痕，從而顯示出不連續性的位置、形狀和大小。

國內很少對焊管坡口面進行磁粉檢測。國外使用的自動檢測系統，主要采用熒光磁懸液濕法檢測。自動磁粉檢測設備采用磁化線圈在鋼管壁厚方向對坡口面局部磁化，同時在坡口表面噴灑熒光磁懸液，憑借在該部位裝置的高分辨率攝像系統，將磁化、磁懸液噴灑區域的影像傳輸在旁邊的監視屏上，操作人員監視屏幕，就可以及時發現磁痕影像，找出缺陷。

磁粉檢測適用于檢測鐵磁性材料表面和近表面的缺陷，因此對于奧氏體不銹鋼和有色金屬等非鐵磁性材料不能用磁粉檢測的方法進行探傷。由

油氣儲運前言知識講座

于馬氏體不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼具有磁性，因此可以進行磁粉檢測。磁粉檢測可以發現表面和近表面的裂紋、夾雜、氣孔、未熔合、未焊透等缺陷，但難以發現表面淺而寬的凹坑、埋藏較深的缺陷及與工件表面夾角極小的分層。

三、鋼質管道管體無損檢測技術

鋼質管道管體的無損檢測，主要就是管體的完整性（如剩余壁厚、管道缺陷、表面腐蝕形態、腐蝕產物類型、腐蝕深度等）檢測。表一列出了目前常用的管道檢測技術及其檢測內容。

表一 管道檢測技術分類

（一）彈性波檢測技術

彈性波檢測是利用管道泄漏引起的管道內壓力波的變化來進行診斷定位，一般可分為聲波、負壓力波和壓力波三種。其主要工作原理是利用安置好的傳感器來檢測管道泄漏時產生的彈性波并進行探測定位。這種技術的關鍵是區分正常操作時和發生泄漏時的彈性波。目前有兩種方法，一

油氣儲運前言知識講座

種是利用硬件電路的延時來進行信號過濾，另一種是結合結構模式識別和神經網絡來區分正常操作時和發生事故時產生的不同波形，從而更好地監測管道的運行。

（二）漏磁通檢測技術

漏磁式管道腐蝕檢測設備的工作原理是利用自身攜帶的磁鐵，在管壁圓周上產生一個縱向磁回路場。如果管壁沒有缺陷，則磁力線封閉于管壁之內，均勻分布。如果管內壁或外壁有缺陷，則磁通路變窄，磁力線發生變形，部分磁力線將穿出管壁產生漏磁。漏磁檢測原理圖三所示。

圖三 漏磁檢測原理

漏磁場被位于兩磁極之間的緊貼管壁的探頭檢測到，并產生相應的感應信號。這些信號經濾波、放大、模數轉換等處理后被記錄到檢測器上的存儲器中，檢測完成后，再通過專用軟件對數據進行回放處理、判斷識別。

從整個檢測過程來說，漏磁檢測可分為圖四所示的四個部分：

圖四 漏磁檢測流程圖

漏磁檢測技術的優點：（1）易于實現自動化；較高的檢測可靠性；（2）可以實現缺陷的初步量化；（3）在管道檢測中，厚度達到30mm的壁厚范

油氣儲運前言知識講座

圍內，可同時檢測內外壁缺陷；（4）高效，無污染，自動化的檢測可以獲得很高的檢測效率。

漏磁檢測技術的局限性：（1）只適用于鐵磁材料；（2）檢測靈敏度低；（3）缺陷的量化粗略；（4）受被檢測工件的形狀限制由于采用傳感器檢測漏磁通，漏磁場方法不適合檢測形狀復雜的試件；（5）漏磁探傷不適合開裂很窄的裂紋，尤其是閉合型裂紋；（6）不能對缺陷的類型或者缺陷的嚴重程度直接作定量性的分析。

（三）超聲波檢測技術

管道超聲檢測是利用現有的超聲波傳感器測量超聲波信號往返于缺陷之間的時間差來測定缺陷和管壁之間的距離；通過測量反射回波信號的幅值和超聲波探頭的發射位置來確定缺陷的大小和方位。

圖五為超聲波檢測原理圖, 圖中Wt代表管道正常壁厚, SO代表超聲波探頭與管道內表面間的標準位移。

圖五 超聲波檢測原理圖

超聲波檢測技術的優點：（1）檢測速度快，檢測成本低；（2）檢測厚度大，靈敏度高；（3）缺陷定位較準確；（4）對細微的密閉裂紋類缺陷靈

油氣儲運前言知識講座

敏度高。

超聲波檢測的缺點：（1）由于受超聲波波長的限制，該檢測法對薄管壁的檢測精度較低，只適合厚管壁，同時對管內的介質要求較高；（2）當缺陷不規則時，將出現多次反射回波，從而對信號的識別和缺陷的定位提出了較高要求；（3）由于超聲波的傳導必須依靠液體介質，且容易被蠟吸收，所以超聲波檢測器不適合在氣管線和含蠟高的油管線上進行檢測，具有一定局限性。

（四）電磁超聲檢測

電磁超聲技術（EMAT）是20世紀70年代發展起來的無損檢測新技術。這一技術是以洛侖茲力、磁致伸縮力、電磁力為基礎，用電磁感應渦流原理激發超聲波。

電磁超聲的發射和接收是基于電磁物理場和機械波振動場之間的相互轉化，兩個物理場之間通過力場相互聯系。從物理學可知，在交變的磁場中，金屬導體內將產生渦流，同時該電流在磁場中會受到洛侖茲力的作用，而金屬介質在交變應力的作用下將產生應力波，頻率在超聲波范圍內的應力波即為超聲波。與之相反，該效應具有可逆性，返回聲壓使質點的振動在磁場作用下也會使渦流線圈兩端的電壓發生變化，因此可以通過接收裝置進行接收并放大顯示。人們把用這種方法激發和接收的超聲波稱為電磁超聲。

與傳統壓電超聲換能器相比，EMA的優點主要有：（1）非接觸檢測，不需要耦合劑；（2）可產生多種模式的波，適合做表面缺陷檢測；（3）適合高溫檢測；（4）對被探工件表面質量要求不高；（5）在實現同樣功能的油氣儲運前言知識講座

前提下，EMAT探傷設備所用的通道數和探頭數都少于壓電超聲；（6）發現自然缺陷的能力強，對不同的入射角有明顯的端角反射，對表面裂紋檢測靈敏度較高。

EMA的缺點：（1）EMAT的換能效率要比傳統壓電換能器低20—40dB；（2）探頭與試件距離應盡可能小；（3）EMAT僅能應用于具有良好導電性能的材料中。

（五）渦流檢測技術

渦流檢測技術是目前采用較為廣泛的管道無損檢測技術，其原理為：當一個線圈通交變電時，該線圈將產生一個垂直于電流方向（即平行于線圈軸線方向）的交變磁場，把這個線圈靠近導電體時，線圈產生的交變磁場會在導電體中感應出渦電流（簡稱渦流），其方向垂直于磁場并與線圈電流方向相反。導電體中的渦流本身也要產生交變磁場，該磁場與線圈的磁場發生作用，使通過線圈的磁通發生變化，這將使線圈的阻抗發生變化，從而使線圈中的電流發生變化。通過監測線圈中電流的變化（激勵電流為恒定值），即可探知渦流的變化，從而獲得有關試件材質、缺陷、幾何尺寸、形狀等變化的信息。

渦流檢測技術可分為常規渦流檢測、透射式渦流檢測和遠場渦流檢測。常規渦流檢測受到趨膚效應的影響，只適合于檢測管道表面或者亞表面缺陷，而透射式渦流檢測和遠場渦流檢測則克服了這一缺陷，其檢測信號對管內外壁具有相同的檢測靈敏度。其中遠場渦流法具有檢測結果便于自動化檢測(電信號輸出)、檢測速度快、適合表面檢測、適用范圍廣、安全方便以及消耗的物品最少等特點，在發達國家得到廣泛的重視，廣泛用于在油氣儲運前言知識講座

用管道的檢測。

渦流檢測技術的優點：（1）檢測速度高，檢測成本低，操作簡便；（2）探頭與被檢工件可以不接觸，不需要耦合介質；（3）檢測時可以同時得到電信號直接輸出指示的結果，也可以實現屏幕顯示；（4）能實現高速自動化檢測，并可實現永久性記錄。

渦流檢測技術的缺點：（1）只適用于導電材料，難以用于形狀復雜的試件；（2）只能檢測材料或工件的表面、近表面缺陷；（3）檢測結果不直觀，還難以判別缺陷的種類、性質以及形狀、尺寸等；（4）檢測時受干擾影響的因素較多，易產生偽顯示。

（六）激光檢測技術

激光檢測系統主要包括激光掃描探頭、運動控制和定位系統、數據采集和分析系統三個部分，利用了光學三角測量的基本原理。與傳統的渦流法和超聲波法相比，激光檢測（或輪廓測量）技術具有檢測效率高、檢測精度高、采樣點密集、空間分辨力高、非接觸式檢測，以及可提供定量檢測結果和提供被檢管道任意位置橫截面顯示圖、軸向展開圖、三維立體顯示圖等優點。

但是激光檢測方法只能檢測物體表面，要全面掌握被測對象的情況，必須結合多種無損檢測方法，取長補短。

（七）管道機器人檢測技術

管道機器人是一種可在管道內行走的機械，可以攜帶一種或多種傳感器，在操作人員的遠端控制下進行一系列的管道檢測維修作業，是一種理想的管道自動化檢測裝置。

油氣儲運前言知識講座

一個完整的管道檢測機器人應當包括移動載體、視覺系統、信號傳送系統、動力系統和控制系統。管道機器人的主要工作方式為: 在視覺、位姿等傳感器系統的引導下，對管道環境進行識別，接近檢測目標，利用超聲波傳感器、漏磁通傳感器等多種檢測傳感器進行信息檢測和識別，自動完成檢測任務。其核心組成為管道環境識別系統（視覺系統）和移動載體。目前國外的管道機器人技術已經發展得比較成熟，它不僅能進行管道檢測，還具有管道維護與維修等功能，是一個綜合的管道檢測維修系統。

四、管道外覆蓋層檢測技術

（一）PCM檢測法

PCM（多頻管中電流檢測法）評價的核心是遙控地ICI電流信號的張弱來控制發射到管道表ICI的電流，通過檢測到的電流變化規律，進而判斷外防腐層的破損定位與老化程度。加載到管道上的電流會產生相應的電磁場，磁場張弱與加載電流的大小成正比，同時隨著傳輸距離增大，電流信號逐漸減小。當管道外涂層有破損時，電流通過破損點流向大地，該點處的電流衰減率突然增大，可判定外涂層破損點的位置。

但PCM法對較近的多條管道難以分辨、在管道交叉、拐點處及存在交流電干擾時，測得數據誤差大。

（二）DCVG檢測技術

DCVG（直流電壓梯度測試技術）的原理是對管道上加直流信號時，在管道防腐層破損裸漏點和土壤之間會出現電壓梯度。在破損裸漏點附近部位，電流密度將增大，電壓梯度也隨著增大。普遍情況下，裸漏面積與電

油氣儲運前言知識講座

壓梯度成正。直流電壓梯度檢測技術就是基于上述原理的。

在用DCVG測量時，為了便于對信號的觀察和解釋，需要加一個斷流器在陰極保護輸出上。測量過程中，沿管線以2m的間隔在管頂上方進行測量。

DCVG的優點為能準確地測出防腐層的破損位置，判斷缺陷的嚴重程度和估計缺陷大小，之后根據檢測結果提供合理的維護和改造建議；測量操作簡單，準確度高，在測量過程中不受外界干擾，幾乎不受地形影響。缺點在于整個過程需沿線步行檢測，不能指示管道陰極保護的效果和涂層剝離；環境因素會引起一定誤差，如雜散電流、地表土壤的電阻率等。

（三）Pearson檢測法

Pearson檢測法（皮爾遜檢漏法）的原理是對管道施加交流信號，此信號會通過管道防腐層的破損點處流失到土壤中，因此距離破損點越遠，電流密度越小，破損點的上方地表形成一個交流電壓梯度。檢測過程中，兩位測試員相距3~6m，腳穿鐵釘鞋或手握探針，將各探測的的電壓信號發回接收裝置，信號經濾波、放大，即能得到檢測結果。

Pearson檢測法是目前國內最常用的檢測技術，其優點是：（1）有較成熟的使用經驗，并且檢測速度較快，能沿線檢測防腐層破損點和金屬物體；（2）能識別破損點大小，還能測到微小漏點，長輸管道的檢測與運行維護中有良好的使用反饋。

Pearson檢測法的不足之處在于，（1）整個檢測過程需步行；（2）不能指明出缺陷的損壞程度；（3）對操作者的技能求高；（4）在水泥或瀝青地面上檢測接地困難。

油氣儲運前言知識講座

（四）標準管/地（P/S）電位測試法

標準管/地（P/S）電位測試法的原來是采用萬用表來測接地Cu/CuS04電極與管道表ICI某監測點之間的電位，通過電位與距離構成的曲線了解電位的分布，把當前電位與以往電位區別開來，可用檢測來的陰極保護電位來判定是否對管道外涂層起保護作用。

目前,地面測量管道保護電位的通用方法就是標準管/地電位測試法，其優點是無需開挖管道、現場取得數據容易、檢測速度快(每天10~50km)。一般情況,每隔1km左右設一個測試樁，所以這種方法只能總體評估這一管段的防腐層，不能詳細地評價防腐層缺陷，不能確定防腐層的缺陷位置以及缺陷的分布情況。故此方法不適合用于無陰極保護或測試樁的管道。

第三篇：中外油氣管道技術差距對1

中外油氣管道技術差距對比

本文由【能源雜志】推薦

文/續理等

中石油管道局專家委員會秘書長

中國的長輸管道建設是從1970 年東北“八三”會戰開始的，目前已有40多年的歷史。近15年來，隨著管道建設高潮的持續，中國管道建設的水平在技術工作者孜孜不倦地努力奮斗下，在不斷引進消化吸收國外的先進經驗和設備并總結自身經驗和科研成果的基礎上，得到了較好較快的提高，特別是從西氣東輸一線建設開始逐漸從世界長輸管道建設技術的追隨者，成長為領跑者，在向世界先進技術水平的學習過程中得到了長足的進步。在長輸管道建設的引領下，中國從鋼材冶煉、管材及管道元件、施工裝備的制造到集成化撬裝式泵站設備研制、壓縮機國產化以及現場施工安裝技術、焊接技術等都得到了前所未有的發展。現已擁有了先進的管道設計、施工、運行和維修的成熟經驗，躋身于世界管道大國。油氣管道運輸業已經成為中國七大交通運輸業之中的一個重要行業。

欲使中國的長輸管道建設再上一個新臺階，真正成為全球管道建設水平的領跑者，仍然任重道遠，為確定我們技術進步和攻關的方向，現將國外的施工專業水平和中國的施工水平進行一些比對，以供參考。

一、國外管道技術的發展特點

據當前數據所示，截至2003 年底，全世界油氣管道干線長度已超過230 萬km，其中美國的輸油管道已超過29萬km，輸氣管道已超過30萬km。其主要特點如下。

1.管徑大

國外干線天然氣管道直徑一般在1000mm 以上，例如前蘇聯通往歐洲的干線天然氣管道直徑為1420mm，著名的阿意輸氣管道直徑為1220mm。

2.輸氣壓力高

目前，西歐和北美地區的天然氣管道壓力普遍都在10MPa 以上，阿意輸氣管道最高出站壓力達21MPa（穿越點處），挪威Statepipe管線輸氣壓力為13.5MPa，新近建成的Alliance管道最大許用運行壓力為12MPa。

3.廣泛采用內涂層減阻技術 為提高輸送能力，國外的輸氣管道一般都采用內涂層技術，采用內涂層后一般能提高輸氣量 6 % ～10%，同時還可有效地減少設備的磨損和清管次數，延長管線的使用壽命。

4.管材性能好

國外的制管技術發展較快，都在提高管道韌性、增大壁厚等方面有所改進，X100級、X120級管材都有，而且已投入試驗和運行。

5.調峰技術完善

為保證可靠、安全、連續地向用戶供氣，發達國家都采用金屬儲氣罐和地下儲氣庫進行調峰供氣。目前，西方國家季節性調峰主要采用孔隙型和鹽穴型地下儲氣庫，而日調峰和周調峰等短期調峰則多利用管道末端儲氣、地下管束儲氣來實現。天然氣儲罐以高壓球罐為主，國外球罐最大幾何容積已達5.55萬km。

6.壓縮機組功率普遍提高

國外長輸管道的壓氣站廣泛采用回熱循環燃氣輪機，用燃氣輪機提供動力或發電。國外干線輸氣管道壓縮機組普遍采用大功率，例如俄羅斯Gazprom 天然氣公司壓縮機站單套壓縮機平均功率都在10MW 以上，歐美國家也是如此，像美國通用電器公司（GE）生產的MS300 型回熱循環式燃氣輪機額定功率為10.5MW，LM2500 型功率為22MW，MS5000 型為24MW。

采用燃氣輪機回熱循環及聯合循環系統收到很好的節能效果，如著名的阿意輸氣管道對Messina 壓氣站的燃氣輪機組進行改造，采用回熱聯合循環系統后，每臺燃氣輪機的綜合熱效率由原來的36.5％上升到 47.5％。國外還廣泛采用壓縮機的機械干密封、磁性軸承和故障診斷等新技術，不僅可以延長軸承的使用壽命，取消潤滑油系統，降低壓縮機的運行成本，而且還可以從根本上提高機組的可靠性和完整性。7.管道施工技術不斷進步

國外管道施工技術的進步主要表現在新的、適宜于管道建設的設備和機具及施工技術不斷有新的突破，而且在功能細分上不斷有發展，幾乎每一種施工設備和機具都有改進。例如，國外將巖石開溝機小型化，機體寬度只有1.8m，可以在溝下開溝作業，并且能將巖石粉碎以便回填時使用；定向鉆的綜合配套鉆具多樣化，令人目不暇接，并且有盾構機頭或正擴鉆頭直接與穿越管道相連，進行穿越施工。對于每種不同的地質條件，都有相應的鉆具配套和工藝。凍土地帶、山區、熱帶雨林等也都有相應先進的施工裝備與技術。

8.地質勘探技術不斷深化

國外在長輸管道建設中，其地質勘探技術也在不斷深化，采用了多樣地球物理勘探技術，使地質勘探更為精準，施工有切實保障。

上述 8 個方面，有的，中國長輸管道建設中已有實現和應用；有的，已列入待建管道的建設計劃之中。

二、中國管道建設上的差距和需要努力的目標

從國外管道建設的特點來看，中國的管道建設已基本達到了國際先進水平的要求，差距幾近于無，在某些方面我們還走在了前邊，如X100 級鋼管也有了產品；西氣東輸二線管道直徑達到了1219mm，輸送壓力已達12MPa；準備建設的西三線準備對X90～X100 鋼級的管材進行試驗和短距離的敷設；準備建設的西四線、西五線將采用直徑1422mm、鋼級X80 鋼管，輸送壓力為 12MPa。在這些工程建設中引進和自主研發大量的新技術，必將成為世界管道建設新技術的展示舞臺。但在細微之處，仍然存在相當的差距，具體如下。

1.施工與設計規范 中國的管道建設是以歐美管道建設水平為樣板，建設標準是從美國的ASME、ASTM、API 等標準轉化而來，局部參照了俄羅斯、日本、德國等標準。美國的長輸管道是以ASME B 31.4（液態烴和其他液體管線輸送系統）、ASME B 31.8（輸氣和配氣管道系統）、ASMEB 31.3（工藝管道）為原則性標準，內容涵蓋設計、施工和搶維修；以API 為支持性標準，以ASTM 系列標準為方法標準，形成的長輸管道標準框架。

中國的長輸管道標準在編制過程中經歷了歐美標準等同采用、等效采用和修改采用的過程，建立了中國長輸管道從設計到施工到搶維修的整體過程的國家標準框架，以《中華人民共和國石油天然氣管道保護法》為基礎，配套壓力管道各項政府法規和設計、施工、檢驗、運營及搶維修系列標準，形成了具有操作要求、工序控制、質量控制、現場監理和竣工驗收等極具有中國特色的長輸管道標準體系。

通過從事管道建設標準編制的技術工作者的努力，以及編制標準中汲取現場的經驗、驗證和科研的進步成果，使中國的長輸管道標準有了自己的特色，特別是在操作環節上的控制、設備機具的使用要求、安全措施上的強制規定等對長輸管道的技術進步、質量控制起到了好的作用；也為出國從事管道施工的隊伍能夠很好執行國外標準奠定了基礎。

目前已編制完成的雙語版中緬管道（境外段）施工標準，由參加施工的印度管道公司實施。第一次外國公司在國外施工執行的是中國的標準，并且反饋意見良好。在這些標準的編寫過程中，取得的經驗一是要與國際先進標準技術參數對標看齊；二是要汲取我們在管道建設中有益的經驗和失誤的教訓，借此形成具有自己特色的標準。

但目前標準中仍然存在不盡人意之處，存在的主要問題是：

（1）設計與施工標準之間的相互關系中仍存在有不聯系、不相關、總體水平與國際先進水平不一致的地方，如：設計要求的焊接合格標準是采用JB/T4730—2005《承壓設備無損檢測》，而施工規范采用的合格標準為SY/T4109—2005《石油天然氣鋼質管道無損檢測》，在管道安裝中產生較大矛盾。（2）管道穿越的地質勘探的設計勘察要求與施工過程需求的勘察要求不一致，穿越出現問題時，責任不清，應當增加物探的相關內容。

（3）無損檢測中如何進一步加強現場金口焊接的質量控制也是亟待解決的問題。

（4）試壓過程中是否進行站間的嚴密性試驗，以避免諸如西氣東輸一線、二線出現的投產后可能出現的泄漏事故。

（5）液體管道試壓壓力結合操作壓力進行管道試壓分段要求等。

（6）在試壓用水條件不具備或在寒冷的冬季如何突破氣壓試壓的禁區。

（7）目前最新的技術和科研成果還沒有納入管道標準。有些標準的指標明顯低于國際標準，如管道測徑的指標，國際標準為管道直徑的 94%，而國內標準僅為 90%。

（8）管道跨越施工規范內容偏于簡單，不能有效地指導施工。

（9）陰極保護的設計標準沒有進行修訂。

現有的標準仍有許多值得推敲、商榷和需要改進的地方，如防腐補口的剝離強度指標爭議較大，一些標準不能涵蓋現場需要。如此種種，需要我們下氣力改進。但目前標準的編寫一般都是技術人員利用業余時間完成，沒有經費，也沒有編寫的工作時間，在此種條件下，出一個高質量的標準，困難很大。

建議管道建設要進一步重視標準的編寫工作，下大氣力展開標準工作的研究與國外先進水平的比對，給予標準以科研項目的待遇，以期編寫出更為適用的管道建設的設計、施工、防腐及自動化控制的規范和標準。

2.施工裝備

目前，中國管道建設中一般裝備都實現了國產化，并且已銷往國外，專用的管道裝備如吊管機、焊接工程車、坡口機、對口器、內焊機、雙頭外焊機都可與國外同類設備相媲美。

但目前為止，很多方面仍然存在問題，如管道頂管設備較為落后、盾構設備、定向鉆設備等與國外先進設備相比仍存在相當的差距。中國石油天然氣集團公司正重點突破海洋業務，準備敷設深港管道，其中有一段海底管道建設，但技術、裝備準備滯后，需加快準備與實施。

建議針對世界管道裝備進行系統研究，特別對影響工程急需的管道施工裝備進行研究，對相應配套的每一施工的細節和環節進行過細研究，從細節上下功夫。如具有曲線頂管功能的頂管機、定向穿越中的不良地層的隔離處理、定向穿越中機具和施工技術的細化、管道環焊縫用的多頭焊機、海底管道混凝土加重層配重管涂敷作業線等，這些都應盡早開展研究，以解決中國在管道施工上的短板和瓶頸。

在現有條件下，建議是否可以開展研制陸上敷設管道的綜合大型設備，類似鋪管船的結構，可以把雙管焊接預制、現場焊接、無損檢測、補口、下溝成為車間作業，對于現場的施工方式進一步簡化（如布管、施工作業帶修筑、對口、下溝等方式簡化），大量的施工裝備可以節省，施工人員縮減，效率大大提高，克服氣象帶來的施工影響。

此項科研工作的實施，將會從根本上改變管道敷設的傳統觀念，也使管道建設實現高質量的車間化作業。這個項目可以集中中國石油管道施工研究力量和已有成果，如果該項目能夠上去，中國在世界的管道業上可以成為真正意義上的巨擘。

3.施工技術 中國的長輸管道目前正在進行大口徑、高壓力、高鋼級的施工建設研究，正在組織試驗X100 鋼級的管道試驗。針對長輸管道建設的技術進步，作為施工技術方面要解決以下問題：

（1）解決高鋼級管道元件的制造問題；

（2）解決高鋼級條件下管道防腐中的中頻加熱對管道強度性能的影響；

（3）解決現場冷彎管的彎制對形狀和強度的影響；

（4）解決焊材和異種鋼的焊接方法；

（5）解決試壓中的安全問題。

還有諸如凍土地帶的施工技術、山區、水網和沼澤地區施工技術、專用施工機具設備的研制。

特別是將在西氣東輸四線、五線使用直徑為1422mm 的管道，其施工裝備、管道元件制作、定向穿越、線路安裝上仍有許多技術問題需要研究解決。如冷彎管機的設備及模具，大口徑的管道元件的制造模具、設備、工藝，管道的雙管或三管連焊預制，線路施工的工藝及設備，長臂吊管機研制，大口徑管段的定向穿越技術等。建議相關單位盡早組織開展此方面的攻關，列出細項、系統研究，定出專人負責，限期完成，為西氣東輸四線、五線建設做好技術準備和儲備工作。

管道施工建設到今天已不是簡單的密集勞動，而是高科技和精細管理的集合。我們應該有效地積累人才，建立人才施展通道，有效激發人才的智力和激情，為技術人員提供適宜的工作環境、條件的機制。這些措施的有效實施，將為中國真正成為管道建設和管道技術的大國奠定堅實的基礎。

第四篇：淺談油氣長輸管道安裝工程監理質量控制分析

淺談油氣長輸管道安裝工程監理質量控制分析

摘要：隨著社會的發展，各種技術手段也在朝著先進化的方向努力，尤其是對于油氣常輸管道的安裝程序來說，質量控制非常重要。傳統的油氣輸送管道之中，我們通常只注意焊接的端口是否牢固，技術的改變是否有新意等等。而對于工程監理質量控制的分析并沒有進一步的發展。所以本文針對油氣長輸管道的質量問題，對其監管手段進行探討。

關鍵詞：油氣長輸管道；質量；控制分析

前言：油氣長輸管道安裝質量的好壞由很多方面決定，它不僅僅體現在單一的銜接程度上，它對焊接時間、焊接技巧、焊接位置設定都有著很高的要求。這一系列的條件決定了其質量是否過關。要想獲得專業性的監管系統，我們必須嚴格規定焊接的整體流程，使系統內部都受到監控措施的影響。

一、管道焊接質量的控制

（一）對焊接準備工作的控制與監管

對于油氣長輸管道的安裝與監控是一個漫長的過程，我們要利用當前先進的技術，對管道的各方面進行在線監督。首先就是焊接之前的準備工作。監管人員要認真檢查管道的連接端口是否具有金屬光澤，坡度連接處如果顯示金屬光澤，則證明此焊接端口是合格的。反之，則表明焊接處生了鐵銹，要及時進行處理。另外，監督人員還可以通過將焊接表明涂上一層油漆的方式來證明接口的雜質是否清楚徹底。如果清楚徹底，油脂表明是光滑的。反之，油脂表明則是凹凸不平的。對坡口的監督要用實際數據來說明，比如，坡口的規格與標準相符則說明正常，如果出現偏差則要立即改正。最后，焊接環境也有固定的標準，焊接的場地一定要相對寬敞并且干燥，焊接的溫度不能過高，不然會導致危險事故的發生。另外，室外的風速監管人員也要進行控制，保證它始終在工程正常運行的條件下。并且施工人員不能通過變換安裝線路來達到焊接的目的，這是非常危險的[1]。

（二）焊接過程的監控

焊接過程是整個管道建設的關鍵，也是監控最必要的過程。首先焊接方法分為以下幾種：手工焊接、上焊接、下焊接、全自動焊接、人工半自動焊接等等。其中最為重要的就是人工半自動焊接，它既能夠保證施工的效率，也可以人工對焊接速度進行控制。在機器的運行之下，有幾點監管人員要著重注意，對口的連接手段和技術要求。例如：監管人員用兩根管子作為試驗品，將它們故意制造一定的偏差，在錯開的距離不大于50mm的情況下，利用對接口予以糾正。監督人員可以令錯邊產生的距離與管道組的距離保持一致，利用二者的差異來平衡對口間隙，保證焊接的速度與質量。但是監管人員也要注意，對口的焊接平臺不能沒有縫隙也不能使縫隙過大，前者會使焊接端口破裂，后者會使兩管道無法融合。焊接的技術與也包括很多種，分別分為填充、補救、接蓋、根焊幾個方面。除了根焊，其他方式都采用全自動模式，不用監督人員進行管理，所以從這方面我們就可以看出根焊在管道安裝中的重要性。根焊開始工作之前要將管道進行熱度測量，質量監督人員要保證不能過高也不會偏低，三十度以上五十度以下的溫度最為規范。焊工工作完成后要再次加溫對接口的殘渣進行清除，殘渣在高溫的圍繞下回自動脫落，達到清潔維護的目的。焊接完成后，監督人員要反復檢查，以確保工作的合理有效。檢查的內容主要為對口的余溫是否過高、焊接縫隙是否過大、焊接平臺是否潔凈等等。其中最危險的問題就是對口不斷余溫偏高，它會使整個管道將其進行累計，累計到一定程度的時候則會引起爆炸。所以工作人員要將焊接對口管道放置在一個比較潮濕的地方，對連接起點進行打磨，做好質量監督工作[2]。

二、無損檢測的質量控制工作

（一）無損檢測的事前監督

首先我們要了解一下何為“無損檢測”，它是油氣長輸管道安置中最常用的一種檢測方式，以工作人員、機器設備、原材料等物質為中心的整體監督流程。它分為事前、事中、事后三個層面。而對于事前監督，我們主要是對施工的具體方案、圖紙制定進行監管，使施工的方案與實際情況相符合。比如，如果油氣運送管道的安裝比較復雜，圖紙的設計中就要把一些重難點的解決預算突出。對于安全質量的文件，質量監督人員也要檢查它是否齊全。這其中包括各崗位人員的職能分布，各設備的更新折舊程度、場地整體環境的建設是否合理以及用水指標是否規范。水、電是油氣長輸管道的重要環節。如果遇到了暴雨閃電等天氣情況，質量監督人員要著重對這方面進行檢查，編制不同方案的繞環線路，將材料、厚壁等硬性條件與焊接環境對接，估測質量是否存在了一定的風險。其次，要對檢測人員的資格進行評估。比如，我們可以對他們的理論知識與實際運用能力進行考核，看是否滿足監督人員的基本要求。最后，監管人員要對超聲波設備、管道圖像成影機、電子發動機、光纖微波儀器等裝置進行檢查。比如：管道圖像成影機的清晰密度要保持在百分之九十以上，電子發動機的功率要在220伏左右[3]。

（二）無損檢測的事中監督

檢測工作雖然在管理人員的控制下進行，但是難免在中間過程中會出現一些矛盾與問題。監督人員不可能把所有的因素都變成可控性的，一定有些問題是超出我們的預估。首先，要定期核查微波散射線的運行狀態。如果微波發射混亂，那就是檢測機構在進行預警，要針對問題及時采取相應的措施。其次，對管理參數進行監督，正常參數都在40到150之間，一旦大于或者小于這個范圍，監督人員要及時匯報。另外，如果在長輸管道的安裝內部出現了停水、停電等情況，監理人員要在第一時間發現并且停止施工。

監理人員要對各部門管理者的知識水平進行抽查。抽查能夠不給他們準備的時間，真正看出管理者的水平。比如，監理人員為部門管理者準備十道關于焊接方面的理論知識，里面的內容要涵蓋整個安裝系統方式。另外，要對他們的實踐能力進行檢驗，在虛擬操作平臺上進行演練，以免投機取巧者的混入。

在每天工作結束后，監理人員要對設備儀器進行檢查與清點。設備的磨損這就程度直接影響到了整個施工過程的順利性，一旦出現問題極有可能造成停工等情況，影響建設質量。監理人員主要對探測頭、洗片裝置、平片儀器進行檢驗。看探測頭的敏感程度是否依舊，洗片裝置的潔凈度是否在規定的范圍內。他們還要在下班時將各儀器的位置重新擺放，保證儀器放置室內的通風性與干燥性。

（三）無損檢測的事后監督

無損檢測的事后設備主要體現在放射線的超聲報告上。第一，監理人員要保障超聲波報告滲透到了長輸路徑之中，符合長輸路徑最起碼的標準規范，避免偽缺陷情況的出現。第二，對檢測報告進行核查。核查的內容主要包括檢測單據的格式是否正確、里面的內容是否規范、缺陷評估與審核結果是否一致、單據落款是否有單位負責人和項目經理的簽名。最后，要結合檢測報告底片與最初的設計方案進行比對，看這之間容易出現問題的步驟都有哪些，為以后的油氣長輸管道安裝積累經驗。同時還要看設計文件的要求建設隊伍是否都一一執行，規范安裝準則。

結論：綜上所述，對于油氣長輸管道安裝工作的質量監督工作是非常必要的。監督人員應該主要從焊接質量控制和無損檢測兩個方面入手，首先在焊接對口的表面與連接點進行清理維護，其次對運輸設備、運輸人員進行檢查，最后對線路的繞行情況進行預防。所以，油氣長輸管道的安裝質量監督工作不僅能夠使技術人員的手段得到提高，還將危險性扼殺在萌芽之中，讓建造過程中的施工環境變得更加優質，為我國的管道建設水平的增強奠定良好基礎。參考文獻：

[1]成煥佳.石油長輸管道工程項目PMC管理模式應用的風險評價研究[D].武漢科技大學,2012.[2]王佳.阿拉山口—獨山子原油輸送管道工程項目質量管理研究[D].北京工業大學,2014.[3]張寶川,李海娥.油氣長輸管道無損檢測監理及焊接質量控制[J].建設監理,2015,05:74-76.

第五篇：油氣管道泄漏檢測應對事故技術一覽

油氣管道泄漏檢測應對事故技術一覽

2014-04-13 能源情報

能源情報按：先是青島爆燃，接著是蘭州石化管道泄露污染飲用水，都是管道惹的禍。管道安全一向被企業重視，但為何還是屢次出現事故？看看這些檢測泄露的技術吧。

文/蘇欣 中油工程設計西南分公司

油氣長輸管道發生泄漏的原因多種多樣，但大致可以分為：(1)管道腐蝕：防護層老化、陰極保護失效, 以及腐蝕性介質對管道外壁造成的腐蝕和傳輸介質的腐蝕成分對管道內壁造成的腐蝕；(2)自然破壞：由于地震、滑坡等自然災害以及氣候變化使管道發生翹曲變形導致應力破壞；(3)第三方破壞：不法分子的盜竊破壞, 施工人員違章操作, 野蠻施工造成的破壞；(4)管道自身缺陷：包括管道焊接質量缺陷, 管道連接部位密封不良, 未設計管道伸縮節, 材料等原因。油氣管道泄漏不僅給生產、運營單位造成巨大的經濟損失，而且會對環境造成破壞、嚴重影響沿線居民的身體健康和生命安全。檢漏技術發展歷史 國外從上個世紀70年代就開始對管道泄漏檢測技術進行了研究。早在1976年德國學者R.Isermann和H.Siebert就提出以輸入輸出的流量和壓力信號經過處理后進行互相關分析的泄漏檢測方法；1979年Toslhio Fukuda提出了一種基于壓力梯度時間序列的管道泄漏檢測方法；L.Billman和R.Isermann在1987年提出采用非線性模型的非線性狀態觀測器的檢漏方法；A.Benkherouf在1988年提出了卡爾曼濾波器方法；1991 年Kurmer 等人開發了基于Sagnac 光纖干涉儀原理的管道流體泄漏檢測定位系統；1993年荷蘭殼牌(shell)公司的X.J.Zhang提出了統計檢漏法；1999年美國《管道與氣體雜志》報道了一種稱作“紋影”(Schlieren)的技術，即采用空氣中的光學折射成象原理可用于管道檢漏；2001年Witness提出了采用頻域分析的頻域響應法，其基本思想是將管道系統的模型轉換到頻域進行泄漏檢測和定位分析；2003年Marco Ferrante提出了采用小波分析的方法，利用小波技術對管道的壓力信號進行奇異性分析，由此來檢測泄漏。

我國對于管道泄漏技術的研究起步較晚，但發展很快。1988年方崇智提出了基于狀態估計的觀測器的方法；1989年王桂增提出了一種基于Kullback信息測度的管線泄漏檢測方法；1990年董東提出了采用帶時變噪聲估計器的推廣Kalman濾波方法；1992年提出了負壓波法泄漏檢測法；1997, 1998年天津大學分別采用模式識別、小波分析等技術對負壓波進行了很大程度的改進；1997年唐秀家等人首次提出基于神經網絡的管道泄漏檢測模型；1999年張仁忠等提出了壓力點分析(PPA)法和采集數據與實時仿真相關分析法相結合的方法；2000年胡志新等提出了分布式光纖布拉格光柵傳感器的油氣管道監測系統；2002年崔中興等介紹了聲波檢漏法；2003年胡志新提出了基于Sagnac 光纖干涉儀原理的天然氣管道泄漏檢測系統理論模型；2003年潘緯等利用小波分析方法來分析信號的奇異性及奇異性位置,來檢測天然氣管線泄漏；2003年夏海波等提出了基于GPS 時間標簽的管道泄漏定位方法；2004年白莉等提出了一致最大功效檢驗探測泄漏信號；2004年吳海霞等運用負壓波和質量平衡原理,采用模糊算法和邏輯判斷法,利用壓力、流量和輸差三重機制實現了對原油管道的泄漏監測及定位、原油滲漏監測和報警；2004年倫淑嫻等利用自適應模糊神經網絡系統的去噪方法可以提高壓力信號；2005年張紅兵等介紹了根據管道的瞬態數學模型，并應用特征線法求解進行不等溫輸氣管道泄漏監測；2005年劉恩斌等研究了一種新型的基于瞬態模型的管道泄漏檢測方法,并對傳統的特征線法差分格式進行了改進,將其應用于對管道瞬態模型的求解；2005年朱曉星等提出了將仿射變換的思想應用到基于瞬態壓力波的管道泄漏定位算法中；2005年白莉等等將擴展卡爾曼濾波算法,應用于海底管道泄漏監測與定位；2006年白莉等利用多傳感器的信息融合思想,提出分布式檢測與決策融合方法進行長距離海底管線泄漏監測；2006年提出了一種基于Mach-Zehnder光纖干涉原理的新型分布式光纖檢漏測試技術。泄漏檢測技術方法

對于檢漏技術的分類，現在沒有統一的規定，根據檢測過程中所使用的測量手段不同，分為基于硬件和軟件的方法；根據測量分析的媒介不同可分為直接檢測法與間接檢測法；根據檢測過程中檢測裝置所處位置不同可分為內部檢測法與外部檢測法；根據檢測對象的不同可分為檢測管壁狀況和檢測內部流體狀態的方法。2.1 熱紅外成像

對于加熱輸送的液體管道，當管道發生泄漏時,土壤被泄漏的液體加熱后溫度上升，通過紅外輻射的不同來感知這種異常的溫度，將其與事先保存在計算機中的管道周圍土壤正常溫度分布圖進行比較檢測泄漏。近年美國OIL TON公司開發出一種機載紅外檢測技術，由直升飛機攜帶一高精度紅外攝像機沿管道飛行，通過分析輸送物資與周圍土壤的細微溫差確定管道是否泄漏。這類方法不能對管線進行連續檢測，因此發現泄漏的實時性差而且對管道的埋設深度有一定的限制,具有關資料介紹,當直升機的飛行高度為300m時,管道的埋設深度應當在6m之內。2.2 探地雷達

探地雷達(GPR)將脈沖發射到地下介質中，通過時域波形的處理和分析探知地下管道是否泄漏。當管道內的原油發生泄漏時,管道周圍介質的電性質會發生變化,從而反射信號的時域波形也會發生變化,根據波形的變化就可以檢測到管道是否發生了泄漏。應用探地雷達探測時,物體必須有一定的體積,因此這種方法不適用于較細的管道。而且用探地雷達探測泄漏時,與管道周圍的地質特性有關,地質特性的突變對圖象有很大的影響,這也是應用中的一個難點。2.3 氣體成像

在輸氣管道泄漏檢測中,氣體成像技術也是一個比較有效的方法。以前氣體成像的原理主要是根據背景吸收氣體成像和紅外輻射吸收技術。設備比較笨重,需要大型的激光器。近年來,開發了一種稱之為“紋影”的技術,即采用空氣中光學折射成像原理檢漏。其設備輕巧、使用方便,還能提供有關泄漏量的指示。這種光學非侵入技術，可以遠距離觀測漏失量為每分鐘僅為幾毫升的輕微泄漏。泄漏到大氣中的天然氣比周圍的空氣折射率高，天然氣泄漏使光線發生折射，在攝像機和照明條件下光柵之間的泄漏，使光線到達攝像機時產生位移。這樣肉眼見不到的天然氣泄漏就變成可視的紋影圖象并可拍攝下來。利用這種技術，氧氣和氮氣難于在空氣中成象，但烴類氣體、揮發性流體的蒸氣卻容易看到；氦氣、氫氣、含氯氟烴等密度大于或小于空氣的氣體都可成象。同樣紋影攝像機也能看到冷暖氣流和超聲沖擊波。紋影成象技術不僅能發現氣休泄漏而且能提供信息估算泄漏量。這種技術是地面成象系統，但檢測來自地下的天然氣泄漏也是可行的。2.4 傳感器法

隨著傳感器技術的發展,人們已經制造出對某種化學物質特別敏感的傳感器,再借助于計算機和現代信號處理技術可以大大地提高檢測的靈敏度和精確度。(1)嗅覺傳感器 將嗅覺傳感器應用于管道檢測還是一項不大成熟的技術。可以將嗅覺傳感器沿管道按一定的距離布置,組成傳感器網絡對管道進行實時監控。當發生泄漏時,對泄漏物質非常敏感的嗅覺傳感器就會發出報警。(2)分布式光纖聲學傳感器

方法是利用Sagnac干涉儀測量泄漏所引起的聲輻射的相位變化來確定泄漏點的范圍，這種傳感器可以用于氣體或液體運輸管道。這種方法是把光纖傳感器放在管道內，通過接收到的泄漏液體或氣體的聲輻射，來確定泄漏和定位。由于是玻璃光纖，所以不會被分布沿線管道的高壓所影響，也不會影響管道內液體的非傳導特性，而且光纖還不受腐蝕性化學物資的損害，壽命較長。在理論上，10km管道定位精度能達到±5m，反應也較靈敏及時，但成本較高。2.5 探測球法

基于磁通、超聲、渦流、錄像等技術的探測球法是上世紀80年代末期發展起來的一項技術，將探測球沿管線內進行探測，利用超聲技術(“超聲豬”)或漏磁技術(“磁通豬”)采集大量數據，并進行事后分析，以判斷管道是否有泄漏點。該方法檢測準確、精度較高，缺點是探測只能間斷進行，易發生堵塞、停運的事故，而且造價較高。2.6 半滲透檢測管法

這種檢漏管埋設在管道上方，一旦氣體管道發生泄漏，安裝在檢測管一端的抽氣泵持續地從管內抽氣，并進入烴類檢測器，如檢測到油氣，則說明有泄漏發生。但這種方法安裝和維修費用相對較高，另外，土壤中自然產生的氣體(如沼氣)可能會造成假指示，容易引起誤報警。美國謝夫隆管道公司在天然氣管道上安裝了這種檢測系統(LASP)。2.7 檢漏電纜法

檢漏電纜多用于液態烴類燃料的泄漏檢測。電纜與管道平行鋪設，當泄漏的烴類物質滲入電纜后，會引起電纜特性的變化。目前己研制的有滲透性電纜、油溶性電纜和碳氫化合物分布式傳感電纜。這種方法能夠快速而準確地檢測管道的微小滲漏及其滲漏位置，但其必須沿管道鋪設，施工不方便，且發生一次泄漏后，電纜受到污染，在以后的使用中極易造成信號混亂，影響檢測精度，如果重新更換電纜，將是一個不小的工程。2.8 GPS時間標簽法

GPS(全球定位系統)的基本定位原理是：衛星不間斷地發送自身的星歷參數和時間信息，用戶接收到這些信息后，經過計算求出接收機的三維位置，三維方向以及運動速度和時間信息。采用GPS同步時間脈沖信號是在負壓波的基礎上強化各傳感器數據采集的信號同步關系，通過采樣頻率與時間標簽的換算分別確定管道泄漏點上游和下游的泄漏負壓波的速度，然后利用泄漏點上下游檢測到的泄漏特征信號的時間標簽差就可以確定管道泄漏的位置。采用GPS進行同步采集數據，泄漏定位精度可達到總管線長度的1%之內，比傳統方法精度提高近3倍。2.9 放射性示蹤劑檢測

放射性示蹤劑檢測是將放射性示蹤劑(如碘131)加到管道內, 隨輸送介質一起流動, 遇到管道的泄漏處, 放射性示蹤劑便會從泄漏處漏到管道外面, 并附著于泥土中。示蹤劑檢漏儀放于管道內部, 在輸送介質的推動下行走。行走過程中, 指向管壁的多個傳感器可在3600 范圍內隨時對管壁進行監測。經過泄漏處時, 示蹤劑檢漏儀便可感受到泄漏到管外的示蹤劑的放射性, 并記錄下來。根據記錄, 可確定管道的泄漏部位。這種方法對微量泄漏檢測的靈敏度很高。該方法優點是靈敏度高, 可監測到百萬分之一數量級, 甚至十億分之一數量級,但是由于放射性示蹤劑對人身安全和生態環境的影響,因此如何選擇化學和生物穩定性好、分析操作簡單、靈敏度高、無毒、應用環境安全等特點的示蹤劑, 進行示蹤監測是亟待解決的問題。2.10 體積或質量平衡法

管道在正常運行狀態下，其輸入和輸出質量應該相等，泄漏必然產生量差。體積或質量平衡法是最基本的泄漏探測方法，可靠性較高。但是管道泄漏定位算法對流量測量誤差十分敏感, 管道泄漏定位誤差為流量測量誤差的6-7 倍, 因此流量測量誤差的減小可顯著提高管道泄漏檢測定位精度。提高流量計精度是一種簡便可行的方法,北京大學的唐秀家教授于1996 年首次提出了采用三次樣條插值擬合腰輪流量計誤差流動曲線, 動態修正以腰輪流量計滑流量為主的計量誤差的方法。此方法能顯著提高管道泄漏檢測的靈敏度和泄漏精度。2.11 負壓波

當管道發生泄漏事故時, 在泄漏處立即有物質損失, 并引起局部密度減小, 進而造成壓力降低。由于管道中流體不能立即改變流速, 會在泄漏處和其任一端流體之間產生壓差。該壓差引起液流自上而下流至泄漏處附近的低壓區。該液流立即擠占因泄漏而引起密度及壓力減小的區域在臨近泄漏區域和其上、下游之間又產生新的壓差。泄漏時產生的減壓波就稱為負壓波。設置在泄漏點兩端的傳感器根據壓力信號的變化和泄漏產生的負壓波傳播到上下游的時間差，就可以確定泄漏位置。該方法靈敏準確，無需建立管線的數學模型，原理簡單，適用性很強。但它要求泄漏的發生是快速突發性的，對微小緩慢泄漏不是很有效。基于負壓波的傳播理論, 提出了兩種定位方法：(1)設計了一種能夠快速捕捉負壓波前鋒到達壓力測量點的波形特征點的微分算法, 并基于此種算法進行漏點定位；(2)將極性相關引入漏點定位技術, 通過確定相關函數峰值點的方法, 進行漏點定位。這兩種定位方法是對泄漏時的壓力時間序列分別從微分和積分, 從瞬態和穩態兩方面進行處理,提取特征值。這兩種方法配合使用, 相互參照, 能夠提高泄漏點定位的準確度。

目前,負壓波法在我國輸油管道上進行了多次試驗,取得了令人滿意的效果,但在輸氣管道上的試驗并不多。有文獻指出,負壓波法完全適合于氣體管道的泄漏檢測, ICI 公司曾經使用負壓波法在乙烯管道上進行過成功的試驗。使用壓力波法時,應當選用只對負壓波敏感的壓力傳感器(因為泄漏不會產生正壓波),傳感器應當盡量靠近管道,而且要設定合適的閾值,這樣可以更好地抑制噪音。2.12 壓力點分析法(PPA)PPA較其它方法體現了許多優點。該方法依靠分析由單一測點取得數據, 極易實現。增添測點可改善性能, 但在技術上不是必需的。在站場或干線某位置上安裝一個壓力傳感器, 泄漏時漏點產生的負壓波向檢測點傳播, 引起該點壓力(或流量)變化, 分析比較檢測點數據與正常工況的數據, 可檢測出泄漏。再由負壓波傳播速度和負壓波到達檢測點的時間可進行漏點定位。PPA具有使用簡便、安裝迅速等特點。美國謝夫隆管道公司(CPL)將PPA法作為其管道數據采集與處理系統(SCADA)的一部分，試驗結果表明，PPA具有優良的檢漏性能，能在10min內確定50gal/min的漏失。但壓力點分析法要求捕捉初漏的瞬間信息，所以不能檢測微滲。該方法使用于檢測氣體、液體和某些多相流管道，己廣泛應用于各種距離和口徑的管道泄漏檢測。2.13 壓力梯度法

壓力梯度法是上世紀80年代末發展起來的一種技術，它的原理是：當管道正常輸送時，站間管道的壓力坡降呈斜直線，當發生泄漏時，漏點前后的壓力坡降呈折線狀，折點即為泄漏點，據此可算出實際泄漏位置。壓力梯度法只需要在管道兩端安裝壓力傳感器，簡單、直觀，不僅可以檢測泄漏，而且可確定泄漏點的位置。但因為管道在實際運行中，沿線壓力梯度呈非線性分布，因此壓力梯度法的定位精度較差，而且儀表測量對定位結果有很大影響。所以壓力梯度法定位可以作為一個輔助手段與其它方法一起使用。2.14 小波變換法

小波變換即小波分析是20世紀80年代中期發展起來新的數學理論和方法，被稱為數學分析的“顯微鏡”，是一種良好的時頻分析工具。利用小波分析可以檢測信號的突變、去噪、提取系統波形特征、提取故障特征進行故障分類和識別等。因此，可以利用小波變換檢測泄漏引發的壓力突降點并對其進行消噪，以此檢測泄漏并提高檢測的精度。小波變換法的優點是不需要管線的數學模型，對輸入信號的要求較低，計算量也不大，可以進行在線實時泄漏檢測，克服噪聲能力強，是一種很有前途的泄漏檢測方法。但應注意，此方法對山工況變化及泄漏引起的壓力突降難以識別，易產生誤報警。

2.15 互相關分析法

相關技術實質是在時延域中考察兩個信號之間的相似性，包含自相關和互相關兩個內容。油氣輸送管道管壁一般都是彈性體，流體發生泄漏時，流體受壓力噴射而誘發彈性波并沿管壁內傳播。檢測管道某兩點處的彈性波信號，分析其互相關函數,利用相關時延技術便可判定是否發生泄漏及泄漏的位置。相關檢漏技術是綜合振動、測試、信號處理等許多學科知識的高新技術。用互相關分析法檢漏和定位靈敏、準確，只需檢測壓力信號，不需要數學模型，計算量小。但它對快速突發性的泄漏比較敏感，對泄漏速度慢、沒有明顯負壓波出現的泄漏很難奏效。2.16 基于瞬變流模型的檢漏法

文獻[18]介紹了一種基于瞬變流模型的檢漏方法。該方法根據擬穩態流的假設，考慮了在瞬態條件下管道的流量變化和壓力分布。對一條假設天然氣管道的研究結果表明，即使是對于瞬態條件，該方法也比以往一些未考慮管道的流量變化和壓力分布的常規方法更準確地確定管道的泄漏點。這種方法也能應用于設有能引起管道流量分布突變的配氣站的管道系統。

瞬態模型法主要針對動態檢測泄漏,瞬時模擬管道運行工況,它可以提供確定管道存儲量變化的數據,為流量平衡法提供參考量。使用管道瞬變模型法的關鍵在于建立比較準確的管道流體實時模型,以可測量的參數作為邊界條件,對管道內的壓力和流量等參數進行估計。當計算結果的偏差超過給定值時,即發出泄漏報警。2.17 應力波法

管線由于腐蝕、人為打孔原因破裂時，會產生一個高頻的振動噪聲，該噪聲以應力波的形式沿管壁傳播，強度隨距離按指數規律衰減。在管道上安裝對泄漏噪聲敏感的傳感器，通過分析管道應力波信號功率譜的變化，即可檢測出流體的泄漏。由于影響管道應力波傳播的因素很多，在實際中很難用解析的方法準確描述出管道振動。有人提出使用神經網絡學習管道正常信號與泄漏信號，進而對管道的泄漏進行判斷。

2.18 基于狀態估計的方法

該方法根據質量平衡方程、動量平衡方程、能量平衡方程及狀態方程等機理建模。得到一個非線性的分布式參數系統模型, 通常可采用差分法或特征線法等方法將其線性化。設計狀態估計器對系統狀態進行估計,將估計值作為泄漏檢測的依據,這就是基于狀態估計的方法的基本原理。其中估計器可以是觀測器,也可以是Kalman 濾波器。根據建立模型的方法,這類方法可分為不包含故障的模型法和包含故障的模型法。

①不包含故障的模型法。不包含故障的模型法的基本思路是,建立管道模型并設計估計器,模型中不含有泄漏的信息。當泄漏發生時,模型估計值與實際測量值將會產生殘差,可用殘差信號來進行檢測定位。當泄漏量大時,該方法不可行。另外,該方法需要設置流量計,而且對于氣體管道,檢測和定位的響應時間太慢。②包含故障的模型法。包含故障的模型法的基本思路是,建立管道模型時預先假設管道有幾處指定的位置發生了泄漏, 通過對系統的狀態估計得到這幾個預先假設的泄漏點的泄漏量估計值, 運用適當的判別準則便可進行泄漏檢測和定位。該方法在長90 km、內徑785 mm 的氣體管道上,在80 min 內可檢測出2 %的泄漏量,并在100min 內可完成定位,定位精度比較高。但當實際泄漏點不處于指定泄漏點之間時,定位公式將無法使用。對于氣體管道,檢測速度相對較慢,仍需設置流量計。

2.19 基于系統辨識的方法

通過系統辨識來建立模型是工業上經常使用的方法,與基于估計器的方法相比,具有實時性強和更加精確等優點,管道的模型也可以通過系統辨識的方法來得到。目前,采用的方法是在管道系統上施加M 序列信號,采用線性ARMA 模型結構增加某些非線性項來構成管道的模型結構,采用辨識的方法來求解模型參數,并用與估計器方法類似的原理進行檢漏和定位。

為了對管道的泄漏進行檢測,可以對根據管道實際情況建立“故障靈敏模型”及“無故障模型”進行對比和計算。系統辨識法的局限性與不包含故障的模型法類似。基于模型法的一個共同的問題在于,檢測管道泄漏時的響應時間慢,特別是對于氣體管道。這是由于氣體的動態特性變化比較緩慢,實際測量信號的采樣時間比較長的緣故。另外,基于模型的方法無一例外,都要采用實際測量的流量信號,由于流量計價格昂貴,維護起來比較困難,因此,我國多數管道沒有安裝,而且受流量測量時流體成分、溫度以及壓力等參數變化的影響,測量的準確度比較低。2.20 基于神經網絡的方法

由于有關管道泄漏的未知因素很多,采用常規數學模型進行描述存在較大困難,用于泄漏檢測時,常因誤差很大或易漏報誤報而不能用于工業現場。基于人工神經網絡檢測管道泄漏的方法,不同于已有的基于管道準確流動模型描述的泄漏檢測法,能夠運用自適應能力學習管道的各種工況,對管道運行狀況進行分類識別,是一種基于經驗的類似人類的認知過程的方法。試驗證明這種方法是十分靈敏和有效的。理論分析和實踐表明,這種檢漏方法能夠迅速準確預報出管道運行情況,檢測管道運行故障并且有較強的抗惡劣環境和抗噪聲干擾的能力。泄漏引發應力波適當的特征提取指標能顯著提高神經網絡的運算速度。基于神經網絡學習計算研制的管道泄漏檢測儀器簡潔實用,能適應復雜工業現場。神經網絡檢測方法可推廣應用到管道堵塞、積砂、積蠟、變形等多種故障的檢測中,對于管網故障診斷有廣泛的應用前景。2.21 統計檢漏法

該方法采用一種“順序概率測試”(SequentialProbability Ratio Test)假設檢驗的統計分析方法,從實際測量到的流量和壓力信號中實時計算泄漏發生的置信概率。在實際統計上,輸入和輸出的質量流通過流量變化(Inventory Variation)來平衡。在輸入的流量和壓力均值與輸出的流量和壓力均值之間會有一定的偏差,但大多數偏差在可以接受的范圍之內,只有一小部分偏差是真正的異常。通過計算標準偏差和檢驗零假設,對偏差的顯著性進行檢驗,來判斷是否出現故障。泄漏發生后,采用一種最小二乘算法進行定位。2.22 水力坡降線法 水力坡降線法的技術不太復雜。這種方法是根據上游站和下游站的流量等參數, 計算出相應的水力坡降, 然后分別按上游站出站壓力和下游站進站壓力作圖, 其交點就是理想的泄漏點。但是這種方法要求準確測出管道的流量、壓力和溫度值。對于間距長達幾十或百公里的長輸管道, 由儀表精度造成的誤差可能使泄漏點偏移幾公里到幾十公里, 甚至更遠, 給尋找實際泄漏點帶來困難。因此,應用水力坡降線法尋找長輸管道泄漏點時應考慮儀表精度的影響。壓力表、溫度計和流量計等的精度對泄漏點的判定都有直接關系。把上、下游站這3種儀表的最大和最小兩種極端情況按照排列組合方式, 可以構成64 種組合, 其中有2 種組合決定泄漏區間的上、下游極端點。目前這種方法較少采用。檢漏方法性能指標 3.1 泄漏檢測性能指標

一個高效可靠的管道泄漏檢測與定位系統，必須在微小的泄漏發生時，在最短的時間內，正確地報警，準確地指出泄漏位置，并較好地估計出泄漏量，而且對工況的變化適應性要強，也即泄漏檢測與定位系統誤報率、漏報率低，魯棒性強，當然還應便于維護。歸結起來可分為:靈敏性、定位精度、響應時間、誤報率、評估能力、適應能力、有效性、維護要求、費用。3.2 診斷性能指標

1)正常工序操作和泄漏的分離能力:是指對正常的起/ 停泵、調閥、倒罐等情況和管道泄漏情況的區分能力。這種區分能力越強,誤報率越低。

2)泄漏辨識的準確性:指泄漏檢測系統對泄漏的大小及其時變特性的估計的準確程度。對于泄漏時變特性的準確估計,不僅可識別泄漏的程度,而且可對老化、腐蝕的管道進行預測并給出一個合理的處理方法。3.3 綜合性能指標

1)魯棒性:指泄漏診斷系統在存有噪聲、干擾、建模誤差等情況下正確完成泄漏診斷的任務,同時保證滿意的誤報率和漏報率的能力。診斷系統魯棒性越強,可靠性就越高。

2)自適應能力:指診斷系統對于變化的診斷對象具有自適應能力,并且能夠充分利用由于變化產生的新的信息來改善自身。

在實際工程設計中,首先要正確分析工況條件及最終性能要求,明確各性能要求的主次關系,然后從眾多的泄漏檢測方法中進行分析,經過適當權衡和取舍,最后選定最優解決方案。4 存在問題及發展趨勢

長輸管道的泄漏檢測與定位具有十分重要的現實意義,盡管已經取得很大的進步,工程實踐中已得到應用,取得了一定的經濟效益,同時也暴露了許多尚需解決的問題。例如長輸管道的小泄漏檢測和定位仍是重點攻克問題；如何增強泄漏檢測和定位系統的自適應能力和自學習能力；如何將多種方法有機的結合起來進行綜合診斷,發揮各自的優勢,從而提高整個系統的綜合診斷性能；如何有效解決長輸管道的非線性分布參數的時間滯后問題等。

目前的泄漏檢測和定位手段是多學科多技術的集成,特別是隨著傳感器技術、模式識別技術、通信技術、信號處理技術和模糊邏輯、神經網絡、專家系統、粗糙集理論等人工智能技術等發展,為泄漏檢測定位方法帶來了新的活力,可對諸如流量、壓力、溫度、密度、粘度等管道和流體信息進行采集和處理,通過建立數學模型或通過信號處理,或通過神經網絡的模式分類，或通過模糊理論對檢測區域或信號進行模糊劃分,利用粗糙集理論簡約模糊規則,從而提取故障特征等基于知識的方法進行檢測和定位。將建立管道的數學模型和某種信號處理方法相結合、將管外檢測技術和管內檢測技術相結合、將智能方法引入檢測和定位技術實現智能檢測、機器人檢測和定位等是一研究方向。