1 概述

供熱直埋管道(以下簡稱供熱管道)在安裝環(huán)境中易產(chǎn)生腐蝕泄漏，有效的檢測手段對供熱管道安全運行具有重要意義

。國外在這方面的研究起步較早，泄漏監(jiān)測系統(tǒng)LDS

可比較準確地定位泄漏位置，且監(jiān)測距離長。我國的供熱管道檢測技術(shù)仍處于探索階段。近年來，有學(xué)者提出通過檢測地表溫度定位泄漏位置，如紅外熱輻射法

、光纖光柵法

。紅外熱輻射法可快速檢出泄漏位置，但儀器在陽光直射時無法工作。光纖光柵法可實時監(jiān)測，但是需敷設(shè)長距離的光纖，成本高。另外，還有學(xué)者提出基于管道的導(dǎo)電和磁化特性的電磁檢測方法，如脈沖渦流法

、瞬變電磁法

。脈沖渦流法通過建立管道感應(yīng)電動勢與管道壁厚的關(guān)系，計算被檢測管道的壁厚，然而由于實際環(huán)境復(fù)雜，效果并不理想。瞬變電磁法在存在干擾的情況下，誤差比較大。

本文結(jié)合供熱管道缺陷位置的磁場和溫度變化，提出磁溫綜合檢測方法(弱磁檢測技術(shù)與紅外測溫技術(shù)相結(jié)合)，以非開挖方式確定泄漏位置。采用有限元仿真方法，模擬未泄漏、泄漏兩種情況的供熱管道及周圍土壤溫度場，結(jié)合檢測結(jié)果檢驗磁溫綜合檢測方法能否確定泄漏位置。針對實際泄漏管段，采取開挖手段驗證磁溫綜合檢測方法用于供熱管道非開挖檢測的可行性。

2 磁溫綜合檢測方法原理

弱磁檢測：弱磁檢測無需磁化，以天然地磁場為激勵源，地球表面大多數(shù)物質(zhì)均可被地磁場磁化。當被檢材料存在缺陷時，磁感應(yīng)線發(fā)生畸變，弱磁傳感器捕捉到磁感應(yīng)強度變化，從而檢出缺陷。

紅外測溫：通過測量物體的熱輻射，可得到物體的溫度。當供熱管道發(fā)生泄漏時，泄漏的高溫水浸潤土壤，土壤溫度隨之升高，通過紅外測溫傳感器，可確定高溫區(qū)域。

先根據(jù)補水量和壓力變化初步確定大致的泄漏區(qū)域。由于泄漏管段周圍土壤溫度比較高，通過紅外測溫傳感器對大致泄漏區(qū)域掃查，對溫度比較高的區(qū)域進行標記。再對標記區(qū)段進行弱磁檢測，重復(fù)多次掃查，若該處地表溫度高且有磁異常，可確定為泄漏位置。此外，泄漏位置的地表相對濕度遠高于周圍，因此可將相對濕度檢測作為輔助手段，驗證檢測結(jié)果。

3 仿真與實測

3.1 實測對象與仿真內(nèi)容

由仿真及實測結(jié)果對比可知，磁溫綜合檢測方法可確定供熱管道泄漏位置。

由仿真結(jié)果可知，未泄漏時管段上方的地表溫度無劇烈波動，僅比環(huán)境溫度高約1 ℃。根據(jù)現(xiàn)場掃查結(jié)果，選取地表溫度不存在異常的管段輸出曲線，見圖1。傳感器采樣頻率為12.5 Hz，由于采用手動掃查，檢測速度無法保持嚴格一致，因此每次掃查的采樣點數(shù)量略有差異。由圖1可知，磁感應(yīng)強度曲線、溫度曲線、相對濕度曲線沒有異常。

3.2 仿真與實測結(jié)果

② 泄漏情況

在仿真模型中，在DN 300 mm供熱管道朝向地面的一側(cè)設(shè)置直徑為20 mm的穿孔。熱水溫度為50 ℃，環(huán)境溫度為-10 ℃。土壤熱導(dǎo)率為0.57 W/(m·K)，密度為1 300 kg/m

，比熱容為1.05 kJ/(kg·K)，土壤表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為6.493×10

W/(m

·K)。供熱管道保溫層(聚氨酯)厚50 mm，傳熱系數(shù)為0.64 W/(m

·K)，密度為130 kg/m

。采用ANSYS軟件模擬未泄漏、泄漏兩種情況下供熱管道的溫度場。

按1.3.1節(jié)方法制得的澄清劑，取100 mL20%vol和72%vol紅棗白蘭地各5份，分別加入4 g水不溶玉米面，0.4 mL殼聚糖、明膠、硅藻土、皂土溶液，靜置24 h，測定離心管上清液在400 nm和700 nm波長處的吸光度值。

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① 未泄漏情況

由仿真結(jié)果可知，泄漏點管道上方的地表溫度明顯升高，比周圍環(huán)境溫度高約20 ℃。根據(jù)現(xiàn)場掃查結(jié)果，選取地表溫度存在異常的管段輸出曲線，見圖2。由圖2可知，除紅色磁感應(yīng)強度曲線外(紅色磁感應(yīng)強度曲線發(fā)生偏離的原因為對應(yīng)的弱磁傳感器偏離了管道正上方，導(dǎo)致磁感應(yīng)強度減小)，其他兩條磁感應(yīng)強度曲線均出現(xiàn)了異常，不僅在腐蝕穿孔位置出現(xiàn)下凹，而且數(shù)值明顯高于未泄漏情況。溫度曲線在腐蝕穿孔位置出現(xiàn)了上凸，地表相對濕度明顯高于未泄漏情況。

3.3 結(jié)果評價

選取呼和浩特市某供熱管段作為實測對象，檢測時間為11月，室外日平均溫度為-7～4 ℃。供熱管道規(guī)格為DN 300 mm，管頂埋深約1.5 m,熱水壓力為1.0 MPa。將3個弱磁傳感器、3個紅外測溫傳感器、濕度傳感器集成在一起，傳感器將信息傳輸至檢測主機，進一步對數(shù)據(jù)進行處理、顯示、輸出。

4 實際應(yīng)用

呼和浩特某二級管網(wǎng)，未發(fā)生泄漏前補水量小于1 t/d，發(fā)生泄漏后補水量達到40 t/d。在確定大致泄漏區(qū)域后，采用磁溫綜合檢測方法確定泄漏位置,然后進行開挖驗證。

由3次檢測結(jié)果可知，3次檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)重復(fù)性比較好，在泄漏位置磁感應(yīng)強度曲線、溫度曲線均出現(xiàn)異常：磁感應(yīng)強度曲線下凹，溫度曲線上凸。由開挖結(jié)果可知，實際泄漏位置與采用磁溫綜合檢測方法確定的泄漏位置僅相差15 cm，在允許范圍內(nèi)。

【9】馬也《藝術(shù)家應(yīng)該學(xué)會戴著鐐銬跳舞——對目前中國現(xiàn)代戲的幾點思考》，《東方藝術(shù)》2018年8月下。

5 結(jié)論

磁溫綜合檢測方法可確定供熱管道泄漏位置，可用于供熱管道泄漏的非開挖檢測。

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