1前言

天然氣作為一種重要的戰略能源，一直居于各國能源結構的核心。天然氣的物理性質決定了管道輸送是最經濟的輸送技術之一。到2010年，我國擁有長輸管道8萬多公里、集輸管道30萬余公里、城市燃氣管道約25.8萬公里，我過得天然氣骨干管網發展到了4.4萬公里。這些管道一旦破裂造成的后果極為嚴重，對人民生命、財產、周邊環境會造成極大的危害，甚至造成嚴重的社會和政治影響。

因此實用可靠的檢測技術，對在役輸氣管道進行檢測，保障其安全運行，尤其對已泄漏管道的泄漏源進行快速準確的定位，成為人們關注的焦點。

2國內外現有泄漏檢測方法

我國對長距離輸氣管道的泄漏檢測多采用管道外檢測技術，這類方法雖然能夠實現在不開挖，不影響正常工作的情況下對管道進行檢測，但得到數據往往需要經驗豐富的工作人員進行分析和校驗，有的管道外檢測技術還不適于檢測公路、鐵路、海洋等區域下的管道，無法實現對管道的全面檢測。針對管道外檢測技術存在的問題，國外一些發達國家先后開發出了一些可行的管道內檢測技術。英國、德國、美國、日本和加拿大在這方面起步較早，且已結合此項技術研制出了各種智能檢測豬，且其管道豬產品已基本上達到了系列化和多樣化［1]

管道內檢測技術一般有漏磁法、超聲法、電磁超聲法、渦流法、激光法、電視法等。目前，在國內外使用較為廣泛的管道內檢測方法是漏磁檢測法和超聲檢測法。

2.1漏磁檢測方法

漏磁檢測的原理是將被測件磁化，通過霍爾探頭陣列捕捉被測件內磁場在缺陷處發生的畸變，確定缺陷的信息。漏磁式檢測器可以覆蓋管道的整個圓周，且對管道輸送的介質不敏感，可以用于氣體、液體或多項流體管道中。

但漏磁檢測器也有如下缺點：

（1）漏磁式檢測器產生的信號與管道缺陷的幾何形狀有關，使得腐蝕不嚴重但邊緣陡峭的局部腐蝕所產生的信號比腐蝕嚴重但邊緣平滑的腐蝕所產生的信號強。

（2)漏磁檢測器的檢測精度隨管壁厚度的增加而減少，且檢測出的缺陷不能精確地確定缺陷的大小。

（3）漏磁檢測器對像裂紋一類的軸向缺陷則檢測不到［2]

2.2超聲檢測方法

超聲檢測技術原理類似于傳統超聲波檢測，傳感器通過液體耦合與管壁接觸，通過超聲波在缺陷處的異常反射波測出管道缺陷。

基于超聲的內檢測設備具有較好的檢測精度，但對于檢測環境及運行條件的要求較嚴格。在超聲檢測時要求再探頭和管壁間有液體以耦合信號，所以普通的超聲波檢測器不適合用于檢測輸氣管線，現在使用的氣管道超聲在線檢測裝置在傳感器等方面都進行了特殊設計，使之可以應用于氣管道的在線檢測，但也只適用于10英里以下長度管道的檢測，應用范圍較窄［3]

3聲發射原理簡介

材料中局域源快速釋放能量產生瞬態彈性波的現象稱為聲發射。材料在應力作用下的變形余裂紋擴展，是結構失效的重要機制，這種直接與變形和斷裂機制有關的源，被稱為聲發射源。

自上世紀七十年代初聲發射儀器問世以來，聲發射儀已經更新換代多次，在結構、功能和數字化程度上均有很大改進.現有應用的第三代聲發射檢測儀器一般有傳感器、前置放大器、信號參數測了、數據分析、記錄和顯示等基本單元構成。它主要適用于檢測裂紋、腐蝕等缺陷產生的突發性聲發射信號。

4聲發射泄漏檢測的優勢

聲發射是一種動態檢測方法，聲發射探測到的能量來自被測試物體本身，而不是像超聲貨射線探傷方法一樣由無損檢測儀器提供，這使得聲發射檢測方法在許多方面不同于其他常規無損檢測方法，其優點主要表現為：

（1）不同于漏磁檢測方法，聲發射檢測方法對線性缺陷較為敏感；

（2）聲發射檢測方法檢測的精度較高。它能探測到在外加結構應力下這些缺陷的活動情況，穩定的缺陷不產生聲發射信號，降低誤報率；    

（3）可根據聲發射信號強度判斷缺陷的嚴重等級，方便檢修；

（4）由于對被檢件的接近要求不高。在輸氣管道中傳感器不需與管壁進行耦合，僅通過管內天然氣的聲音傳到就可捕捉到缺陷信號；

（5）由于對被測管道的幾何形狀不敏感，適用于任何尺寸的管徑、管壁［4.5]

5可行性試驗與結論

問了驗證聲發射是否能應用于氣體管道內檢測，我們設計了一個實驗。將聲發射系統裝在一個套管內，傳感器固定在套管內壁。之后將套管置于實驗管道之內，管道內充滿常壓空氣。用高壓空氣魔方泄漏源，沖擊實驗管道外壁。

實驗結果令人滿意，聲發射系統能夠完整捕捉到模擬的泄漏信號。證明通過管道內氣體介質傳導的泄漏信號也能夠被聲發射系統捕捉到，檢測方法總體可行。

但是本實驗還存在一些問題：

（1）現有聲發射系統無法脫離PC機進行采集儲存。實際應用時，聲發射系統需能夠獨立進行采集，并儲存一段足夠長時間的數據。

（2）實驗時檢測器沒有移動。實際工作情況下聲發射系統應當在管道中移動，這期間也會產生摩擦信號，信號的識別仍需要進行理論研究及大量實驗的驗證。

總之，盡管進行的實驗尚有不完備的地方，但相信都能夠通過現有技術進行解決。應用聲發射進行輸氣管道的泄漏檢測是可行的。聲發射作為一種新興的檢測發放，有著其他傳統檢測方法無法比擬的優越性，相信不久以后它將能夠作為現有內檢測方法的有力補充，在特檢行業發揮它的作用。

參考文獻

［1]何宏，李琳，江秀漢，管道內腐蝕檢測技術進展.西安石油學院學報（自然科學版），2001,16（3）：43-46

［2]楊理踐，管道漏磁在線檢測技術，沈陽工業大學學報，2005, 27(5):522-525

［3]景曉斐，輸氣管道音波泄漏檢測技術研究：（碩士學位論文）。 沈陽：沈陽工業大學，2003

［4]劉國華．聲發射信號處理關鍵技術研究：［博士學位論文］，浙江大學，杭州：2008

［5]焦敬品，何存富，吳斌等，管道聲發射泄漏檢測技術研究進展．無損檢測，2003, 25(10):519-523