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关于氢气示踪法在供水管网泄漏定位的应用

2024.04.112543



      目前,对于听音法无法探测的疑难漏点,国际上一般采用管道内窥法或气体示踪法探测。《城镇供水管网漏水探测技术规程》CJJ-159关于气体示踪法的描述如下:“气体示踪法可用于供水管网漏水量小,或采用其它探测方法难以解决时的漏水探测。”示踪气体一般采用氢气或氦气,氢气示踪法应用较多,氦气示踪法由于氦气成本较高,采用较少。


一、氢气示踪法原理

      氢气示踪法简称为氢气法,是将5%氢气和95%氮气混合气注入管道中,示踪气体会通过管道泄漏点向地面散逸,使用氢气检漏仪在被检管道上方检测空气中的氢气浓度,管道上方地面氢气浓度最高的位置即是管道泄漏点位置。

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      氢气是一种理想的示踪气体,在所有气体中比重最轻(比空气轻14倍),因此氢分子与其它气体相比是移动速度最快的,同时其粘度又是最低的,能够快速由泄漏处渗透到地面而被仪器检测到。氢气在地表面的横向扩散很小,埋深1米的管道,其扩散直径范围仅为1.5米,选用高灵敏度示踪气体检测仪确定泄漏部位的误差也仅在半米之内,即使是埋深3-4米的管道,其定位精度同样是很高的,基本上在1米之内。

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      由于氢气的可燃极限为5.7%,因此采用5%氢气和95%氮气混合气能够保证绝对安全。这种示踪气体无毒、无味、无腐蚀性、不可燃。

 

二、现场应用背景

       2021年10月,南京某单位的DN150球墨铸铁消防管道发生泄漏,消防泵频繁启动,无法保压,不仅严重影响消防安全,也造成了不小的经济损失和水资源的浪费。根据统计,消防管道泄漏量每天接近8立方米,平均每小时漏量约330升,现场采用听音法无法确认漏水点位置,经与业主协商,决定采用气体示踪法进行检测。


三、检测过程

1、现场管道注入示踪气体。

      该段DN150球墨铸铁消防管道长度为900米,根据计算,现场准备了示踪气体6瓶,钢瓶内气体压力为10Mpa。通过减压阀由气瓶直接向消防管道注入示踪气体,使管内气压升到0.3Mpa,然后等待示踪气体从泄漏点冒出并到达地面后再进行检测。 


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       管道上面的回填介质会直接影响示踪气体到达地面的时间。一般新竣工的管道,其管道上面的回填物较松散且干燥,这种情况下只要注入气体1小时后就可以开始检测示踪气体。而老旧管网因回填层经过长时间的沉积和外力挤压,变得密实坚硬则需要等待较长时间。地面的干湿程度也同样会影响透气性。


2、漏点查找

      等待1小时后,使用氢气检漏仪沿管道开始检测,检测间距为2米,但未发现异常。现场预判为气体散逸时间较短,需延长等待时间。3小时后,再次进行检测,检测到一处浓度值为3.0  ppm/vol,遂以此为中心间隔0.5米加密检测,经过浓度对比,对氢气浓度高值点位置进行标记。


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3、现场开挖确认

      经现场开挖验证,发现是管道接口渗漏,漏点定位误差+0.2m,满足定位精度要求。管道维修后,消防泵不再频繁启动,压力保持稳定,漏水问题得到了解决。


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总  结

1.  氢气示踪法作为管道泄漏检测的一种非常规技术手段,更适用于小口径管道。比如:户内管道、入户连接管,游泳池供水管,下水管,农业灌溉管网,输氧、空调系统、地暖甚至是工业气密性测试(油箱、发动机、气缸)。


2.  5%氢气和95%氮气混合气属于非可燃气体,无毒,不会对环境造成影响。经济实惠,采购成本相对较低。因其易渗透的特性,可以快速的查找定位管道漏点。


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3.  氢气示踪法所使用的仪器对检测人员的专业经验依赖性小要求不高,操作非常简单,只需通过比较浓度值的大小即可有效的把漏点检测出来。


 4.  对于新建管网存在漏点的问题,使用常规方法无法确定漏点位置,通过采用气体示踪法可以解决这一难题。


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5.  针对供水和热力管道的疑难漏点如无声漏和微小渗漏,通过噪声检测法无法定位的漏点,气体示踪法可以有效定位漏水点位置。如果一根管道上有多个漏点,所有的漏点都可以通过气体示踪法定位确认。气体示踪法可作为管道漏水检测的补充手段。


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