压力管道结构脱空检测技术方案

（1）背景

压力管道作为输送各类流体的关键基础设施，广泛应用于石油、化工、给排水等诸多领域，其安全稳定运行，对保障生产生活的正常进行、维护社会经济的平稳发展至关重要。在这一背景下，压力管道结构脱空检测的重要性日益凸显。在压力管道敷设过程中，因现场地质条件复杂、施工工艺不规范，如管道基础处理不当、回填材料选择有误、压实作业不到位等，管道与周围土体或支撑结构之间可能出现脱空现象。脱空区域的存在，不仅改变了管道原本的受力状态，使管道局部承受较大的集中应力，还削弱了管道系统的稳定性，一旦管道承受的压力超过其承载极限，极有可能引发管道变形、破裂，导致输送介质泄漏。开展施工阶段的脱空检测，能及时发现并纠正施工中的问题，保障管道安装质量。

随着运行时间的增长，压力管道会受到多种因素的影响。地震、不均匀沉降等地质活动，会使管道周围土体发生位移，进而造成管道与土体脱离。此外，管道内部流体的冲击、温度变化引发的管道伸缩，也会导致管道与支撑结构之间产生间隙。脱空形成后，管道在压力作用下容易产生振动，加速管道磨损和疲劳损伤。对于输送易燃易爆、有毒有害介质的管道，一旦因脱空引发泄漏，可能造成火灾、爆炸、环境污染等严重的安全事故，给人民生命财产和生态环境带来巨大危害。通过对压力管道进行脱空检测，可及时掌握管道结构的实际状况，对安全隐患进行提前预警。压力管道出现脱空后，如果未能及时发现和修复，随着脱空范围的扩大和管道损伤的加剧，后期维修难度和成本将大幅增加。严重时，甚至需要对管道进行整体更换，造成巨大的经济损失。定期进行脱空检测，能够在脱空问题处于萌芽状态时就发现并解决，有效降低管道维修成本，延长管道使用寿命，确保压力管道系统长期稳定运行，提升管道全生命周期的经济效益。

（2）检测原理

通常，在产生脱空的部位，振动特性会发生以下变化：

1、弯曲刚度显著降低，卓越周期增长；当钢管混凝土内部存在脱空时，会造成结构刚度降低，当锤击混凝土结构表面时，在表面会诱发振动，放置在钢管壁上的传感器接收到振动信号，振动波形信号表现出来特征为周期增大，频率变低；

2、弹性波能量的逸散变缓，振动的持续时间变长；当锤击钢管表面时会诱发振动。当钢管内部混凝土密实，敲击产生的能量通过钢管以及内部混凝土向四周传递，因此放置在钢管壁上的传感器接收到振动信号衰减快（振动持续时间短），当钢管内混凝土与钢管之间存在脱空时，敲击产生的能量无法通过混凝土向四周传递，同时该振动还会压缩/拉伸空气形成声波，造成波形信号杂乱。因此放置在钢管壁上的传感器接收到振动信号衰减慢（振动持续时间长）。当结构产生脱空时，上述指标（卓越周期、持续时间）均有增大的趋势。

（3）检测依据

1、《冲击回波法检测混凝土缺陷技术规程》（JGJ/T 411-2017）；

2、《冲击弹性波法检测混凝土缺陷技术规程》（T/CECS 925-2021）；

（4）检测案例