國內(nèi)外管道檢測現(xiàn)狀文獻綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u7194國內(nèi)外管道檢測現(xiàn)狀文獻綜述 1199021.1管道腐蝕檢測 1225811.1.1內(nèi)置爬行器法 1252451.1.2超聲導(dǎo)波檢測法 2282061.1.3ACFM法 247451.1.4FSM法 3148451.1.5RFEC法 323111.1.6小結(jié) 47471.2管道泄漏檢測 4313971.2.1機載攝像法 4214971.2.2負壓力波法 4297981.2.3次聲波監(jiān)測法 510471.2.4統(tǒng)計檢測法 5244591.2.5MFL法 5218361.2.6小結(jié) 693761.3現(xiàn)存問題 6管道檢測因為管道用途等方面不一樣，檢測的重點也不一樣，對于天然氣長輸管道而言，我將在本章節(jié)對管道腐蝕和泄露方面的目前的監(jiān)測方法現(xiàn)狀進行簡單描述選擇。1.1管道腐蝕檢測1.1.1內(nèi)置爬行器法內(nèi)置爬行器法是一種可以用來監(jiān)測管道內(nèi)開裂、腐蝕等情況的設(shè)備，目前應(yīng)用的有兩種：漏磁和超聲波。我主要描述一下超聲爬行器。超聲爬行器相對而言出現(xiàn)更晚一點，相對而言在定位、監(jiān)測、記錄、整理數(shù)據(jù)方面都更加成熟。超聲波爬行器上的超聲波探頭發(fā)出聲波，然后接受到不同狀態(tài)的內(nèi)壁上返回的波動，從而確定腐蝕的部位及程度。這種方法的測量精度很高，可以用于測量管道壁厚，不受損傷程度、形狀等的制約。但這種爬行器對于管道內(nèi)的介質(zhì)要求很高，不適用于雜質(zhì)較多的油氣管道，并且監(jiān)測時間較長，無法及時對管道損傷進行彌補。圖1.1和圖1.2為超聲爬行器的結(jié)構(gòu)和實物圖。[12]圖1.1超聲爬行器結(jié)構(gòu)圖圖1.2爬行器實物圖1.1.2超聲導(dǎo)波檢測法超聲導(dǎo)波監(jiān)測原理與超聲爬行器類似，都是通過發(fā)出返回的聲波確定損傷部位，區(qū)別在于這種方法適用于尺寸較小的管道監(jiān)測。這種方法不需要將對原管道進行再次開挖，不會造成破壞，預(yù)算較少，需要時間也短，但是在復(fù)雜的地形情況下，信號可能會在傳輸過程中發(fā)生頻散現(xiàn)象導(dǎo)致判斷失誤，無法確定損傷部位和程度，因此對后面數(shù)據(jù)分析會造成影響。[13]1.1.3ACFM法ACFM也就是交流磁場法，它是從ACPD發(fā)展來的，結(jié)合了其不用接觸和不需要校準測量的優(yōu)點。他的原理如圖1.3所示，可以準確的測量出來裂紋的深度和長度，目前ACFM技術(shù)還有可以開發(fā)精進的余地。雖然有其優(yōu)點所在，但它會受到電磁波的干擾并且信號衰敗很快，傳輸?shù)乃俣纫脖容^短。如圖1.4為傳感器結(jié)構(gòu)圖。[14]圖1.3原理示意圖圖1.4傳感器1.1.4FSM法場特征法（FSM）是通過在管道外用探針或電極形成矩陣，再包一層絕緣層埋入地里，在測量時不需要挖開就可以，只需要對監(jiān)測部分加上電流，通過極其微小的電位差來判斷管壁厚度。這種方法不需要對管道進行破壞，可以保持其完整性，精準度也很高，但在真實的施工過程中成本太高，只能適用于非常重要的部位，并且技術(shù)尚不完善，還需要更進一步的研究。原理如圖1.5所示。[15]圖1.5FSM原理1.1.5RFEC法遠場渦流是利用渦流弱場的效應(yīng)，通過傳感器收集穿過管壁又回來的信號，可以監(jiān)測到管壁厚度及損壞情況。相對而言，本方法不需要介質(zhì)，內(nèi)外靈敏度一致，提離效應(yīng)影響小。目前僅用于單邊監(jiān)測，且設(shè)備占地面積較大。原理如圖1.6所示。[16]圖1.6原理示意圖1.1.6小結(jié)表1.1為對于腐蝕破壞的檢測方法的對比。表1.1對于腐蝕破壞的檢測方法監(jiān)測方法監(jiān)測原理被測量特點內(nèi)置爬行器法電磁/超聲波電磁波/聲波介質(zhì)要求高，時間長超聲導(dǎo)波監(jiān)測法聲波聲波適用于尺寸較小的管道，不適用于復(fù)雜地形ACFM法電磁電磁波會受電磁波的干擾且信號衰敗很快FSM法電極矩陣電位差成本高，適用于重點部位RFEC法渦流場效應(yīng)電信號不需要介質(zhì)，占地面積較大1.2管道泄漏檢測1.2.1機載攝像法這種方法是美國一家公司研發(fā)的，運用直升機搭載精度很高的紅外攝像機并對管道進行檢查勘測，通過泄漏位置與其他位置的細微溫度差異判斷是否泄漏及泄漏地點。這種技術(shù)目前已經(jīng)應(yīng)用于實踐之中，主要用來檢測較為微小的管道泄漏，但是這種方法只能進行定時檢查，并不能對管道進行實時監(jiān)測。[17]1.2.2負壓力波法負壓力波法是一種聲波檢測的方法，泄漏點前后因密度變化引起的壓力差和速度差會向管道兩邊傳播形成負壓力波，通過監(jiān)測這個負壓力波以及他的傳輸速度算出管道的泄漏位置。它具有可以快速響應(yīng)、定位精準、適應(yīng)力強的優(yōu)點，但對于泄漏點不大或之前發(fā)生的事故效果較小。但目前主要應(yīng)用于石油管道，天然氣管道應(yīng)用較少。原理如圖1.7所示。圖1.7原理示意圖泄漏檢驗原理可以看作圖1.7所示，將采集系統(tǒng)設(shè)置在泄漏點兩端，采集壓力波的信號，將信號進行預(yù)處理為正常信號和異常信號，這些信號用于控制中心分析處理，泄漏與否與泄漏源位置取決于壓力波的變化大小和頻率。簡而言之，可以將兩個已知傳感器之間的距離，壓力波的傳輸速度以及波到兩端到達的時間差作為泄漏點和上邊傳感器的間隔長短。具體計算可由公式（1）得LAC[18,19]。LAC=υ×tA=L/tL×(tL+t)/2=L/2×(1+t/tL)（1）1.2.3次聲波監(jiān)測法次聲波相對普通聲波而言頻率較低、波長較長、傳輸距離較長，次聲波監(jiān)測法是現(xiàn)在國內(nèi)外普遍應(yīng)用的一種天然氣管道監(jiān)測方法。原理與上一小節(jié)所說的負壓力波法相同，在此不再贅述。這種方法可以進行實時監(jiān)測，快速定位，具體在2014年時就已經(jīng)投入使用并準確找到泄漏點，但如果外界有其他聲音的干擾，會造成結(jié)果的影響[19]。1.2.4統(tǒng)計檢測法本方法是由一個名為張學(xué)軍的學(xué)者在上世紀90年代首先提出的，包括基本思想和算法模型，后來由殼牌公司研發(fā)。通過測量管道兩端口之間的流量差值和壓力差值，算出管道的泄漏概率。該方法運用起來較為簡單，敏感度、定位準確度、響應(yīng)時間等都很優(yōu)秀，但結(jié)果精度不受保證，需要再進一步的改良。[20]1.2.5MFL法MFL即為漏磁技術(shù)，它可以監(jiān)測到金屬管道的損失（因腐蝕、擦傷等），甚至一些極其微小的不足（比如裂紋、凸起等），應(yīng)用簡單、對環(huán)境的要求也不高，精準度較好，油氣管道都適用。但對于那些淺而長的管道破損，就很難通過MFL監(jiān)測。其精準度還與繞管方向和管壁厚度相關(guān)，磁力線改為繞管道軸向會提高測量精度；而厚度越大精度就越低，通常要在12mm以下的管壁厚度使用。[21]1.2.6小結(jié)表1.2為對于管道泄漏的檢測方法的對比，泄露可能有多種原因：盜竊、地質(zhì)災(zāi)害等等，每種應(yīng)對應(yīng)不同的檢測方法。表1.2對于管道泄漏的檢測方法監(jiān)測方法監(jiān)測原理被測量特點機載攝像法紅外攝像溫度檢測較為微小的管道泄漏，定時檢查負壓力波法聲波聲波主要用于石油管道，天然氣管道應(yīng)用較少次聲波監(jiān)測法聲波聲波會受外界其他聲音的干擾，可實時監(jiān)測統(tǒng)計監(jiān)測法流量差及壓力差流量差及壓力差精度不受保證MFL法電磁電磁波精準度與繞管方向和管壁厚度有關(guān)1.3現(xiàn)存問題現(xiàn)有的這些管道檢測方法大致來說都可以對管道進行