導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 化工安全論文>>正文

埋地聚乙烯管道安全檢驗關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用

文檔作者：石秀山何仁洋任峰蔡廣明張獻(xiàn)軍文檔來源： 1．中國特種設(shè)備檢測研究院 2．塔里木油田公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年11月19日
下載地址：點擊這里	文件大?。?368.58 KB 共4頁	文檔格式： PDF	下載點數(shù)： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共4頁]

本文件共4頁，如需編輯使用，請下載。

注：預(yù)覽效果可能會出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?68.58 KB 共4頁文件格式：PDF 下載點數(shù)：1 點（VIP會員免費）

下一篇：垃圾填埋氣制取天然氣的系統(tǒng)工藝及工程應(yīng)用

上一篇：埋地?zé)嵊凸艿腊踩］敃r間計算方法及其影…

文本預(yù)覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

2011
第1期
管 道 技 木
Pipeline Technique
彳互 各
Equipment
2011
No．1
埋地聚乙烯管道安全檢驗關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用
石秀山 ，何仁洋 ，任峰 ，蔡廣明 ，張獻(xiàn)軍
(1．中國特種設(shè)備檢測研究院，北京100013；2．塔里木油田公司，新疆庫爾勒841000)
摘要：PE管道具有優(yōu)良的性價比，廣泛應(yīng)用在能源、燃?xì)獾裙こ讨?，但因其焊接接頭質(zhì)量難以檢
測、探查難度大，使PE管道的安全狀況難以控制，并導(dǎo)致泄漏等事故。結(jié)合國內(nèi)出臺的PE管道規(guī)范、
標(biāo)準(zhǔn)及鋼質(zhì)管道檢驗的經(jīng)驗，提出了PE管道的安全檢驗關(guān)鍵技術(shù)，并介紹了部分科研成果，如PE管焊
接質(zhì)量超聲相控陣動態(tài)聚焦和B掃查成像技術(shù)、探地雷達(dá)、泄漏檢測等。文中提出的檢驗關(guān)鍵技術(shù)在
某市PE燃?xì)夤芫W(wǎng)中得到了有效應(yīng)用，檢驗出多項安全隱患，為城市燃?xì)獾陌踩峁┝吮Ｕ稀?
關(guān)鍵詞：PE管道；相控陣動態(tài)聚焦；B掃查成像；探地雷達(dá)；泄漏
中圖分類號：TE973 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1004—9614(2011)ol一0023—03
Key Inspection Technology and Application to Buried Polyethylene Pipeline
SHI Xiu-shan ，HE Ren—yang ，REN Feng ，CAI Guang-ming ，ZHANG Xian-jun
(1．China Special Equipment Inspection and Research Institute，Beijing 100013，China；
2．Tarim Oilfield Company，Korla 841000，China)
Abstract：Polyethylene pipeline is widely used in energy and gas projects due to its low price and good quality，but because
the difficulty in inspection of the quality of the welded joint is great，the safety conditions of such a pipeline is difficult to contro1．
So，there often occurs a leak．The paper brings forwards this key technology of safety inspection based on the experience of testing
steel pipeline and on the regulations concerning polyethylene pipeline and also introduces some scientific research fruits，such as
phased array ultrasonic focusing technique as well as B2 scan real imaging technology，geologic radar and leak—finding technology．
The key inspection technology ，when applied to urban buried polyethylene pipeline，can find some hidden trouble and ensure the
safety of city gas．
Key words：polyethylene pipeline；phased array ultrasonic focusing；B2 scan real imaging；geologic radar；leakage
0 引言
超高分子量聚乙烯是一種物理機(jī)械性能十分優(yōu)
異的熱塑性工程材料，由其加工而成的PE管具有質(zhì)
輕價廉、耐腐蝕，絕緣、密封性和韌性好等特點。國外
從20世紀(jì)40年代開始使用塑料管道，20世紀(jì)6O年
代開始大規(guī)模使用PE管道。在國內(nèi)，作為燃?xì)庥肞E
管出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代中期。近幾年來，部分油田
在集輸管網(wǎng)中也嘗試?yán)肞E管道代替鋼管。
隨著使用時間的增加，PE管道本身缺陷導(dǎo)致的安
全問題也開始暴露出來，尤其是PE管道的焊接質(zhì)量
不高導(dǎo)致的泄漏、埋深不夠?qū)е碌墓艿雷冃?、位置?
清導(dǎo)致的第三方施工損壞等，實現(xiàn)在用PE燃?xì)夤艿?
安全狀況檢驗，成為人們關(guān)注的焦點。
國內(nèi)對PE燃?xì)夤艿赖臋z驗還沒有形成一套固定
標(biāo)準(zhǔn)與方法體系，但在管道元件制造、安裝、竣工驗收
收稿日期：2009—12—21 收修改稿日期：2010—09—04
等方面已有一些安全技術(shù)規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如《燃?xì)?
用聚乙烯管道焊接技術(shù)規(guī)則》(TSG D2002—2006)、
《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程》(CJJ63—2008)、《城
市燃?xì)庠O(shè)施運行、維護(hù)和搶修安全技術(shù)規(guī)程》(CJJ51
— 2006)、《壓力管道定期檢驗規(guī)則一公用管道》(TSG
D7003—2010)涉及了相關(guān)環(huán)節(jié)，但不全面。
文中結(jié)合相關(guān)研究成果與經(jīng)驗，針對PE管道可
能出現(xiàn)的安全質(zhì)量問題，開展了PE燃?xì)夤艿腊踩珯z
驗關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用工作。
1 PE管道安全檢驗關(guān)鍵技術(shù)
針對PE管道的實際情況，應(yīng)首先開展原始資料
調(diào)查，掌握管道走向與位置，然后開展不開挖泄漏普
查，分析管道危險源，并針對關(guān)鍵點進(jìn)行PE管管體質(zhì)
量檢驗(PE接頭質(zhì)量、鋼塑轉(zhuǎn)換接頭質(zhì)量、管子質(zhì)
量)。
1．1 PE管道定位技術(shù)
按照《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)范》CJJ63—2008
24 Pipeline Technique and Equipment Jan． 2011
中5．2．4條的規(guī)定，PE管道施工時，應(yīng)隨管道埋設(shè)金屬
示蹤線，但有些PE管道工程并沒有埋設(shè)金屬示蹤線或
者施工不規(guī)范造成示蹤線斷開或未連接，這給后期的維
護(hù)帶來了問題。目前，PE管道的探查有電磁法和探地
雷達(dá)法及震動波法等方法，電磁法主要應(yīng)用在有示蹤線
的PE管道上，探地雷達(dá)法及震動波法主要用來探查復(fù)
雜部位管線和沒有示蹤線的PE管道。
中國特種設(shè)備檢測研究院已經(jīng)研制了一種新型
雷達(dá)，其在通道數(shù)、采樣、探測深度方面性能優(yōu)異。探
測深度為0～6 m；探測深度誤差<3％ ；探測橫向精度
<0．1 133．能夠滿足PE管道檢驗定位精度的要求¨J。
1．2 PE焊接質(zhì)量超聲波檢測
1．2．1 PE接頭的焊接缺陷分類
PE管的連接是整個安裝過程中最重要的工序，
是影響結(jié)構(gòu)完整性和安全運營、持久強(qiáng)度的重要因
素，連接技術(shù)的優(yōu)劣直接關(guān)系到管道的運行壽命，通
?？刹捎萌刍B接和機(jī)械連接等，最常用的是熱熔連
接和電熔連接。圖1和圖2為電熔接頭內(nèi)部缺陷的幾
種類型。
(a)熔合面缺陷(未熔舍夾渣) (b)金屬絲錯位
(c)孔洞 (d)冷焊
圖1 電熔接頭內(nèi)部缺陷的類型1
PE管道熱熔焊接接頭的內(nèi)部缺陷分為熔合面缺
陷、孑L洞、裂紋及工藝缺陷四大類。
1．2．2 PE接頭的焊接缺陷檢測方法
目前，PE管道焊接質(zhì)量的檢測方法為壓力檢測
法，該法只能檢出大的焊接缺陷，不能檢測較小的焊
接缺陷(如未焊透)，PE管因焊接質(zhì)量導(dǎo)致的事故也
時有發(fā)生。因此，開展PE管焊縫缺陷檢測技術(shù)的研
究對PE管的應(yīng)用推廣具有重要意義。
為采用無損檢測手段替代破壞性試驗進(jìn)行PE管
道焊接質(zhì)量的探傷，國內(nèi)已進(jìn)行了大量的試驗研究，
并取得了實用成果。
中國特種設(shè)備檢測研究院承擔(dān)的“十一五”國家
科技支撐計劃《生命線工程及特種設(shè)備安全保障關(guān)鍵
一一
(a)熔合面缺陷 (b)裂紋
(c)孔洞 (d)工藝缺陷(角度不對中)
圖2 電熔接頭內(nèi)部缺陷的類型2
技術(shù)與工程示范》項目中，對熱熔焊接接頭和電容焊
接接頭焊接質(zhì)量的無損檢測方法進(jìn)行了試驗研究。
研究成果表明：對電熔焊接接頭采用超聲相控陣動態(tài)
聚焦并結(jié)合B掃查成像技術(shù)，能夠?qū)附咏宇^的質(zhì)量
進(jìn)行檢測，對缺陷進(jìn)行定位 。
1．2．2．1 超聲相控陣聚焦技術(shù)
超聲相控陣換能器的設(shè)計基于惠更斯原理。換
能器由多個相互獨立的壓電晶片在空間按一定方式
排列組成一個陣列，每個晶片稱為一個陣元，當(dāng)各陣
元以同一頻率的信號進(jìn)行激勵時，其發(fā)出的聲波是相
干的 ]。運用電子控制技術(shù)，使陣列中各陣元發(fā)射的
超聲波疊加形成一個新的波陣面，在效果上相當(dāng)于改
變了換能器的空間排列形式。同樣，在反射波的接收
過程中，按一定規(guī)則和時序控制接收陣元信號并進(jìn)行
信號合成，再將合成結(jié)果以適當(dāng)形式顯示，由此實現(xiàn)
了超聲波聲束的動態(tài)聚焦。
圖3為相控陣時序控制和聚焦聲場的示意圖。
圖3 相控陣時序控制和聚焦聲場的示意圖
由圖3可知，采用相控陣電子聚焦得到的聲束比
單探頭細(xì)得多，使得超聲波有足夠的能量反射并被換
能器接收，并保證良好的分辨率和信噪比 I4 。
第i期 石秀山等：埋地聚乙烯管道安全檢驗 墊查墾 堡壘
圖4為相控陣聚焦原理圖。
蜘 舅
圖4 相控陣聚焦原理圖
1．2．2．2 電子線掃查和B掃查成像技術(shù)
如圖5所示，試驗使用的相控陣探頭有96個陣
元，以相鄰16個陣元作一組，如第1—16個陣元，通過
對1～16通道預(yù)設(shè)不同的延時值實現(xiàn)在位置1聚焦。
采用電子線掃查技術(shù)，可以依次實現(xiàn)2～17，3～18，
?
，8l～96各陣元在位置2，3，? ，81的密排焦點聚
焦。通過記憶各焦點的位置信息和其反射波幅值，便
形成B掃查成像。
圖5 電子線掃查原理圖
1．2．2．3 超聲相控陣動態(tài)聚焦及掃查成像技術(shù)檢測
的精度
通過試驗和剖開驗證表明：研制的超聲相控陣探
頭對聚乙烯電熔接頭進(jìn)行檢測的壁厚范圍是6～30
mm，可以定位融合面缺陷定量與定位精度達(dá)0．5 film、
孔洞和氣泡的定量與定位精度達(dá)1．0 ITIm、金屬絲錯位
的定位精度達(dá)0．5 mm，能夠滿足工程技術(shù)上的需
要[ 。
1．3 地下管網(wǎng)泄漏定位檢測
PE燃?xì)夤芫W(wǎng)由于焊接缺陷、外力損傷、密封不嚴(yán)
而導(dǎo)致燃?xì)庑孤?。由于天然氣質(zhì)量較輕，從泄漏點噴
出后，會自然向上升起，并竄出地面。但由于回填物
密實度不均等原因，燃?xì)飧Z出地面時不會垂直上升，
而是往土質(zhì)疏松的地方“運動”。
燃?xì)庑孤z測的方法很多，但對于PE管道來說，
最實用的辦法是嗅敏儀法。嗅敏儀的精度可以達(dá)到
1 ppm(1 ppm=10 )．檢測中，用甲烷含量來判斷是
否存在泄漏，但需要排除周圍干擾(如汽車尾氣)、下
水道等地溝沼氣產(chǎn)生的誤報，所以需配合使用丙烷泄
漏檢測儀來排除這些干擾。
2 PE管安全檢測關(guān)鍵技術(shù)在某市PE燃?xì)夤芫W(wǎng)的應(yīng)用
某市天然氣中壓管網(wǎng)全部采用PE管道。據(jù)了
解，由于該市的PE天然氣管網(wǎng)在2004年的建設(shè)過程
中，存在一些比較嚴(yán)重的問題，這些都導(dǎo)致了管道的
安全質(zhì)量難以控制，管理和運行風(fēng)險提高。
為對該管網(wǎng)的整體質(zhì)量和安全狀況進(jìn)行摸底，按
照國家對城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的運行維護(hù)和檢驗的規(guī)范要
求，對全市中壓PE管線進(jìn)行了安全質(zhì)量檢驗與評價，
主要工作如下：
(1)通過使用地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)和探管儀對管道位
置、埋深進(jìn)行了測試，并對小區(qū)內(nèi)位置不明的管道進(jìn)
行了探明，管道埋深均滿足CJJ63—2008的要求，且在
凍土層以下；使用雷達(dá)探查管道的圖像如圖6所示。
【1 1 9 4 ^ 6 7
(b)
圖6 探地雷達(dá)進(jìn)行PE管道探查的示意圖
(2)通過資料審查發(fā)現(xiàn)，設(shè)計圖和驗收圖存在一
些比較嚴(yán)重的問題，如管道線圖周圍缺少地物參照，
管線關(guān)鍵點無測量坐標(biāo)，存在圖紙與實際不符合的現(xiàn)
象，給管道的維搶修帶來很大麻煩。
(3)為實現(xiàn)城市管網(wǎng)的電子化和可視化，便于管
理規(guī)劃管網(wǎng)，對城區(qū)的管網(wǎng)(中壓)采用動態(tài)GPS系統(tǒng)
進(jìn)行了測繪，對所有干線、支線、閥井、調(diào)壓箱(柜)進(jìn)
行了三維坐標(biāo)的測繪，同時對管線兩側(cè)各20 m內(nèi)的地
物進(jìn)行補(bǔ)充測繪，使管理單位更好地掌握管網(wǎng)的信
息。 (下轉(zhuǎn)第28頁)
Pipeline Technique and Equipment Jan． 20 1 1
信號調(diào)理和濾波，再由數(shù)據(jù)采集卡完成數(shù)據(jù)的采集。
使用VC++6．0編寫了相應(yīng)的軟件來控制數(shù)據(jù)采集
卡，并顯示數(shù)據(jù)采集卡采集到的數(shù)據(jù)。
圖5 實驗平臺
4．2 實驗結(jié)果與分析
氧化皮體積數(shù)與電壓值的關(guān)系曲線如圖6所示。
圖6中，1個單位體積為526 lllm ．
圖6 氧化皮與電壓關(guān)系曲線
由關(guān)系曲線可知，隨著氧化皮體積分?jǐn)?shù)的增加，
電壓值增大，而磁性敏感元件輸出電壓值經(jīng)過差分處
理與AB 成正比例關(guān)系，所以隨著氧化皮體積分?jǐn)?shù)的
增加，AB 值增大，這與仿真結(jié)果是一致的。實驗并
沒有以氧化皮厚度作為橫坐標(biāo)測量電壓值，因為在實
際檢測過程中，少量的氧化皮在管道中分布并不均
勻，即使人工使氧化皮分布均勻，也會被傳感器的磁
場吸到一起，改變氧化皮的分布。
綜上所述，設(shè)計的傳感器能夠有效地檢測出不銹
鋼管內(nèi)的氧化物。
5 結(jié)束語
文中在傳感器設(shè)計過程中充分發(fā)揮了ANSYS仿
真結(jié)果的指導(dǎo)作用，實驗結(jié)果證實了ANSYS仿真所得
到規(guī)律的正確性，依據(jù)仿真結(jié)果所設(shè)計的傳感器能夠
有效檢測出不銹鋼管道內(nèi)的氧化物，靈敏度高，成本
低廉，并已經(jīng)成功應(yīng)用于電站檢測中，能夠有效減少
電站的損失。
參考文獻(xiàn)：
[1] 李耀君．氧化皮脫落導(dǎo)致的過熱器管爆管分析．熱力發(fā)
電，2005(6)：56—59．
[2] 朱建臣，李云飛，王玉興．奧氏體不銹鋼管內(nèi)壁氧化物脫
落原因分析及檢測方法探討．電力設(shè)備，2008(2)：58一
60．
[3] 劉春鑫，費躍農(nóng)，汪洋．仿真研究在低頻渦流探傷中的應(yīng)
用．計算機(jī)仿真，2006(2)：297—301．
作者簡介：許立賓(1984一)，碩士研究生，主要研究方向為信號
檢測理論與技術(shù)、無損檢測。
(上接第25頁)
(4)鋼質(zhì)管道焊口質(zhì)量的抽查檢測。城市管網(wǎng)
中，在中壓PE管出地前使用鋼塑轉(zhuǎn)換接頭變成鋼管
后出地到調(diào)壓箱(柜)，這些支線直徑≤DN100，其焊
接質(zhì)量難以控制，檢測了68個鋼塑轉(zhuǎn)換接頭的質(zhì)量
(焊接、防腐、壁厚)，發(fā)現(xiàn)多達(dá)44條焊縫存在超標(biāo)缺
陷，并且有2處焊縫有砂眼泄漏。
(5)對管網(wǎng)進(jìn)行了打孔泄漏檢測，如果甲烷含量
異常，則加密打孔，進(jìn)一步檢測。該次檢測采用燃?xì)?
管網(wǎng)綜合檢測儀，有甲烷型和丙烷型兩種，檢測時兩
種儀器的檢測結(jié)果相互驗證，以排除其他干擾產(chǎn)生的
誤報警。進(jìn)行開挖驗證，有5處泄漏點。對閥井內(nèi)的
可燃?xì)怏w檢測發(fā)現(xiàn)13處泄漏，其中嚴(yán)重泄漏的有2
處，其他11個閥井有輕微泄漏。
3 結(jié)束語
PE管道的安全檢驗是管道檢驗領(lǐng)域的一個難題。
文中介紹了PE管道檢驗最新的科研成果，應(yīng)用這些
檢測和評價技術(shù)，解決了PE管道檢驗問題，為城市
PE燃?xì)夤艿赖陌踩峁┝丝茖W(xué)的檢驗方法體系。工
程應(yīng)用證明：該檢驗方法體系是可行的，能解決PE燃
氣管道的主要安全問題，為今后PE管道的檢驗提供
了創(chuàng)新的思路，具有很好的推廣應(yīng)用價值。
參考文獻(xiàn)：
[1] 中國特種設(shè)備檢測研究院等9個單位．“十一·五”國家
科技支撐計劃項目O1課題《生命線工程安全保障關(guān)鍵
技術(shù)研究及工程示范》(2006BAK02BOI)研究報告．
[2] 丁守寶，郭偉燦，鄭津洋．聚乙烯管道電熔接頭超聲檢測．
無損檢測，2008，30(5)：267—269．
[3] 劉晨，祖慶夕．超聲數(shù)字式相控陣換能器動態(tài)聚集系統(tǒng)研
制．應(yīng)用聲學(xué)，2000，19(6)：14—18．
[4] ROSE j L．Ultrasonic Waves in Solid Media．U K：Cambridge
University Press，1999．
作者簡介：石秀山(1978一)，工程師，從事壓力管道檢驗研究工
作。

網(wǎng)友評論 more

化工安全論文最新內(nèi)容

03-11