关于压力管道泄漏声发射检测技术探讨

郑旭

摘 要：声发射检测技术是常见的无损检测技术之一，能够在不破坏被测物体外观和性能的前提下检测出物体的内部缺陷，具有整体性、动态性和实时性等巨大优势，在众多领域都得到了广泛的应用。该文将对声发射检测技术的相关概念加以论述，制定声发射检测技术在压力管道泄漏检测中的具体应用方案，以期对压力管道的泄漏源进行精确定位，促使声发射检测技术在压力管道泄漏检测中能够真正地发挥实效。

关键词：压力管道 管道泄漏 声发射检测技术 应用

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）06（c）-0099-02

隨着科技的快速发展，传统的检测技术正在逐渐被无损检测技术所取代，不仅检测精度越来越高，检测结果也越来越可靠，而且不会对被测物体造成任何的污染和破坏，可以说，无损检测技术的应用极大地推动了我国检测行业的发展。声发射检测技术就是借助专业仪器来检测和分析声发射信号，并以此为依据推断声发射源，进而获取被测物体内部结构的缺陷信息。声发射检测技术相比于其他的检测技术更加快速、精准，将其应用于压力管道泄漏检测中取得的效果也会更为显著。

1 声发射检测技术

1.1 声发射检测原理

声发射检测技术是一种实时、动态的检测技术，能够准确反映被测物体内部缺陷的产生和发展情况，以便于检测人员的研究和分析，有效避免了故障的扩大和蔓延，将事故损失降到最低。声发射是一种较为普遍的现象，当物体出现形变或缺陷时就会产生声发射现象，而且不同物体的声发射信号频率有着较大的差异，虽然人耳无法捕捉这些信号，但是运用先进的电子仪器就可以检测到清晰的声发射信号，通过进一步的探测和分析就可以推断声发射源的位置，从而达到缺陷检测的目的。声发射检测是动态、连续的过程，只要了解被测物体声发射信号的特征和强度，并与当前检测的信号进行对比分析，即可判断声发射源的形成和状态，对其未来发展趋势也能进行精准的预测。

1.2 泄漏过程声发射检测原理

在以往的压力管道泄漏检测中，往往需要将管道开挖，利用管道机器人进行检测。由于管道机器人对工作环境的要求较高，经常会出现无法应用管道机器人的情况，给压力管道泄漏检测工作增加了难度。一般来说在压力管道发生泄漏时，管道和介质之间不断摩擦会使管道出现轻微的振动，进而发出波动信号，波动信号会通过管道和介质向外扩散传播，最终被管道上的传感器接收。因为传感器在管道上的位置不同，而波动信号在管道中的传播速率是相同的，所以不同位置的传感器接收到的波动信号在时间和强度上都会有所差异，通过计算分析即可判断出管道的泄漏位置和泄漏量。采用声发射检测技术无需开挖管道即可得到准确的检测结果，检测的工作量也大幅度减少，应得到广大检测人员的推广和应用。

2 声发射检测技术在压力管道泄漏中的具体应用

2.1 管道声发射定位检测方法

通常情况下，压力管道泄漏检测采用的声发射检测技术为线性定位方法，这是在已知压力管道泄漏信号的幅值衰减曲线的前提下，与传感器接收信号幅值加以对比，得到压力管道的泄漏管段，这一步可称为粗略定位。接下来在该管段的不同位置安装大量的传感器，沿用上述方法进行精确定位，即可得到具体的管道泄漏点。管道介质是良好的传播媒介，能够一直沿着管道将信号发散出去，因此声发射检测技术可以无视检测距离，即使检测距离较远也不会影响最终的检测结果。

2.2 声发射检测方案

在开展压力管道泄漏检测工作之前，需要制定科学、完善的声发射检测方案，为检测工作提供参考依据，确保检测人员的操作标准，防止违规操作带来的检测风险。由于管道内部介质流动发出的噪音会影响泄露信号的采集，所以先采用静压处理的方式消除流体流动的噪声，保持管道泄漏信号的连续性，再采用表征连续信号特征的ASL作为泄漏检测的评估参数。

传感器应直接安装在压力管道外壁上，唯有如此才能保证泄漏信号接收的稳定性和连续性，与此同时，对于埋地和非埋地的压力管道，采取的措施也有所不同，在处理时应格外注意。具体的检测方法如下。

首先用手持式设备进行检测，检测信号包括管道信号和泄露信号二者的叠加，根据声波信号衰减与传播距离的关系可得，泄露部位两端的ASL值最高，根据这一结论即可知道泄漏管段的位置。其次采用循序逼近法，在泄漏管段上均匀分布安装传感器，每个传感器的距离在50 m左右，最终将泄漏源定位在10 m范围之内，结合声波信号的衰减曲线即可得到泄漏点的具体位置。

2.3 现场检测方法

以埋地管道为例，为了将传感器固定在管道外壁上，需要进行管道开挖工作，应提前确定检测点，将检测点挖掘出来，且检测点周围2.5 m2范围内的管道要去除保护层，以便于安装传感器。针对每一个开挖的测点，采用手持式设备进行信号ASL幅值测量。该过程简单快速，可以根据每一管段两端的传感器测量值判断泄漏点发生的管段，再采用多通道系统对该管段进行多通道的线性定位检测，用以精确定位泄漏源的位置。

在对新管线的0.8 MPa水压试验时，测试过程中压力不断下降，存在约120 L/h的泄漏率。疑似泄漏在管道段的长度为4 km范围内的任何地方。采用声发射检测方法识别和互相关定位方法可以找出泄漏源。针对该管段的不同结构特征，确定了34个测点位置，每两个测点的间距在120 m左右。采用便携式设备在0.8 MPa的压力下进行测试，确定了泄漏源位于1～4通道覆盖的长度为360 m的范围内，采用多通道系统对360 m的范围进行多点线性定位，确定了泄漏源的位置，直接测量得到其在2 MPa的压力下，泄漏率达到80 L/h。整个检测时间持续4 h。

3 结论

通过上述的声发射现场检测可以发现，检测精度受到多种因素的影响，比如说管道材料的衰减规律、管内介质的种类、泄漏点与传感器的距离等，同时还会受到检测地点的环境以及泄漏孔的压力干扰，当泄漏孔的压力差较高时，检测时间更短，检测效果也比较理想。在检测时还应对管道内流体进行静流处理，使流体尽量保持静止状态，防止流体流动噪音对检测造成不利影响，有助于泄漏信号的快速捕捉。此外，还可以将筛选法和循序逼近法有机结合起来，这可以将二者的优势最大化地发挥出来，使检测操作更加简单，检测结果也更为可靠，同时还能够拓展声发射检测技术的应用范围，无论泄露源处于多么复杂的地理环境都可以有效地检测出来。

4 结语

压力管道的生产工艺和运行环境十分复杂，在长时间的使用过程中极易发生泄漏事故，严重威胁国家和人民的生命财产安全。为了降低压力管道的泄露风险，对管道泄漏缺陷进行有效的管控，需要采用声发射检测技术对泄漏源进行精确的定位，以降低检测成本，提高检测质量，确保压力管道运行的稳定性和安全性。

参考文献

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