油气及市政管道发生泄漏不仅会导致严重的安全事故，而且将造成能源财产损失。管道检测是管道安全体系的重要组成部分，是保证管道安全、经济高效运行的方法之一。为了降低管道发生故障的可能性，管道泄漏检测技术与安全评估的研究至关重要。

 

1.管道泄漏检测研究现状

 

利用文献计量学能够从宏观角度直观分析目前“管道泄漏检测”研究方向的文献信息，可为相关研究提供参考，以便读者明晰当前研究现状及未来发展趋势。

 

基于中国知网、Web of Science等文献资源库，以“管道泄漏”、“检测定位”、“定位方法”等为关键词检索发表时间为1994年1月至2023年12月的文献，可得到近30年关于“管道泄漏检测”的国内外发文情况与研究现状。

 

关于管道泄漏检测以不同关键词发表的文献数量如图1所示，可见以“管道泄漏”、“定位方法”、“泄漏检测”关键词使用频次高，以“天然气管道”、“输油管道”、“输气管道”、“供水管道”均有采用。

 

图1 关于管道泄漏检测以不同关键词发表的文献数量

 

依据年份的“管道泄漏检测研究”相关论文发表量如图2所示，可见2000—2010年间论文发表量呈指数上升，与国家经济的快速发展、油气能量利用以及基础建设有紧密相关。与此同时，2012—2018年间论文发表量也有一定程度的增长。整体来看，近10年此类论文热度持续呈上升趋势。

 

图2 关于管道泄漏检测不同年份的发文量

 

通过VOSviewer软件绘制的管道泄漏检测技术关键词的气泡云图如图3所示，气泡的大小代表对应关键词使用频率及关注热度，气泡之间的连接线代表关键词之间的连接关系。由此可见，研究使用最多的关键词为“泄漏检测”、“管道泄漏”。基于声波法、小波变换、漏点定位、分布式光纤传感器等方法的研究居多，相关分析法是针对声波的传播速度与到达时间差两方面的估计来定位泄漏点，因此与其关联密切的关键词是漏点定位。

 

图3 基于VOSviewer的管道泄漏检测技术关键词气泡云图

 

2.管道泄漏检测的相关标准

 

通过文献调研，国内外管道泄漏检测相关标准共有22项，其中现有的通用标准共16项。

 

API SMART

 

Smart leak detection and repair（LDAR）for control of fugitive emissions

 

API RP 1130

 

Computational pipeline monitoring for liquids

 

API 1175

 

Pipeline leak detection program management

 

API TR 1149

 

Pipeline variable uncertainties and their effects on leak detectability

 

API PUBL 346

 

Results of range-finding testing of leak detection and leak location technologies for underground pipelines

 

API PUBL 4716

 

Buried pressurized piping systems leak detection guide

 

API RP 1175

 

Recommended practice for pipeline leak detection-program management, and companion guide bundle

 

ISO 20486

 

Non-destructive testing-leak testing-calibration of reference leaks for gases

 

ISO 20485

 

Non-destructive testing-leak testing-tracer gas method

 

ISO 20484

 

Non-destructive testing-leak testing-vocabulary

 

ISO 18081

 

Non-destructive testing-acoustic emission testing(AT)-Leak detection by means of acoustic emission

 

ASTM E432

 

Standard guide for selection of a leak testing method

 

ASTM E479

 

Standard guide for preparation of a leak testing specification

 

DG_TJ 08-2412-2023

 

《城市供水和燃气管网泄漏声学检测与评估技术标准》

 

GB/T 33643-2022

 

《无损检测声发射泄漏检测方法》

 

CJJ 92-2016

 

《城镇供水管网漏损控制及评定标准》

 

SY/T 4109-2020

 

《石油天然气钢质管道无损检测》

 

GB/T 13542.1-2017

 

《无损检测声波检测通用要求》

 

CJJ 159

 

《城镇供水管网漏水探测技术规程》

 

NB/T 47013.8-2012

 

《承压设备无损检测 第8部分：泄漏检测》

 

ASTM E1211

 

《用表面固定声发射探头的泄漏探测和定位的标准操作方法》

 

ASME V卷 第10章

 

《无损检测 泄漏检测》

 

根据功能可将标准分为：工作流程（用于检测技术领域的准备与运行指导）、技术说明（介绍相关技术规则）与管理规定。根据油气水管道泄漏相关标准可以看到，自2015年之后油气管道泄漏的检测标准明显增加，大部分标准由API（美国石油协会）和ISO（国际标准化组织）发布。

 

3.管道安全评估

 

1980年开始，美国风险分析协会针对输送管道进行安全风险评估研究。与此同时，国际管道研究委员会开始研究欧美部分国家的供热管道事故，对历史事故数据进行分析并归纳管道失效的主要原因。

 

1985年，Battelle Columbus研究院首次在管道安全风险分析中引入评分法进行评价。此后，《管道风险管理手册》中介绍的管道风险评估的专家评分模型及评估方法被广泛接受。

 

20世纪90年代初，管道安全风险评估理论不断发展，并拓展了管道数据库、风险评估教育等课题。另外，英国健康与安全委员会研制的MISHAP与TRANSPIPE软件包，也应用于计算管线的失效风险与评估某地区的个体及公共风险。

 

我国针对管道安全风险评估的研究工作也日益充实，2000年西南石油学院和中国石油西南分公司联合研发的“输气管线风险评估软件”，在实际管线上成功进行了全线风险分析与评估，标志着目前国际上通用的评分法已经在我国现役长输管线上达到实际应用水平。

 

由于国外输送管道、介质和我国的有较大差别，我国输送管道安全风险管理并不与国外相一致，我国管道分析人员也正在向管道风险的定量化方向发展。

 

管道安全评价方法根据用途不同，可分为定性评价法、半定量评价法与定量评价法。但每种方法都有其局限性，都不能涉及所有方面，这就需要在评价过程中，根据历史评估经验，对地域和自然环境人文因素各方面的要求综合考虑，找到影响管道安全运行的主要因素，做到最大化的安全评价。

 

4.讨论与展望

 

选择合适的检测技术与检测指标，对精准、及时、低成本的管道泄漏检测至关重要。根据不同的文件和标准，管道泄漏工况及其相应特点如下：

 

 

 

因素	特点
尺寸	大型、中型、小型
距离	长距离、中距离、短距离
位置	城市、郊外、混合、海底
介质	油、气、水、混合
在线检测	是、否
成本	昂贵、便宜
管道状况	良好、临近泄漏

 

 

针对某种检测技术的评价可归纳为适应性、鲁棒性、耐久性、灵敏性、精确度、有效性、误报率、响应时间、定位精度、经济性、维护性与识别能力。管道泄漏检测/检测系统的性能指标如下：

 

 

性能指标	阐释说明
适应性	对于不同的环境、传输介质和检测对象，具有一定的适应能力，并能够通过调整自身性能，完成既定任务。
鲁棒性	①对于泄漏检测工具，在有模型误差、干扰和噪声影响的情况下，能够精确完成泄漏检测的能力，确保误差在合理的标准范围； ②对于泄漏监测系统，在工作状况和数据异常的情况下，可连续工作或提供有用信息。
可靠性	当运行在设定范围内，泄漏监测系统可精确检测管道泄漏的能力（泄漏报警率、误报率）。
灵敏度	①对于泄漏检测工具，指对输入信号变化的响应程度，仪器的最小测量能力； ②对于泄漏监测系统，指系统检测和响应时间的综合测量。
准确性	①对于泄漏检测工具，指设备的精确性； ②对于泄漏监测系统，指泄漏报警、泄漏位置及泄漏量的准确评估。
有效性	连续工作的能力
误报率	运行错误或设备错误导致的泄漏检测准确性
响应时间	从开始发生泄漏到检测到泄漏的时间
定位能力	泄漏定位的准确性
经济性	泄漏检测系统的构建、运行及维护成本
维护能力	当系统出现故障，是否能够快速修复的能力
识别能力	鉴别干扰、压力调节、泵启停与发生泄漏的能力

 

选择检漏方法时，除了要考虑其经济性外，还必须对灵敏度、响应时间、检测要求等作全面评价，使所选的检漏方法既满足检漏要求，又经济合理。

近年来管道泄漏检测的相关标准日益完善。然而，在目前来看，标准的建立仍然存在检测技术单一、覆盖范围窄等问题。随着越来越多的管道进入老化阶段，对于管道的泄漏检测与定位技术提出了更高要求。因此，笔者预测未来检测技术有以下发展趋势：

 

1.从近年来检测技术的发展来看，更多的检测技术不限于使用单一方法。因此，未来泄漏检测技术将是多领域、多技术的相互补充结合，需要结合两种或多种检测方法（如基于硬件的方法和软件的组合）。

 

2.随着计算机水平的不断提高和人工智能的不断发展，检测技术将更加智能化和自动化，检测数据可以自动判断和预警泄漏故障。

 

3.提高小泄漏检出率仍是泄漏检测技术的难点，因此提高设备的灵敏度和泄漏检测技术的准确性仍然是主流方向。

 

4.分布式光纤检测技术具有良好的应用效果。然而，在多点检测、耐环境性、提高定位精度和自动识别等方面仍有改进空间。

 

5.管道检测是管道安全体系的重要组成部分，应尽快采取有效措施，制定管道检测规范，建立完整的管道安全保证体系，并依此有计划有步骤地对管道实施智能内检测，保证管道安全平稳运行。

来源：无损检测NDT

关键词： 管道泄漏检测