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用声发射检测、定位地下管道的腐蚀、泄漏等缺陷

作者：

V.V.Shemyakin(PAC-Russia),andS.A.Strizkov(PAC-DiatonLtd.)

在美国、俄罗斯的检测工程验证：用声发射手段检测地下管道是非常有效的方法。本

文的目的意在帮助大家了解用于检测地下管道裂纹和泄漏缺陷的声发射硬件、软件、测试

程序及分析手段的发展过程。

在美国进行工作主要集中在用声发射检测液体介质的地下管道的泄漏和定位缺陷。

任务是根据美国EPA（环保署）规定，在需要年检管线上进行检测并得到测试传感器之间

的最大间距。本文将以设备、传感器的检测敏感性提高和线定位的角度向大家介绍。根据

实践检测案例，调谐线定位是进行泄漏定位的最有效的方法。

在俄罗斯的工作集中在在役管线埋设前进行外观检测和防腐层检测时，为了避免意

外事件而用声发射进行检测。声发射检测结果表明：在这种情况下声发射所检测到的主要

缺陷是焊接裂纹。在这种情况下，线定位仍然是检测裂纹有效的手段。为了在所采集的声

发射数据中提取有效的声发射信号，相关性分析技术已被采用和发展。关于此方面的技术

将在下面进行讨论。

用声发射检测、定位地下管线的裂纹

在俄罗斯，运输气体、石油的管线长达数十万公里。在北部西泊利亚大多数管线被沼泽

覆盖（常年处于冰冻状态）。对管线进行在线检测最常用的方法是用“爬行猪进入到管道内

进行检测”。但由于管道口径及弯曲铺设的实际条件，许多管线不能用“爬行猪”进行检测。

而且，“爬行猪”检测不到许多裂纹状的缺陷。（其中原因不在本文中做讨论）众所周知，

声发射检测已成功的应用在容器和储罐上。同样，这种方法也可应用在管道的检测上。

在管线工作的不同工作时期都可应用声发射进行检测：管线工作期间、现场组装后测

试其塑性变形期间、大修前做水压试验时、管线吊装阶段、整体测试阶段。在上述状态期

间，管道可能在吊装期间由于变形而形成缺陷而导致管道失效。

通常，用户在管线运行过程中会指定用声发射进行检测。在进行声发射检测时，施加

载荷不能超过工作压力。快速增加载荷至最大值是引发缺陷扩展的唯一办法，保持压力一

段时间，然后再降低压力至工作压力。在工作压力已高到极限值时，上述操作程序刚好相

反，即先降低压力、保压、升压至工作压力。

检测结果显示：两种测试程序检测的结果几乎是相同的。管道内压力波的传输，其

作用是向缺陷处施加载荷，引发缺陷扩展。管道内压力的调节可以通过阀门的开启/关闭或

改变泵的运转来实现。

两种加载程序见图1（加载/保压/降载或降载/保压/加载）。声发射系统一个通道的声发射信

号见图2。

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图1加载程序图2声发射信号

用声发射可以检测到的结构缺陷包括：裂纹、泄漏、缺口、内部阻塞、焊缝处缺陷、

腐蚀、渗漏及冰块阻塞。但最常见的缺陷为焊缝处缺陷。

进行声发射检测的关键因素之一是传感器间距的设置和传感器频带范围的选择。目

前广泛使用的LDS-1型传感器的间距为100米，其频率范围为10kHz——100kHz。在

不同管径、不同壁厚、充满水和没有介质的条件下进行了大量的波形传输及声发射信号传

输衰减的实验。在输油、输气管道上也进行了多个间距的试验。图3-8为其中一些检测结

果。

V=3.3m/ms