放射性泄漏气体检测技术现状
龙斌1,2，王群书2，李君利1，冯天成2，冯淑娟2，周国庆2，马怀成2，王引东2，陈伟2
(1.清华大学工程物理系，粒子技术与辐射成像教育部重点实验室，北京100084；
2.西北核技术研究所，西安710024)
摘要：放射性泄漏气体检测技术对核设施运行安全监测、核应急监测和禁核试现场视察有着非常重要的意义。文中在介绍泄漏检测技术的基础上，综述了放射性气体富集技术的吸附分离和膜分离技术以及放射性氙测量技术现状，可为放射性泄漏气体检测技术研究和仪器设备研制提供参考。
关键词：放射性泄漏；气体检测；气体富集
中图分类号：TL81 文献标志码：A文章编号：
核能和核技术的发展为国民经济的带来了不可估量的积极作用，但核安全问题也成为不容忽视的重要问题。温茨凯尔(Windscale)核反应堆事故、三哩岛核电站事故、切尔诺贝利核电站事故、福岛核电站事故等所产生的放射性物质泄漏对环境造成极大损害[1,2]。由于裂变产生的放射性气体比放射性气溶胶更容易泄漏，且无需额外添加示踪剂，是表征核设施泄漏的直接依据，因此高灵敏度地检测放射性裂变气体对于核设施的安全运行具有十分重要的意义。
然而，在漏率较低的情况下，且空气对放射性核素的扩散、稀释作用，放射性气体的探测易受环境放射性影响，将降低探测灵敏度。因此，需要在有限的测量周期内采用气体富集、低本底测量以及测量流程的优化设计等方法提高测量结果的灵敏度。本文在介绍泄漏检测技术特点的基础上，调研分析了放射性泄漏气体富集技术和低本底测量技术，为放射性泄漏气体检测技术研究和设备研制提供参考。
1 泄漏检测技术概述
通常，气体通过均匀多孔介质、非均匀多孔介质、贯通的裂隙泄漏到环境中[3]。气体泄漏检测技术主要有：气泡检测法、气压式检测法、流量检测法、卤素泄漏监测、氦质谱泄漏监测法、渗透和化学示踪物监测法、声波监测法等[4]。其特点如表1所示。这些方法存在事先充入气体、在容器外涂刷显示剂、高温条件下存活率不高、影响容器内部的实验条件等问题，不能满足封闭结构容器运行过程中的泄漏监测需求，而收集装置内部产生的放射性气体进行泄漏检测预警可避免上述问题。
表1 泄漏检测技术特点
序号方法结果的用途有效性特点
1 气泡法定位、定量局部结果需涂刷液体；运行前检测；粗略表征。
2 气压式检测定量整体结果充入干燥气体；运行前检测。
3 流量检测定量整体结果与气压式检测类似，测量气体流量。
4 卤素检漏定量局部结果需卤素示踪剂；运行前或中检测；高温存活率低。
5 氦质谱检漏定位、定量局部结果需充入氦气；运行前检测；检测精度高。
6 气体检测定量整体结果无需投放介质；运行中检测；检测精度高。——————————————————
收稿日期：2015-06-08
基金项目：
作者简介：龙斌(1981—)，男，四川省仪陇县人，在读博士生，主要从事环境放射性测量研究。
2 放射性气体分离富集技术
钚、铀材料在核爆炸或者反应堆中通过裂变或者前驱核β衰变产生惰性气体核素85Kr、87Kr、88Kr、89Kr、95Kr、131m Xe、133Xe、133m Xe、135Xe，或者中子活度产生37Ar及3H等[5]。放射性泄漏气体检测对象的选择原则是裂变产额较高、半衰期适中、γ射线的能量适中且发射概率大于1%、受天然核素影响小。根据上述原则及放射性气体核素的辐射特性数据，可以选择氙同位素135Xe作为短期监测对象，133Xe作为中长期放射性泄漏检测对象。然而，由于空气对氙同位素的稀释、扩散作用，导致空气中的放射性氙浓度非常低，因此需要对其进行富集分离。
氙与空气中其它组分(主要包括O2、N2、CO2、H2O和Rn)的富集分离方法比较多，主要有吸附分离、溶剂吸收、低温蒸馏、膜分离、气相色谱分离等方法，其中吸附分离和膜分离的方法被广泛使用[6]。
2.1 吸附分离技术
吸附是指在固相-气相、固相-液相等体系中，某个相的物质密度或溶于该相中的溶质浓度在界面上发生改变的现象。被吸附的物质称为吸附质，具有吸附作用的物质称为吸附剂。吸附量与气体流量、压力、温湿度，吸附剂的孔结构、孔容积、装填密度和表面积等因素有关[7]。根据作用力的不同，吸附可分为物理吸附和化学吸附。吸附分离的方式主要有：变温吸附、变压吸附、变浓度吸附、色谱分离和循环分离等[8]。理想的氙吸附材料应具有以下特点：(1)具有合适的孔结构和较大的比表面积，从而具有较高的吸附量；
(2)吸附剂的吸附和脱附耗时短、残留少；(3)吸附剂的导热性好；(4)吸附剂的体积小，密度大，以获得较高的填充密度[9]。
用于吸附、分离氙的固体吸附剂很多，主要有分子筛(5A、13X等)、活性炭、多孔聚合物(TDX-01、TDX-02、GDX303)、石墨、多孔金属以及碳分子筛、活性碳纤维(ACF)等[6]。
2.1.1 活性炭吸附分离
活性炭的吸附性能取决于空隙结构，其微孔的表面积达90%以上，比表面积一般在500m2/g-1700m2/g 之间，高度发达的孔隙结构使得吸附力场很大。当气体到达孔隙的吸附力场作用范围内，活性炭就会将气体吸附到空气中。活性炭的吸附能力与活性炭的比表面积、孔径分布及温度。活性炭在低温情况下的吸附性能优于常温条件，因此大多数的Xe系统都在低温下吸附、高温下解析气体[10~12]。另外，不同品种、不同处理方法的活性碳的吸附性能也不一样，椰壳活性炭的吸附性能优于桃壳炭[13]。为满足禁核试核查的需要，国际上研制了 4 套Xe 取样、分析和测量台站系统(ARSA、SPALAX、SAUNA和ARIX) [14]，均采用了活性炭作为吸附剂对放射性氙气体进行富集、分离。周崇阳等人研究了活性炭对Xe和氡的吸附-解析性能，以及中空纤维膜和分子筛对水、CO2的去除能力，研制了硬件装置，并在高氡环境和福岛核事故监测中得到了应用[15,16]。上述系统系统灵敏度高，但分析周期均较长。
然而，活性炭的孔径分布范围广，吸附选择性不是很理想，长期稳定性也有待改进。因此，改善活性炭微孔结构的表面修饰或改性、长期稳定性等方面的研究将成为热点。
2.1.2 活性碳纤维吸附分离
活性碳纤维(ACF)是20世纪60年代发展起来的吸附剂，用有机纤维经高温碳化活化制备而成。与活性炭相比，活性碳纤维的比表面积更大(1000 m2/g -3500m2/g)、微孔结构发达且孔径分布范围窄、吸附脱附速度快、吸附量大。
不同的基体的ACF的吸附性能不同，低温时，粘胶基活性碳纤维的吸附性能强于沥青基纤维。活性碳纤维的吸附容量与其比表面积之间不具有相关性，但孔结构是活性碳纤维对氙吸附的关键参数[17]。不同
的孔结构对氙的吸附效能差异在于吸附热的不同，通过增强吸附剂对氙的吸附作用力(孔修饰、负载化合物)，改变其孔结构分布，可提高对Xe的吸附能力。亚甲基蓝、对硝基苯酚等有机物、或氯化钠、碘等无机物填充可以修饰活性碳纤维的孔结构，而且负载贵金属后的活性碳纤维的吸附能力也能显著提高[18,19]。
王红侠等人建立了液氮冷阱中用活性碳纤维吸附Xe的现场视察放射性Xe的分离纯化流程[20]。虽然单位质量的活性碳纤维的吸附能力强于活性炭，但由于其装填密度远小于活性炭，因此在相同体积的吸附柱内活性炭的吸附能力比活性碳纤维强[21]。因此，活性碳纤维的实际应用过程中需要考虑其装填密度。2.1.3 分子筛吸附分离
分子筛是一种硅铝酸盐，一般孔径为0.5nm~1.0nm，A型、X型沸石分子筛比表面积1000 m2/g，可用来去除空气中的H2O和CO2 [22,23]。碳分子筛由多孔碳素材料利用热分解法、热收缩法等方法制备，孔径分布范围窄且为超微孔(平均孔径0.4nm-0.7nm)且能在制备过程中控制孔径大小范围，吸附选择性好，但是碳分子筛存在比表面积小、价格昂贵的不足。
另外，在进行气体吸附前，需要去除被吸附气体中的H2O、CO2和Rn，因为它们将会降低吸附剂对氙的吸附能力。冯淑娟等人利用碳分子筛和中空纤维膜去除H2O和CO2，并利用氙和氡动态吸附系数的差异实现了氙和氡的分离[23,24]。
2.2 膜分离技术
膜分离是一种新型的分离技术，它利用膜对混合气体中各组分的选择性渗透性能差异实现气体的分离、提纯和浓缩的分离技术。膜分离的优点是成本低、能耗少、效率高且可回收有用的物质，缺点在于分离因子和渗透性能比较低。对于多孔气体膜，其渗透机理主要包括粘性流动、努森扩散、表面扩散、毛细管冷凝和分子筛分，但是粘性流动不具有分离作用。对于非多孔膜，气体透过机理为溶解-扩散原理[25]。在气体富集工艺流程中，膜技术被主要应用于气体分离、空气除湿。
2.2.1 空气除湿及CO2去除
聚砜(PS)中空纤维膜具有机械强度高、分离性好、抗溶胀、耐细菌侵蚀的优点，但其表面亲水性能低、易污染且难以制备小孔径膜。通过混合改性以及预处理可以提高其表面性能[26]。不同原料压力、温度条件下，水蒸气在聚砜膜内的溶解系数、扩散系数和渗透系数的变化可用成簇迁移和溶胀的机理进行解释[27]。
聚酰亚胺的结构中含有酰亚胺基团，其分子结构含有大量的苯环，分子链刚性较大、排列紧密，能够较好地分离H2O和CO2。但是，聚酰亚胺的分子链极性大，分子间相互作用力强，制得的中空纤维膜的渗透性和溶解性有限，从而影响了膜的气体分离性能。为了改进其性能，针对聚酰亚胺膜材料本体结构的改性研究有大量的报道。改性的手段包括共聚改性(改变主链结构、改变侧基结构、引入特殊功能单体)，填充改性(无机物和有机物填充)，交联改性，共混改性和表面改性[28]。共混膜的除湿性能优于传统的聚酰亚胺纤维膜，特别是在增大吹扫比例的情形下，共混膜性能更为突出[29]。中空纤维膜组件的除湿性能随膜的亲水性增强而提高的规律不是始终成立，适当增加亲水性盐含量可以改进膜的除湿性能[30]。目前，醋酸纤维、乙基纤维素、聚苯醚、聚酰亚胺和聚砜膜等已被用于工业生产中CO2的分离[15]。
2.2.2 气体分离
Jensvold等人发明了一种可以经济地从氧气、氮气、二氧化碳或者气体混合物中选择性地分离稀有气体特别是氙的薄膜。该薄膜是由聚碳酸酯、聚酯、聚酯碳酸盐混合物制成的薄层。同时，该专利还介绍了单级和多级处理的膜分离流程以提供期望纯度和体积的产品气[31]。Lagorsse S等人对碳分子筛的结构特性、吸附特性和空气动力学特性进行了表征，并利用碳分子筛膜实现了麻醉气体Xe的回收，回收率达到
97%，对于单一组分的气体渗透性较好，但对多成分混合气体，Xe会存在孔堵塞效应[32,33]。Lindbr?then A 等人测试了表面改性的玻璃膜的吸附和扩散特性，结果表明该玻璃膜对CO2的渗透性优于Xe，但扩散系数相对Xe较差[34]。OHNO M等人的研究表明采用多孔膜和非多孔膜组合的分离单元对气体的分离因子高于传统的单一膜组成的分离单元。为了验证上述观点，采用硅橡胶管状膜和醋酸纤维管状膜组合，并用9级循环的膜分离器级联方式构成分离单元成功实现了Kr-N2的分离[35]。
膜分离的关键性能指标为分离系数和选择系数，与膜材料的本身特性、膜分离器的流型及级联方式有关。上述文献表明，采用膜分离的方法进行氙富集是可行的，但在进行膜材料选取时，不仅需要考虑分离性能和选择性，还需考虑氙在分离过程中的损失。
3 放射性氙测量技术
为了获得较高的探测灵敏度，必须选择合适的测量方式、提高探测器的探测效率、降低本底对测量结果的影响。放射性Xe同位素可以选用多种测量方法，如正比计数器、液体闪烁谱仪、HPGe γ能谱法或β-γ符合法。液闪和正比计数器只能测量β放射线，不能进行核素分辨，且不能测量不发射β射线的131m,133m Xe。因此放射性Xe测量通常采用HPGe γ能谱法或β-γ符合法。H PGeγ能谱法的系统组成相对简单，能量分辨率较好，但探测效率相对较低；β-γ符合法有可效降低环境放射性本底的影响，系统的探测灵敏度较高，但系统结构复杂，且对于现场测量来说，没有纯化环节的情形下吸附剂上的气体很难被解吸出来，气体室体积小，固体形态的吸附剂对β射线的衰减，使得β-γ符合不适宜于现场测量[13,14,36-39]。为了高灵敏度地测量131m,133m Xe，Canberra公司研制了一种新型的转换电子-X射线符合谱仪，采用井型NaI探测器测量Xe 同位素的X射线、两个PIPS探测器测量转换电子，利用该谱仪得到的131m,133m Xe的最小可探测活度为2mBq[40]。罗飞设计了塑料闪烁体和CsI(Tl)组合的叠层探测器用于放射性氙样品的测量[41]。许浒等人用MCNP软件模拟了使用PIPS探测器测量惰性气体时取样空间参数的影响[42]。W. Hennig 等人设计了多种结构的叠层探测器，并用蒙特卡罗软件模拟了其性能及影响因素[43]。
提高探测器对核素的探测效率的通常做法：选择高性能的探测器、减小探测器与源之间的距离、增大源面积等方式[44]。通常采用屏蔽手段降低环境本底，采用塑料闪烁体进行反符合测量降低宇宙射线的贡献[45,46]。
王世联等人设计了碳纤维衬底的放射源盒，并采用人工放射性核素170Tm对惰性气体测量的探测效率进行了校准[47,48]。龙斌等人研制了用于放射性氙测量的探测效率校准的模拟气体源，利用214Pb的特征X 射线的探测效率插值校准133Xe的探测效率[49]。
4 结论
本文在传统气体泄漏检测技术的基础上，综述了放射性氙气体的富集和测量技术现状，分析了各种吸附剂的优缺点，讨论了采用膜分离技术进行氙富集分离的可行性，分析了各种放射性氙测量方法的优缺点，可为放射性泄漏气体检测技术研究和设备研制提供参考。
参考文献：
[1] 龚守良，刘晓东主编. 核辐射及其相关突发事故的医学应对[M]. 北京：原子能出版社，2006.
[2] 韦元波，吕熹元. 核患无穷核泄漏危机的应对之策[M]. 北京：金城出版社，2011.
[3] 王铁良，田宙，王占江，等. 缩比地下化学爆炸气体泄漏规律研究[J]. 计算物理，2013，30(2)：209-213.
[4] 吴孝俭，闫荣鑫主编. 泄漏检测[M]. 北京：机械工业出版社，2005.3.
[5] 张利兴. 禁核试核查技术导论[M]. 北京：国防工业出版社，2005.
[6] 张利兴，朱凤蓉. 核试验放射性核素监测核查技术[M]. 北京：国防工业出版社，2006.
[7] 近藤精一，石川达雄，安部郁夫著，李国希译. 吸附科学[M]. 北京：化学工业出版社，2006.
[8] Junghui Chen，Sheng-Jung Hsu and Tsong-Yang Wei. Optimization design for removal of radioactive Kr from Xe using pressure
swing adsorption [J]. Chemical Engineering Research & Design 91，2013：649-659.
[9] 刘邃庆，刘京，钱渊，等. 活性炭对氙的动态吸附性能及其结构表征分析[J]. 核技术，2013，36(5)：050208-1~7.
[10] 陈莉云，武山，张昌云，等. 用制备色谱法分离氪氙[J]. 核技术，2012，35(6)：442-446.
[11] 廖翠萍，郑振宏，施福恩，等. 吸附法净化高温气冷堆He载气中Kr、Xe的研究[J]. 核技术，2001，24 (6)：509-514.
[12] 王茜，彭述明，郝樊华，等. 放射性氙分离纯化技术[J]. 核化学与放射化学，2011，33 (4)：230- 235.
[13] Matthias Auer，Timo Kumberg，Hartmut Sartorius et al. Ten Years of Development of Equipment for Measurement of
Atmospheric Radioactive Xenon for the Verification of the CTBT[J]. Pure Appl Geophys 167，2010：471-486.
[14] Ringbom A，Larson T，Axelsson A，et al. SAUNA - A system for automatic sampling，processing，and analysis of radioactive
xenon [J]. Nucl Instrum Methods Phys Res，Section A 508，2003：542-553.
[15] 周崇阳. 大气样品中氙的富集分离技术研究[D]. 清华大学博士学位论文，2011.
[16] Zhou Chongyang，Zhou Guoqing and Feng Shujuan et al. Atmospheric radioxenon isotope monitoring in Beijing after the
Fukushima nuclear power plant accident [J]. Applied Radiation And Isotopes 72，2013：123-127.
[17] 陈水挟，金莹，罗颖，等. 几种活性碳纤维的结构及其吸氙性能研究[J]. 高技术通讯，2002，12(11)：67-72.
[18] 陈水挟，罗颖，董国华，等. 活性碳纤维的结构修饰及其吸附氙性能的研究[J]. 离子交换与吸附，2004，20(6)：481- 493.
[19] 陈水挟，罗颖，董国华，等. 载贵金属活性碳纤维对氙吸附性能的研究[J]. 高技术通讯，2005，15 (2)：47-50.
[20] 王红侠，卞直上，李伟. 现场视察Xe的分离测量技术[J].中国核科技报告，2006,(2): 65-70.
[21] 何国利，易红宏，唐晓龙. 氙气吸附分离的研究现状及进展[J]. 材料导报A：综述篇，2013，27(7)：50-53.
[22] Tondeur F，Zhu H C，Charlet J M，et al. Radon from the subsoil to the dwelling in southern Belgium[J]. Environment
International，1996，22(1)：S535-S543.
[23] 冯淑娟，周崇阳，周国庆，等. 碳分子筛色谱技术在氡、氙分离中的应用初探[J]. 辐射防护，2010，30(2)：113- 116.
[24] 冯淑娟，周崇阳，周国庆，等. 一种碳分子筛用于氡和氙气的分离方法[P]. 中国，CN101985081A，2011：3-16.
[25] 陈勇，王从厚，吴鸣. 气体膜分离技术与应用[M]. 北京：化学工业出版社，2004.
[26] 顾蓓蓓，胡啸林. 中空纤维膜的现状与研究进展[J]. 广州化工，2010，38 (6)：42-44.
[27] 郑辉东，赵素英，王良恩. 乙炔、水蒸气在聚砜膜中渗透行为的研究[J]. 福州大学学报(自然科学版)，2005，33(1)：
101-104.
[28] 叶宏，冯旭东，梁海燕，等. 聚酰亚胺渗透汽化膜改性研究进展[J]. 中国塑料，2011，25 (2)：7-12.
[29] 李国民，冯春生，李俊凤，等. 共混改性聚酰亚胺中空纤维膜的压缩空气除湿性能研究[J]. 功能高分子学报，2005，
18(2)：194-197.
[30] 李国民，李俊凤，刘静芝，等. 改进聚酰亚胺膜的水蒸气渗透性和空气除湿性能[J]. 华东理工大学学报(自然科学版)，
2006，32(6)：629-633.
[31] John A，Jensvold，et al. Thomas O. Jeans. membrane for separation of xenon from oxygen and nitrogen and method of using
same [P]. US 6168649B1，2001.
[32] Lagorsse S，et al. Xenon recycling in an anaesthetic closed-system using carbon molecular sieve membrane [J]. Journal of
Membrane Science 301，2007：29-38.
[33] Lagorsse S，et al. Carbon molecular sieve membranes sorption，kinetic and structural characterization [J]. Journal of Membrane
Science 241，2004：275-287.
[34] Lindbr?then A，et al. Glass membranes for purification of aggressive gases Part Ⅱ. Adsorption measurements and diffusion
coefficient estimation [J]. Journal of Membrane Science 259，2005：154-160.
[35] OHNO M，et al. Radioactive Rare Gas Separation Using a Separation Cell with Two Kinds of Membrane Differing in Gas
Permeability Tendency [J]. Journal of Nuclear Science and Technology，1977，14(8)：589-602.
[36] Bowyer T W，Schlosser C，Abel K H，et al. Detection and analysis of xenon isotopes for the comprehensive nuclear-test-ban
treaty international monitoring system [J]. Journal of Environmental Radioactivity 59，2002：139-151.
[37] Fontaine J P，Pointurier F，Blanchard X，et al. Atmospheric xenon radioactive isotope monitoring[J]. Journal of Environmental
Radioactivity 72，2004：129-135.
[38] Auer M，Axelsson A，Blanchard X，et al. Intercomparison experiments of systems for the measurement of xenon radionuclides
in the atmosphere [J]. Applied Radiation and Isotopes 60，2004：863-877.
[39] Feng Xie，Wengang Jiang，Xuesong Li. Single channel beta–gamma coincidence system for radioxenon measurement using
well-type HPGe and plastic scintillator detector[J]. Nuclear Instruments & Methods in Physics Research A 729，2013：900-904.
[40] Le Petit G，Cagniant A，Morelle M，et al. Innovative concept for a major breakthrough in atmospheric radioactive xenon
detection for nuclear explosion monitoring [J]. J Radioanal Nucl Chem 298，2013：1159-1169.
[41] 罗飞. 低水平放射性氙探测技术研究[D]. 中国工程物理研究院学位论文，2014.
[42] 许浒，陈祥磊，朱国华，等. PIPS惰性气体放射性监测仪取样空间模拟计算[J]. 武汉理工大学学报，2010，32 (11)：17-19.
[43] Hennig W，Asztalos S J，Warburton W K，et al. Development of a Phoswich Detector for Radioxenon Field Measurements [J].
IEEE Transactions on Nuclear Science，2014，61 (5)：2778-2785.
[44] 唐培家主编. 放射性测量方法[M]. 北京：原子能出版社，2012.
[45] Nú?ez-Lagos R.，Virto A. Shielding and background reduction [J]. Applied Radiation and Isotopes，1996，47(9)：1011-1021.
[46] Semkow T M，Parekh P P，Khan A J，et al. Low-background gamma spectrometry for environmental radioactivity [J]. Applied
Radiation and Isotopes 57，2002：213-223.
[47] 王世联，王军，李奇，等. HPGe γ能谱法测量惰性气体氙活度[J]. 核电子学与探测技术，2009，29(3)：521-575.
[48] 王世联，李奇，樊元庆，等. 用于HPGe探测器效率标定的模拟气体源的研制[J]. 原子能科学技术，2010，44(7)：773-777.
[49] 龙斌，吴睿，成智威，等. 放射性氙测量中的天然源γ谱仪校准技术[J]. 原子能科学技术，2014，48(1)：137-141.
Status of Test Techniques for Radioactive Leakage Gases
LONG Bin1,2，WANG Qun-shu2，LI Jun-li1，FENG Tian-cheng2，FENG Shu-juan2，ZHOU Guo-qing2，MA Huai-cheng2，WANG Yin-dong2，CHEN Wei2
(1.Key Laboratory of Particle and Radiation Imaging of Ministry of Education，Department of Engineering Physics，Tsinghua
University，Beijing 100084，China；2.Northwest Institute of Nuclear Technology，Xi’an 710024，China)
Abstract：The monitoring techniques for radioactive leakage gases are very significant for the running safety monitoring of nuclear facilities，nuclear emergency monitoring and On-site inspection (OSI). Based on the introduction of the characteristics of common leakage test method, the developments of radioactive gaseous enrichment including adsorption separation and membrane separation，and the measurement techniques for radioactive xenon, were reviewed, which could be seen as references for the studies of measurement methods and equipments of radioactive leakage gaseous test.
Key words：Leakage of radioactivity, Gas test；Gaseous enrichment
油气管道泄漏检测技术综述 (新版) Safety work has only a starting point and no end. Only the leadership can really pay attention to it, measures are implemented, and assessments are in place. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0015
油气管道泄漏检测技术综述(新版) 摘要：简单说明了油气长输管道泄漏的原因和泄漏的危害，简单回顾了国内外油气长输管道泄漏检测技术发展的历史，详细介绍了热红外线成像、探地雷达、气体成像、传感器法、探测球法、半渗透检测管检漏法、GPS时间标签法、放射性示踪剂法、体积或质量平衡法、压力波法、小波变换法、相关分析法、状态估计法、系统辨识法、神经网络法、统计检漏法和水力坡降法等20多种管道泄漏检测技术方法，同时介绍了泄漏检测方法的诊断性能指标和综合性能指标，最后指出了现在存在的问题和发展的趋势。 关键词：油气；长输管道；泄漏；原因；检测方法；性能指标；问题；发展；趋势 油气长输管道发生泄漏的原因多种多样，但大致可以分为：(1)管道腐蚀：防护层老化、阴极保护失效,以及腐蚀性介质对管道外壁
造成的腐蚀和传输介质的腐蚀成分对管道内壁造成的腐蚀；(2)自然破坏：由于地震、滑坡等自然灾害以及气候变化使管道发生翘曲变形导致应力破坏；(3)第三方破坏：不法分子的盗窃破坏,施工人员违章操作,野蛮施工造成的破坏；(4)管道自身缺陷：包括管道焊接质量缺陷,管道连接部位密封不良,未设计管道伸缩节,材料等原因。油气管道泄漏不仅给生产、运营单位造成巨大的经济损失，而且会对环境造成破坏、严重影响沿线居民的身体健康和生命安全。 1检漏技术发展历史 国外从上个世纪70年代就开始对管道泄漏检测技术进行了研究。早在1976年德国学者R.Isermann和H.Siebert就提出以输入输出的流量和压力信号经过处理后进行互相关分析的泄漏检测方法；1979年ToslhioFukuda提出了一种基于压力梯度时间序列的管道泄漏检测方法；L.Billman和R.Isermann在1987年提出采用非线性模型的非线性状态观测器的检漏方法；A.Benkherouf在1988年提出了卡尔曼滤波器方法；1991年Kurmer等人开发了基于Sagnac光纤干涉仪原理的管道流体泄漏检测定位系统；1993年荷兰壳牌
管道泄漏检测方法简单比较 管道泄漏检测技术的研究从上世纪九十年代开始，历经二十年，已经有放射物检测法、质量平衡法、电缆检测法、微波探测、磁场感应传感器探测法、红外探测法等多种直观、简单的方法被淘汰，现在行业中有三种方法被广为介绍：光纤检漏法、负压波法、次声波法。 1、光纤检漏法： 根据Joule-Thomson效应原理，当管道发生泄漏时，泄漏源附近的温度会相应降低，监视该局部温度变化，可以对泄漏进行监测和定位。根据这个原理，光纤法应该是非常有效并且定位准确的，但存在以下几个问题： ①当泄漏量较小时，泄漏源附近温度变化较小，对光纤传感器的检测灵敏度要求相当高，因此成本也相应偏高。 ②当使用与管道平行埋设的光纤时，由于当初埋设光纤的目的不是做管道泄漏检测，因此，光纤的埋设离管道有一定的距离，并不是贴着管道埋设（实际工程中，我们多次遇到光纤离管道有十几米距离的情况），如此一来，因管道发生泄漏而引起的温度降低，光纤就检测不到。 ③即使原有光纤与管道离得很近，当发生图一情况时，由于光纤和泄漏点处于管道的两端，仍然无法报警，按照国外的报道，光纤检测系统里面的光纤需要三根均匀分布在管道周围（如图二所示），才能确保管道的泄漏报警。 图一：检测光纤与泄漏点处于管道两端
图二：光纤应埋设三根，均匀分布在管道周围 2、负压波法 当管道发生泄漏时，泄漏处由于管道内介质外泄造成管道压力突然下降，在流体中产生一个瞬态负压波，负压波沿管道向上、下游传播。由于管道的波导作用，负压波可传播数十公里，根据负压波到达上、下游测量点的时间差以及负压波在管道中的传播速度，可以计算泄漏位置。由于负压波法有效距离长、安装简捷、成本较低，目前在国内得到广泛的的应用。 负压波法有其自身的缺陷，表现在以下几个方面： ①对泄漏量要求很大：负压波法能迅速检测出泄漏量很大的泄漏，对泄漏量较小的泄漏没有效果。目前，业界对能够报警的泄漏量值说法不一，根据胜利油田一个招标项目里给出的指标：灵敏度：系统应在20秒之内探测出大于流量10%的泄漏，2分钟内探测出大于管道设计流量2%的泄漏；我们依稀可以推测出2％是一个很高的指标（详见胜利油田2013年3月招标文件《07管线漏失监控系统》）； ②在天然气管道上不起作用：在天然气管道上，如果发生泄漏，泄漏处的压缩气体迅速扩张，不产生可以检测得到的负压波，因此，负压波法对天然气管道无能为力； ③在海底管道上不起作用：海底的管道受海浪冲刷，在海底如同面条般不停的摆动，管道内的介质压力相应的不停变化，负压波系统会不停的发出报警信号；福建泉港联合石化的一条总长15公里的海底管道，原本设计安装一套负压波系统，后因不停报警而撤换成次声波系统。 ④定位不准确：负压波信号是直流信号（波形如图3所示），信号从开始到结束的时
论文：网络安全技术综述 研究目的： 随着互联网技术的不断发展和广泛应用，计算机网络在现代生活中的作用越来越重要，如今，个人、企业以及政府部门，国家军事部门，不管是天文的还是地理的都依靠网络传递信息，这已成为主流，人们也越来越依赖网络。然而，网络的开放性与共享性容易使它受到外界的攻击与破坏，网络信息的各种入侵行为和犯罪活动接踵而至，信息的安全保密性受到严重影响。因此，网络安全问题已成为世界各国政府、企业及广大网络用户最关心的问题之一。 21世纪全世界的计算机都将通过Internet联到一起，信息安全的内涵也就发生了根本的变化。它不仅从一般性的防卫变成了一种非常普通的防范，而且还从一种专门的领域变成了无处不在。当人类步入21世纪这一信息社会、网络社会的时候，我国将建立起一套完整的网络安全体系，特别是从政策上和法律上建立起有中国自己特色的网络安全体系。 网络安全技术指致力于解决诸如如何有效进行介入控制，以及何如保证数据传输的安全性的技术手段，主要包括物理安全分析技术，网络结构安全分析技术，系统安全分析技术，管理安全分析技术，及其它的安全服务和安全机制策略。在网络技术高速发展的今天，对网络安全技术的研究意义重大，它关系到小至个人的利益，大至国家的安全。对网络安全技术的研究就是为了尽最大的努力为个人、国家创造一个良好的网络环境，让网络安全技术更好的为广大用户服务。 研究意义： 一个国家的信息安全体系实际上包括国家的法规和政策,以及技术与市场的发展平台.我国在构建信息防卫系统时,应着力发展自己独特的安全产品,我国要 想真正解决网络安全问题,最终的办法就是通过发展民族的安全产业,带动我国网络安全技术的整体提高。信息安全是国家发展所面临的一个重要问题.对于这个问题,我们还没有从系统的规划上去考虑它,从技术上,产业上,政策上来发展它.政府不仅应该看见信息安全的发展是我国高科技产业的一部分,而且应该看到,发展安全产业的政策是信息安全保障系统的一个重要组成部分,甚至应该看到它对我国未来电子化,信息化的发展将起到非常重要的作用。
输油管道泄漏监测技术及应用 摘要：文章对国内外输油管道泄漏检测方法进行了分析，对油田输油管道防盗监测的方法进行了探讨。针对油田输油管道防盗监测问题，指出了油田输油管道防盗监测系统的关键技术是管道泄漏检测报警及泄漏点的精确定位，并介绍了胜利油田输油管道泄漏监测系统的应用情况。 主题词：输油管道泄漏监测防盗
泄漏是输油管道运行的主要故障。特别是近年来，输油管道被打孔盗油以及腐蚀穿孔造成泄漏事故屡有发生，严重干扰了正常生产，造成巨大的经济损失，仅胜利油田每年经济损失就高达上千万元。因此，输油管道泄漏监测系统的研究与应用成为油田亟待解决的问题。先进的管道泄漏自动监测技术，可以及时发现泄漏，迅速采取措施，从而大大减少盗油案件发生，减少漏油损失，具有明显的经济效益和社会效益。 1 国内外输油管道泄漏监测技术的现状 输油管道泄漏自动监测技术在国外得到了广泛的应用，美国等发达国家立法要求管道必须采取有效的泄漏监测系统。 输油管道检漏方法主要有三类：生物方法、硬件方法和软件方法。 1.1 生物方法 这是一种传统的泄漏检测方法，主要是用人或经过训练的动物（狗）沿管线行走查看管道附件的异常情况、闻管道中释放出的气味、听声音等，这种方法直接准确，但实时性差，耗费大量的人力。 1.2 硬件方法 主要有直观检测器、声学检测器、气体检测器、压力检测器等，直观检测器是利用温度传感器测定泄漏处的温度变化，如用沿管道铺设的多传感器电缆。声学检测器是当泄漏发生时流体流出管道会发出声音，声波按照管道内流体的物理性质决定的速度传播，声音检测器检测出这种波而发现泄漏。如美国休斯顿声学系统公司（ASI）根据此原理研制的声学检漏系统（wavealert），
管道泄漏检测技术应用分析 摘要:近年来,油气输送管道泄漏事故时有发生,造成了巨大经济损失和环境污染。因此,对液体输送管道进行检测和定位的研究与实践非常必要。介绍了国内外液体输送管道泄漏检测与定位的主要方法,分析了各种方法的原理及优缺点,提出了实际实施过程中应注意的问题及相应对策。 关键词:泄漏;检测技术;分析 1 基于硬件的管道泄漏检测方法 基于硬件的检测方法主要有:直接观察法,泄漏电缆法,示踪剂检测法[1]和光纤泄漏检测法[2],其中基于光纤传感器的管道泄漏检测方法越来越受到人们的重视。 1.1 直接观察法 该方法是指有经验的工作人员用肉眼观测、闻气味、听声音查出泄漏的位置, 或专门训练过的狗通过辨气味确认泄漏位置。 早期的管道泄漏检测方法是有经验的技术人员沿管线行走查看管道附近异常情况,闻管道释放出来的介质的气味,或听介质从管道泄漏时发出的声音。这种检测方法的结果主要依赖于个人经验和查看前后泄漏的发展。另外一种方法是用经过训练的、能够对管道泄漏物质的气味很敏感的狗进行检测。该方法无法对管道泄漏进行连续检测,灵敏性较差。 宁波广强机器人CCTV管道检测机器人利用先进的CCTV内窥检测技术进行管道检测。广强管道检测机器人是按照国家卫生部颁发的《公共场所集中空调通风系统卫生规范》的相关技术要求，设计的进行检测的专业设备，可完成各种检测作业，还可搭载各种声纳、切割设备，可按需定制。广强机器人是完成公共场所集中空调检测项目的得力工具。 管道机器人具有超强驱动力，通过镜头可以观测管道内景了解管道内部情况并完成采样维护作业。广强管道机器人小巧灵活，便于携带，造型美观，可搭载在车上，一次即可完成多种检测和维护作业。广强机器人管道机器人用途：用于公共场所集中空调采样和检测、用于环境卫生、职业安全、检验检疫等场所的检测，是检测人员的最佳安全伴侣、最得力的工具.宁波广强机器人科技有限公司管道检测机器人是由控制器、爬行器高清摄像头、电缆等组成。在作业的时候主要是由控制器控制爬行器搭载检测设备进入管道进行检测。检测过程中，管道机器人可以实时传输管道内部情况视频图片以供专业维修人员分析管道内部故障问题。 去年7月，由广强公司自主研发的高端化管道探测机器人在杭州市萧山机场开始应用；该公司普及型管道探测机器人研发成功并投入使用，目前为止已经在浙江、江苏、安徽、山东等多省的管网检测中获得应用，在功能上设计上更加符合城乡管网的检验要求。与此同时，为满足高端市场实际需求，该公司还自主研发了多种cctv管道检测车，通俗来说就是将cctv管道检测系统集成到汽车内部。今年以来，广强公司已在浙江、江苏等省的相关政府招投标项目中中标。据了解，
机动车安全检测技术的发展概述 摘要：近几十年来来随着国内经济的快速稳定发展，国民经济状况也越来越高，人们对生活质量的要求也在逐渐提高中。因此，我国机动车保有量一直在快速增加着，而对于机动车的安全检测问题也逐渐受到人们的关注重点了。现今，对于进一步加强机动车的安全检测问题是保证国民出行的重要工作。公安交通管理局对于如何加强机动车辆的检测问题已经提上议程，而这恰好也是提高我国机动车安全技术检测快速发展的一个重要机会。 关键词：机动车；安全检测技术；发展概述 1.机动车安全检测的意义（机动车安全检测的重要性） 我国机动车的检测早在十几年前就开始了，发展到今天经过了十几年的实践给我国机动车安全检测积累了很多宝贵的经验。但是，国内的机动车检测技术以及检测设备基本上都是按照国外的检测标准来进行的。这种做法虽然目前对于推动国内机动车安全监测有一定的促进作用，但却也暴露了许多问题。针对目前国内机动车检测情况来说，安全检测具有十分重要的意义。 1.1 减少环境污染 机动车在行驶过程中因为燃油会排出一些自然尾气，尾气中又含有一些物质对人体是有一定伤害的。主要伤害物质有碳氧化合物、碳氢化合物、氮氧化合物、铅化合物、硫化物以及物体颗粒等等。这些物质的排出不仅对人体有害，还会污染到山川河岳，危及到动植物的生存环境。另外汽车尾气中好友的二氧化碳，过量的排放二氧化碳会产生温室效应，使得地球温度的升高而对全球气候产生影响。除此之外还有一个较大的影响就是汽车噪音影响。汽车在行驶中难免产生噪音，机动车噪音影响的范围也比较广，干扰时间长，这对于人们的正常起居生活都是有影响的。因此需要严格对机动车进行安全检车，保证汽车尾气排放跟噪音污染在可控制的标准之内非常重要。 1.2 保证行车安全 机动车在长期使用过程当中难免会出现故障问题，比如汽车制动问题、转向问题以及照明问题，稍不注意都有可能引发重大事故。现今交通管理局对于车辆的检测与事故诊断相对于往年都有很大的改善，目前国内多使用先进的故障检测仪器，能够更加全面的检测出机动车是否存在问题，使得机动车能够及时得到维修，保证行车安全。 1.3 有效改善机动车性能 机动车经过一定时间的使用后，出了故障问题还会出现性能下降的问题。这种性能下降问题的出现会使得机动车动力性跟经济性明显降低，而油耗却会增
油气管道泄漏检测技术综述 摘要： 石油是维持我国经济高速发展的战略性资源，石油管道则是是保障能源供给、关系国计民生的基础性设施。管道运输具有平稳连续，安全性好，运输量大，质量易保证，物料损失小以及占地少，运赞低等特点，已经成为石油运输的首选方式,但是随着管道的广泛应用、运行时间的延长,由于各种原因导致的管道泄漏也逐渐增多，不仅造成资源的浪费和环境污染,而且有火灾爆炸的危险，对周围居民的生产生活带来较大的威胁。因此，建立管道泄漏检测系统,及时准确地报告事故的范围和程度,可以最大限度地减少经济损失和环境污染，防止事故的发生。本文主要总结国内外近几十年来发展起来的管道泄漏检测和定位的主要方法,原理及优缺点。 关键词： 管道泄漏事故检测定位原理 正文： 1、事故案例 （1）、事故经过 2008年3月14日凌晨3时30分左右， 4名协勤人员在回兴镇兴科一路巡逻时，发现郑伟集资楼17# “小精点发廊”门市附近有较浓的天然气异味，在隔壁经营夜宵店的王祥金，就去敲门告知该户可能有天然气泄漏，当该门市人员开灯时随即发生爆炸。 （2）、事故原因 直接原因 临街PE（d110）燃气管线被拉裂，导致天然气泄漏，泄漏天然气通过地下疏松回填土层窜入室内，形成爆炸性混合气体，遇开关电器产生的火花引起爆炸。 间接原因 A、管线回填未对地基进行处理或采取防沉降措施，回填土层在雨水的浸润作用下产生沉降。 B、管线在外部载荷应力叠加作用下，对管线热熔焊缝产生一定影响，导致管线拉裂。 C、对管线走向不明，巡管不到位。 泄漏是输油管道运行的主要故障。目前，国内外出现多种输油管线泄漏检测及定位方法，其中包括：生物方法、硬件方法和软件方法。本文主要介绍硬件方法和软件方法，生物方法
国内外管道泄漏检测技术 [转帖]国内外管道泄漏检测技术管道泄漏是长输管道平稳运营的重要安全隐患。根据泄漏量的不同，管道泄漏一般分为小漏、中漏、大漏。小漏亦称砂眼，泄漏量低于正常输量的3%，主要是由于管道防腐层被破坏，管壁在土壤电化学腐蚀作用下出现锈点，腐蚀逐渐贯穿整个管壁的现象。中漏的泄漏量在正常输量的3%－10%之间。大漏的泄漏量则大于正常输量的10%。在管道运营中，由于倒错流程、干线阀门误动作等原因可能使干线超压造成管道泄漏。近年来犯罪分子打孔盗油也成为管道泄漏的主要原因之一。据统计，自1998年以来在中石油管道公司管辖的范围内，累计发生打孔盗油盗气案件将近300起。及时、迅速发现管道泄漏并准确判定泄漏点成为管线平稳安全运行的当务之急。以下对国内外有代表性的管道泄漏检测方法进行简要介绍。 人工巡线 人工巡线在国外石油公司也广为应用。美国Spectratek公司开发出一种航空测量与分析装置。该装置可装在直升机上，对管道泄漏进行准确判断。 我国通常是雇佣农民巡线员沿管道来回巡查，虽与发达国家有较大差距，但针对我国国情来说，也是切合实际的。 管道内部检测技术 通过对清管器应用磁通、超声、录像、涡流等技术提高了泄漏检测的可靠性和灵敏度。国际管道和近海承包商协会IPLOCA宣布，迄今为止已开发出30多种智能清管器。智能清管器应用了大量新近研发出来的电子技术和计算机技术，可依靠计算机对检测结果进行制图。新型清管器在硬件方面装备了传感器、数据贮存和处理设备、电视和照相设备；在软件上配备了专门用于分析用的软件包。此类清管器不仅可用于管道检漏，而且可勘查管壁结蜡状况，记录管内压力和温度，检测管壁金属损失。如磁漏式清管器，通过永久磁铁来磁化管壁达到磁通量饱和密度。清管器在管道中流动时，管壁内外腐蚀、损伤和泄漏等部位会引起异常漏磁场，并且感应到清管器中的传感器。管壁中的任何变化都会引起磁力线产生相应的变化。现在，微处理机和有限元数值计算技术的发展使清管器对信号识别和处理的功能大大增强。但磁漏式清管器的输出信号受管道压力、使用环境的影响较大，传感器的感应线圈仅对某种类型和尺寸的缺陷灵敏。一般来说这种清管器适合于金属孔隙探测。其他智能清管器中，还有超声波检测清管器、内径规清管器和核子源清管器等。 管道外部动态检测技术 随着自动化仪表、计算机技术的深入发展，各种动态检测技术也相继出现，如：压力点分析法、特性阻抗检测法、互相关分析法、压力波法、流量差监测法、管道瞬变模型法等等。压力点分析法。压力点分析法可用于气体、液体的多相流管道的检测。当管线处于稳定工况时，流体的压力、速度和密度的分布是不随时间变化的。当泵或压缩机供给的能量发生变化时，上述参数是连续变化的。当管道发生泄漏后，液体将过渡至新的稳态。过渡时间从几分钟到十几分钟不等，由动量和冲量定理确定。压力点分析法检测流体从某一稳态过渡到另一稳态时管道内流体压力、速度和密度的变化情况，从中判断是否包含有泄漏信号。 特性阻抗检测法。由传感器构成的检漏系统可随时检测到管道微量原油的泄漏情况。传感器采用多孔聚四氟乙烯树脂作为绝缘材料。这种材料导电率、绝缘阻抗热稳定性好、不易燃烧、化学稳定性好。当漏油渗入以后，其阻抗降低，从而达到检漏的目的。 互相关分析法。设上、下两站的传感器接收到的信号分别为x(t)、y(t)。两个随机信号x(t)和y(t)有互相关函数Rxy(t)。如果x(t)和y(t)两信号是同频率的周期信号或包含有同频率的周
特种设备安全检测技术现状及发展趋势探讨郭锐 发表时间：2018-02-28T16:24:18.020Z 来源：《基层建设》2017年第33期作者：郭锐 [导读] 摘要：随着工业化进程的不断加快，特种设备在工业领域中的应用越来越广泛，对于特种设备的质量和性能的要求也逐渐严格，为实际生产过程中提供了安全保障。 柳州卡乐星球经营管理有限公司广西柳州 545000 摘要：随着工业化进程的不断加快，特种设备在工业领域中的应用越来越广泛，对于特种设备的质量和性能的要求也逐渐严格，为实际生产过程中提供了安全保障。由于特种设备的自身性质比较特殊，所以传统的检测技术无法满足特种设备的需求，还需要安全检测技术的支持。文章对特种设备安全检测技术现状及发展趋势进行了研究分析。 关键词：特种设备；安全检测技术；现状；发展趋势 1前言 游乐设施是在运行过程中涉及人民生命安全、危险性较大的特种设备之一。大型游乐设施是指用于经营目的，承载乘客游乐的设施。为确保游乐设施的安全运行，国家颁布了一系列法规和标准对游乐设施的设计、制造、安装、运行、检验和修理等各环节进行了严格规定，而无损检测技术在游乐设施的制造、安装和检验过程中得到广泛使用，对质量控制起到十分关键的作用，下面综述了这些过程中使用的各项无损检测技术。 2特种设备安全检测技术的发展现状 近几年来，特种设备安全检测技术在石油化工领域中的应用比较常见，并且凭借其自身优势在巨型存储油罐、石油化工生产设备、输送管道等方面都获得了高度的关注，对于现代企业的经济建设有一定的促进作用。安全检测技术之所以能够受到现代工业企业的高度重视，最主要是因为它能够为企业创造一定的经济效益，最大限度的降低企业在实际生产过程中所受到的经济损失，对于提升企业综合竞争力也有很大的帮助。目前，现代工业企业对于特种设备安全检测技术的需求逐渐增加，但是能够真正发挥出安全检测技术实际效果的企业却少之又少，一般都只是停留在一些简单的操作阶段。而且，特种设备安全检测技术的应用对于检测人员综合实力的要求比较严格，需要具备极强的实践能力。 3游乐设施主要无损检测方法 3.1目视检测 目视检测是游乐设施检验检测中最常用的方法之一，其目的是为了检查游乐设施的整体外观质量、几何尺寸及变形情况、各功能部件的性能等。主要检查内容有，①机械部分，包括金属结构的几何尺寸测量、表面质量及腐蚀状况、载荷试验、机械装置试验和安全保护装置试验等。②电气部分，包括电控装置、电气保护装置、保护接地、照明及信号电路检查等。③液压和气动，包括液压油箱密封检查、系统渗漏检查和液压油温检查等。检查方法主要为目测、感官判断、量具测量和机构试运行等。 3.2射线检测 射线检测在游乐设施定期检验中不采用。只有对滑行类游乐设施，当滑行车的速度≥50km/h，制造和安装时的轨道对接焊缝要进行70%以上的射线检测。滑行类游乐设施的轨道一般采用工字钢或钢管，壁厚较小，采用常规X射线即可对其进行检测。检测时根据被检对象的材质、材料厚度、形状等和JB4730标准的要求选择适当的作业参数，即可得到合格的底片，然后按标准对底片进行评定，确定其质量等级。 3.3超声检测 游乐设施采用的超声检测主要是对直径大于M36的重要轴和销轴进行，制造时必须进行100%超声检测，定期检验时至少进行20%抽查，采用的检测标准为GB/T 4162，缺陷等级评定不低于A级。超声检测采用的探头为2.5～ 5MHz的单晶直探头或双晶直探头，该方法可检测轴内部的裂纹、白点和夹杂等缺陷。 3.4磁粉检测 表面和近表面裂纹是游乐设施的重要检测内容，游乐设施的钢结构和零部件及焊缝都不允许存在裂纹，鉴于一般游乐设施受力部件采用的多是钢材，磁粉检测也就成为游乐设施最常用的无损检测手段之一。 3.5渗透检测 在某些情况下，因为材料和结构形状等原因，有些部件或部位不利于磁探仪的操作，用其它无损检测方法也难以取得理想的检测效果，此时，渗透检测便成为唯一可选的无损检测方法。因此，渗透检测也是游乐设施检测中最常用和最简便的无损检测方法之一。 3.6电磁检测 （1）铁磁性材料表面裂纹电磁检测 在定期检验中检测铁磁性表面和近表面裂纹最常用的无损检测方法为磁粉和渗透检测，该方法灵敏度高，但在检测过程中必需对检测区域的表面进行打磨处理，去除表面的油漆、喷涂等防腐层和氧化物。 （2）钢丝绳检测 钢丝绳是游乐设施常用部件，对其一般采用漏磁方法进行检测。探头对进入其中的钢丝绳进行局部饱和磁化或技术磁化，根据缺陷引起的磁场特征参数（如磁场强度和磁通量等）的变化情况对钢丝绳的缺陷情况进行判别，并可进行定性（断丝或腐蚀等）和定量（断丝数或横截面积损失量）分析。 4特种设备安全检测技术的发展趋势探讨 4.1强化特种设备的适应性检测工作 随着我国经济的不断发展，各行各业对特种设备的需求也在不断发生变化，特别是很多特种设备中的压力容器正在朝着大型化、长周期、高参数的方向变化，而这些特种设备的检修期也在逐步变长，这些都对特种设备的检测技术提出了更多的要求。在每次检测的过程中，不仅要对设备的发展进行深入的了解，还要对新设备和新材料的特性进行分析。通过相互比对，从而对原有的检测技术进行改进。促进检测技术与特种设备的同步化发展，并在强化特种设备的适应性检测工作中，符合相关特种设备的检测和使用要求。
无损检测课程报告 ——泄漏检测技术 一、概述 泄漏检测技术(Leak Testing，L T)主要用于真空容器，压力容器或储液容器等探测，例如漏孔、裂纹等穿壁缺陷以及气密缺陷，以防止发生泄漏而酿成事故，避免能源、资源的损失以及污染环境等。 泄漏检测俗称“检漏”。它主要是用于发现漏孔类缺陷，即指封闭壳体壁在压力作用下或者壁的两侧存在浓度差时，气体或液体通过它能够由一侧到达另一侧的孔洞或缝隙——称为穿壁缺陷。 泄漏检测的基本原理是利用示漏介质（气体或液体）来判断有无穿壁缺陷（漏孔）存在，并根据示漏介质的漏率（压强差和温度一定时，单位时间内通过漏孔的示漏介质的数量），可以测定漏孔的大小。检漏的任务就是在制造、安装、调试过程中，判断漏与不漏、泄漏率的大小，找出漏孔的位置；在运转使用过程中监视系统可能发生的泄漏及其变化。 泄漏是绝对的，不漏则是相对的。对于真空系统来说，只要系统内的压力在一定的时间间隔内能维持在所允许的真空度以下，这时即使存在漏孔，也可以认为系统是不漏的；对于压力系统来说，只要系统的压力降能维持在所允许的值以下，不会影响系统的正常操作，同样也可以认为系统是不漏的。对于密封有毒的、易燃易爆的、对环境有污染的、贵重的介质，则要求系统的泄漏率必须小于环保、安全以及经济性决定的最大允许泄漏率指标。 二、检漏方法的选择和分类 1、检漏方法的选择 泄漏检测方法很多，每种方法的特点不同，检漏前应首先根据检漏要求、检漏环境等选择合适的检漏方法。 选择泄漏检测方法要考虑如下几个方面因素： （1）检漏原理不论采用哪种检漏方法，必须理解它的基本原理。泄漏检测方法涉及的内容较广，集中反映了各种计量和测试技术。 （2）灵敏度检漏方法的灵敏度可以用该方法可检测到的最小泄漏率来表示。选择检漏方法时应考虑各种方法的灵敏度，即采用哪种方法可以检测出哪一级的泄漏。 （3）响应时间不论采用什么方法，要检测出泄漏率，总要花费一定的时间。响应时间的长短可能会影响检漏的精度和灵敏度。响应时间包括检测仪器本身的应答时间，气体流动的滞后时间和各种准备所需的时间。选择检漏方法时，必须考虑到这一点。 （4）泄漏点的判断有些检漏方法仅仅可以判断出系统有无泄漏，但无法确定泄漏点在何处，有的检漏方法不仅可以确定泄漏点，而且还可以确定泄漏率的大小。 （5）一致性对有些检漏方法来说，不管检测人员是否熟练，所得到的检测结果都基本相同；有些方法则是内行和外行使用，其结果全然不同。每种方法都有不同的技术关键，不同的检漏人员未必能得出一致的检漏结果 （6）稳定性泄漏检测是一种计量和测试的综合技术。正确的泄漏检测不仅需要检测仪器具有稳定性，而且需要检测方法本身也具有较好的稳定性。 1
浅谈我国安全检测技术的发展现状与趋势 安全0803 刘阔 020******* （中南大学资源与安全工程学院） 摘要：介绍我国安全检测技术的应用现状与检测内容，推进企业安全管理的发展，使企业安全生产得到技术上的保障，进一步介绍国内外一些新的技术检测手段以及最新的安全检测技术发展趋势和前景。 关键词：安全检测检测技术煤炭检测桥梁检测汽车检测 0概述 在工业生产过程中，各种有关因素，如烟尘、辐射、噪声以及化学元素等，还有其他主客观因素等，对生产环境污染、对生产产生不安全作用，对人体健康造成危害。查清、预测、排除和治理各种有害因素是安全工程的重要内容之一，而安全检测技术为管理决策和技术有效实施提供丰富可靠的安全信息以及及时的反馈信息。 1 发展现状 检测技术是一种应用广泛的技术，它涉及社会的各行各业，特别是安全检测技术，它是现代化设备必不可少的一项基础综合技术，其理论已较成熟。各式各样的检测设备已被研制和开发，各种层次的检测技术知识被研究出来，煤炭检测、桥梁检测、汽车检测、食品安全检测等等，但这些检测技术的侧重行业却缺乏均衡。 1.1煤矿检测 关于煤矿生产方面的检测设备和检测技术就相对落后，而且已被研制出来的许多设备参数在煤矿实际生产中达不到要求或是使用极不方便，以致在实际现场中得不到很好的应用与推广。有些检测设备虽然达到要求，也能使用，但由于设计与实验室而对现场考虑欠周，从而使其对环境要求过高，另工作人员为提高产量和进度极有可能忽视检测设备的应用，是检测设备失去其安全防护意义。现阶段煤炭安全检测技术还不够成熟，检测设备参数标准不一；同时，由于标准的不一导致不同设备之间虽然同时检测出同一参数，但不能采取同种措施分析，使整个系统出现混乱，不能有效集中管理。 1.2桥梁检测 桥梁检测方面，桥梁检测与承载力评定技术是判定桥梁安全性的重要手段和依据，是桥梁安全评定的最核心内容，设计检测、荷载试验、评定方法和检测仪器等多方面内容。我国自“六五”期间开始大力开展相关理论与应用研究，“九五”之前，通过大跨度混凝土桥梁试验方法、桥梁检测与试验设备、旧桥承载能力评定方法等项目的实施，初步构建了以荷载试验为主要手段的桥梁承载力评定技术与方法体系，研发了部分桥梁检测设备，是我国的公路桥梁承载力评定检测工作有章可循。“十五”期间又研发提出了基于检测结果的桥梁承载能力多参数修正演算分析方法。 1.3汽车检测 汽车检测技术水平逐步提高。进入20世纪90年代,随着计算机技术在我国的迅猛发展及电子控制系统(燃油喷射系统、制动防抱死系统、安全气囊等)在汽车上的应用,汽车维修检测市场上不仅出现了大量的诊断硬件设施,同时应用计算机的汽车故障诊断专家系统软件也有了长足的发展。我国自行研制生产的诊断设备已由单机发展为配套,由单功能发展为多功能,由手工操纵发展为自动控制,并逐步开发出与计 算机联网,满足快速、方便、准确测试的汽车诊断专家系统。
输油管道泄漏检测方法综述 2 检漏系统的性能指标 对一种泄漏检测方法优劣或一个检漏系统性能的评价 ,应从以下几个方面加以考虑 1 泄漏位置定位精度当发生不同等级的泄漏时 ,对泄漏点位置确定的误差范围。 2 检测时间管道从泄漏开始到系统检测到泄漏的时间长度。 3 泄漏检测的范围系统所能检测管道泄漏的大小范围 ,特别是系统所能检测的最小泄漏量。 4 误报警率误报警指管道未发生泄漏而给出报警信号。它们发生的次数在总的报警次数中所占比例。 5 适应性适应性是指检漏方法能否对不同的管道环境 ,不同的输送介质及管道发生变化时 ,是否具有通用性。 6 可维护性可维护性是指系统运行时对操作者有多大要求 , 及当系统发生故障时 ,能否简单快速地进行维修。 7 性价比，性价比是指系统建设、运行及维护的花费与系统所能提供性能的比值。 3 检漏方法 管道的泄漏检测技术基本上可分为两类 ,一类是基于硬件的方法 ,另一类方法是基于软件的方法。基于硬件的方法是指对泄漏物进行直接检测。如直接观察法、检漏电缆法、油溶性压力管法、放射性示踪法、光纤检漏法等。基于软件的方法是指检测因泄漏而造成的影响 ,如流体压力、流量的变化来判断泄漏是否发生及泄漏位置。这类方法有压力/ 流量突变法、质量/ 体积平衡法、实时模型法、统计检漏法、 PPA (压力点分析)法等。除上述两类主要方法外 ,还有其他的一些检漏法 ,如清管器检漏法。各类方法都有一定的适用范围。 3. 1 基于硬件的检漏法 3. 1. 1 直接观察法有经验的管道工人或经过训练的动物巡查管道。通过看、闻、听或其他方式来判断是否有泄漏发生。近年美国 OIL TON 公司开发出一种机载红外检测技术。由直升飞机带一高精度红外摄象机沿管道飞行 ,通过分析输送物
油气管道泄漏检测应对事故技术一览 2014-04-13能源情报 能源情报按：先是青岛爆燃，接着是兰州石化管道泄露污染饮用水，都是管道惹的祸。管道安全一向被企业重视，但为何还是屡次出现事故？看看这些检测泄露的技术吧。 文/苏欣中油工程设计西南分公司 油气长输管道发生泄漏的原因多种多样，但大致可以分为：(1)管道腐蚀：防护层老化、阴极保护失效, 以及腐蚀性介质对管道外壁造成的腐蚀和传输介质的腐蚀成分对管道内壁造成的腐蚀；(2)自然破坏：由于地震、滑坡等自然灾害以及气候变化使管道发生翘曲变形导致应力破坏；(3)第三方破坏：不法分子的盗窃破坏, 施工人员违章操作, 野蛮施工造成的破坏；(4)管道自身缺陷：包括管道焊接质量缺陷, 管道连接部位密封不良, 未设计管道伸缩节, 材料等原因。油气管道泄漏不仅给生产、运营单位造成巨大的经济损失，而且会对环境造成破坏、严重影响沿线居民的身体健康和生命安全。 1 检漏技术发展历史
国外从上个世纪70年代就开始对管道泄漏检测技术进行了研究。早在1976年德国学者R.Isermann和H. Siebert就提出以输入输出的流量和压力信号经过处理后进行互相关分析的泄漏检测方法；1979年Toslhio Fukuda提出了一种基于压力梯度时间序列的管道泄漏检测方法；L.Billman和R.Isermann在1987年提出采用非线性模型的非线性状态观测器的检漏方法；A.Benkherouf在1988年提出了卡尔曼滤波器方法；1991 年Kurmer 等人开发了基于Sagnac 光纤干涉仪原理的管道流体泄漏检测定位系统；1993年荷兰壳牌(shell)公司的X.J.Zhang 提出了统计检漏法；1999年美国《管道与气体杂志》报道了一种称作“纹 影”( Schlieren)的技术，即采用空气中的光学折射成象原理可用于管道检漏；2001年Witness提出了采用频域分析的频域响应法，其基本思想是将管道系统的模型转换到频域进行泄漏检测和定位分析；2003年Marco Ferrante提出了采用小波分析的方法，利用小波技术对管道的压力信号进行奇异性分析，由此来检测泄漏。 我国对于管道泄漏技术的研究起步较晚，但发展很快。1988年方崇智提出了基于状态估计的观测器的方法；1989年王桂增提出了一种基于Kullback信息测度的管线泄漏检测方法；1990年董东提出了采用带时变噪声估计器的推广Kalman 滤波方法；1992年提出了负压波法泄漏检测法；1997, 1998年天津大学分别采用模式识别、小波分析等技术对负压波进行了很大程度的改进；1997年唐秀家等人首次提出基于神经网络的管道泄漏检测模型；1999年张仁忠等提出了压力点分析(PPA)法和采集数据与实时仿真相关分析法相结合的方法；2000年胡志新等提出了分布式光纤布拉格光栅传感器的油气管道监测系统；2002年崔中兴等介绍了声波检漏法；2003年胡志新提出了基于Sagnac 光纤干涉仪原理的天然气管道泄漏检测系统理论模型；2003年潘纬等利用小波分析方法来分析信号的奇异性及奇异性位置,来检测天然气管线泄漏；2003年夏海波等提出了基于GPS 时间标签的管道泄漏定位方法；2004年白莉等提出了一致最大功效检验探测泄漏信号；2004年吴海霞等运用负压波和质量平衡原理,采用模糊算法和逻辑判断法,利用压力、流量和输差三重机制实现了对原油管道的泄漏监测及定位、原油渗漏监测和报警；2004年伦淑娴等利用自适应模糊神经网络系统的去噪方法可以提高压力信号；2005年张红兵等介绍了根据管道的瞬态数学模型，并应用特征线法求解进行不等温输气管道泄漏监测；2005年刘恩斌等研究了一种新型的基于瞬态模型的管道泄漏检测方法,并对传统的特征线法差分格式进行了改进,将其应用于对管道瞬态模型的求解；2005年朱晓星等提出了将仿射变换的思想应用到基于瞬态压力波的管道泄漏定位算法中；2005年白莉等等将扩展卡尔曼滤波算法,应用于海底管道泄漏监测与定位；2006年白莉等利用多传感器的信息融合思想,提出分布式检测与决策融合方法进行长距离海底管线泄漏监测；2006年提出了一种基于Mach-Zehnder光纤干涉原理的新型分布式光纤检漏测试技术。 2 泄漏检测技术方法 对于检漏技术的分类，现在没有统一的规定，根据检测过程中所使用的测量手段不同，分为基于硬件和软件的方法；根据测量分析的媒介不同可分为直接检测法
本文由tonyxiong77992贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 ｉｌｔｔ信■ ｏ科教前沿ｏ ２００８年第３５搠 输油管道泄漏检测及定位技术综述 朱志千王兮璐Ｉ西安科技大学陕西西安７１００５４） 【摘要】输油管道的泄露，不仅会造成巨大的经济损失，还会带来极大的危险，而且套造成对环境的严重污染。对此，本文系统介绍了近年来国内，Ｆ，ＩＩ油管线泄满检测及定位技术，并对比了各种方法的优缺点。【关键词】输油管绒；泄露；检测；定位０．引‘言管道运输具有平稳连续，安全性好，运输量大，质量易保证，物料损失小以及占地少，运赞低等特点，已经成为石油运输的首选方式。然而．由于管道服役时间不断增长而逐渐老化，或受到各种介质的腐蚀以及人为破坏等因素，会引起管道泄漏，严重威胁着输油管线的安全，及周围的自然环境，同时带来不可估量的经济损失。目前，国内外出现多种输油管线泄漏检测及定位方法，其中包括基于硬件的检测方法，如人工巡线、“管道猪”、声发射技术等；基于软件的检测方法，如负压波法、压力梯度法等。 时性较强，对泄漏点的定位较为精确。但是，声发射信号在输油管道上传播的距离极为有限，不利于长距离检测。闭基于硬件检测的方法还有很多。比如管内智能爬机系统（即“管道猪”）、光线检测、电缆检测及ＧＰＳ检测等。 ３．软件检测方法 基于软件的检测方法是指根据计算机数据采集系统（如ＳＣＡＤＡ系统）实时采集管道的流量、压力．温度及其他数据，利用流量或压力的变化、物料或动量平衡、系统动态模型、压力梯度等原理，通过计算对泄漏进行检测和定位。３．１负压波检测法当管道发生突然泄漏时，由泄漏部位会产生一个向管道上游或管道下游传播的减压波，称之为负压波。在管道两端设置压力传感器，当传感器检测到负压波。就可以削断泄漏并对泄漏进行定位。应用负压渡检测法的关键问题是如何区分正常操作与泄漏带来的负压波。负压波检测法灵敏准确。可以迅速地检测出大的泄漏，但是对于比较小的泄漏或已经发生的泄漏效果则／ｆｉ明显。‘３１３．２压力梯度法当输油管道内原油流动平稳时．压力沿管道是线性变化的，也就是说．压力呈斜直线分布。在管道的上、下游分别设置两个压力传感器．通过上、下游的压力信号可分别讣算出管道的压力梯度。当管道发生泄漏时，泄漏点前的流量变大，压力梯度变陡；泄漏点后的流量变小，压力梯度变平，其折点就是泄漏点。由此可以计算出泄漏点的位置。在实际运行中，由于沿管道压力梯度是非线性分布，因此压力梯度法的定位精度较差，并且仪表测量的精度和安装位置都对定位结果有较大的影响。３．３小波分析法小波分析是２０世纪８０年代中期发展起来新的数学理论和方法，是一种良好的时频分析工具。利用小波分析可以检测信号的突变、去嗓、提取系统波形特征、提取故障特征进行故障分类和识别等。因此，可以利用小波变换检测泄漏引发的压力突降点并对其进行消噪，以此检测泄漏并提高检测的精度。小波变换法的优点是不需要管线的数学模型。对输入信号的要求较低，计算量也不大，可以进行在线实时泄漏检测。克服噪声能力强，但是，此方法对由工况变化及泄漏引起的压力突降难以识别．易产生误报。３．４瞬变模型法瞬变模型法是建立管道内流体流动的数学模型，在一定边界条件下求解管道内流场。然后将计算值与管道端的实测值相比较。当实测值与计算值的偏差大于一定范围时，即认为发生了泄漏。在泄漏定位中使用稳态模型。根据管道内的压力梯度变化可以确定泄漏点的位置。瞬变模型法的报警门限值与测量仪器误差、流动模型误差、数值方法误差以及要求的报警时间均密切关。如果采用较小门限值来检测更小的泄漏。那么由于以上原因导致的不确定性就会产生更多的
国内外管道泄漏检测技术 ［转帖］国内外管道泄漏检测技术管道泄漏是长输管道平稳运营的重要安全隐患。根据泄漏量的不同，管道泄漏一般分为小漏、中漏、大漏。小漏亦称砂眼，泄漏量低于正常输量的3%，主要是由于管道防腐层被破坏，管壁在土壤电化学腐蚀作用下出现锈点，腐蚀逐渐贯穿整个管壁的现象。中漏的泄漏量在正常输量的3%－10%之间。大漏的泄漏量则大于正常输量的10%。在管道运营中，由于倒错流程、干线阀门误动作等原因可能使干线超压造成管道泄漏。近年来犯罪分子打孔盗油也成为管道泄漏的主要原因之一。据统计，自1998 年以来在中石油管道公司管辖的范围内，累计发生打孔盗油盗气案件将近300 起。及时、迅速发现管道泄漏并准确判定泄漏点成为管线平稳安全运行的当务之急。以下对国内外有代表性的管道泄漏检测方法进行简要介绍。 人工巡线 人工巡线在国外石油公司也广为应用。美国Spectratek 公司开发出一种航空测量与分析装置。该装置可装在直升机上，对管道泄漏进行准确判断。 我国通常是雇佣农民巡线员沿管道来回巡查，虽与发达国家有较大差距，但针对我国国情来说，也是切合实际的。 管道内部检测技术通过对清管器应用磁通、超声、录像、涡流等技术提高了泄漏检测的可靠性和灵敏度。国际管道和近海承包商协会IPLOCA 宣布，迄今为止已开发出30 多种智能清管器。智能清管器应用了大量新近研发出来的电子技术和计算机技术，可依靠计算机对检测结果进行制图。新型清管器在硬件方面装备了传感器、数据贮存和处理设备、电视和照相设备；在软件上配备了专门用于分析用的软件包。此类清管器不仅可用于管道检漏，而且可勘查管壁结蜡状况，记录管内压力和温度，检测管壁金属损失。如磁漏式清管器，通过永久磁铁来磁化管壁达到磁通量饱和密度。清管器在管道中流动时，管壁内外腐蚀、损伤和泄漏等部位会引起异常漏磁场，并且感应到清管器中的传感器。管壁中的任何变化都会引起磁力线产生相应的变化。现在，微处理机和有限元数值计算技术的发展使清管器对信号识别和处理的功能大大增强。但磁漏式清管器的输出信号受管道压力、使用环境的影响较大，传感器的感应线圈仅对某种类型和尺寸的缺陷灵敏。一般来说这种清管器适合于金属孔隙探测。其他智能清管器中，还有超声波检测清管器、内径规清管器和核子源清管器等。 管道外部动态检测技术随着自动化仪表、计算机技术的深入发展，各种动态检测技术也相继出现，如：压力点分析法、特性阻抗检测法、互相关分析法、压力波法、流量差监测法、管道瞬变模型法等等。压力点分析法。压力点分析法可用于气体、液体的多相流管道的检测。当管线处于稳定工况时，流体的压力、速度和密度的分布是不随时间变化的。当泵或压缩机供给的能量发生变化时，上述参数是连续变化的。当管道发生泄漏后，液体将过渡至新的稳态。过渡时间从几分钟到十几分钟不等，由动量和冲量定理确定。压力点分析法检测流体从某一稳态过渡到另一稳态时管道内流体压力、速度和密度的变化情况，从中判断是否包含有泄漏信号。 特性阻抗检测法。由传感器构成的检漏系统可随时检测到管道微量原油的泄漏情况。传感器采用多孔聚四氟乙烯树脂作为绝缘材料。这种材料导电率、绝缘阻抗热稳定性好、不易燃烧、化学稳定性好。当漏油渗入以后，其阻抗降低，从而达到检漏的目的。 互相关分析法。设上、下两站的传感器接收到的信号分别为x(t) 、y(t) 。两个随机信号x(t) 和y(t)有互相关函数Rxy(t)。如果x(t)和y(t)两信号是同频率的周期信号或包含有同频率的周期成分，那么，即使t 趋近于无穷大，互相关函数也不收敛并会出现该频率的周期成分。如果两信号含有频率不等的周期成分，则两者不相关。 压力波法。压力波法是目前国内应用比较普遍的检漏方法。当管线某点发生泄漏时，该点可视为向上、下游传递压力的压力源，同时向上、下游传递一个减压波，即现为上站的出站压力和下站的进