نشت‌یابی

نشت‌یابی لوله‌های مدفونLeak detectionعملیاتی است که جهت شناسایی نشت در لوله‌های زیرزمینی بکار گرفته می‌شود. رایج‌ترین روش نشت یابی استفاده از متد آکوستیک است. روش‌های متنوع دیگری نیز برای نشت یابی خطوط لوله زیر زمینی وجود دارند اما هیچ‌یک از این روش‌ها به اندازه نشت یابی آکوستیک مورد استفاده عام قرار نگرفته‌است. یکی از این روش‌ها نشت یابی به روش ردیابی گاز یا Tracer Gas است که عموماً توسط هلیوم انجام می‌شود و دقیق‌ترین روش نشت یابی می‌باشد. این روش نیز از سال ۱۳۸۶ در ایران مورد استفاده قرار گرفته‌است. نشت یابی با استفاده از کرولیتورها که بر پایه اصول نشت یابی آکوستیک کار می‌کنند، در ایران از دهه ۱۳۷۰ آغاز گردیده‌است.

در توضیح نشت یابی با گاز ردیاب، علت رایج بودن هلیوم به عنوان کاز ردیاب این موارد اشاره شده در ذیل می‌باشد.

۱-ایمنی و خنثی بودن هلیوم ۲- حجم یا جرم مولکولی بسیار پایین ۳- همچنین میزان کم آن در جو بهترین مولکول به عنوان گاز رد یاب می‌باشد.

در استاندارد آمریکایی AWWA M36 که برای تعمیر و نگهداری لوله‌های آب می‌باشد هر دو روش گاز ردیاب و آکوستیک معرفی شده‌است. در این استاندارد نشتی لوله آب را به ۳ دسته تقسیم کرده‌است. ۱-نشتی گزارش شده: که با چشم و بررسی‌های ظاهری کاملاً مشهود است و محمدوه نشتی گزارش می‌شود و فقط باید به تعمیر ان پرداخت. ۲- نشتی گزارش نشده: که باید با روش‌های پیشنهادی نشت یابی مورد بررسی قرار گیرد. ۳- نشتی اتصالات(Back ground leakage): که نشتی ناشی از اتصالات و زانویی و فیتینگ‌های موجود در خطوط می‌باشد.

این استاندارد دو روش آکوستیک و نشت یابی با گاز ردیاب هلیوم را برای خطوط آب پیشنهاد می‌دهد؛ و به مقایسه این دو روش می‌پردازد.

روش نشت یابی هلیومی به این صورت است که درون لوله آب هلیوم تزریق می‌شود تا محلول اشباع هلیوم در آب شکل بگیرد. هرجا که نشتی باشد، هلیوم از لوله خارج شده و جذب خاک می‌شود. سپس توسط دستگاه ردیاب هلیوم شناسایی می‌شود. (هیلوم خارج شده تا ۳ روز در خاک قابل شناسایی است)

طبق استاندارد 60 ASNT/NSF هلیوم برای اب آشامیدنی تأیید شده‌است. و همچنین این روش نشت یابی با گاز ردیاب هلیوم در اکثر پتروشیمی و پالایشگاه های کشور در حال انجام است.

مزایای روش نشت یابی هلیومی بر روش آکوستیک:

1. برای همه لوله با جنس و سایز مختلف مناسب است. (لوله‌های غیر فلزی نیز مشکلی با نشت یابی هلیومی ندارد)
2. توانایی تشخیص نشتی‌های اتصالات(back ground leakage detection)
3. محدودیت‌هایی با نویزهای محیطی و سیستم‌های ژئومتری و طول لوله ندارد.
4. نسبت به سایر تکنولوژی‌ها دسترسی کمتری به لوله نیاز دارد.

نشت یابی به روش آکوستیک در بسیاری از شهرهای ایران انجام شده و تکنیک و روش آن مورد استفاده قرار گرفته و ده‌ها مورد نشت پنهان موجود در شبکه لوله‌های زیرزمینی توزیع آب با این روش شناسایی شده‌است. اصول و قواعد پایه فیزیکی که تجهیزات نشت یاب متکی به آن‌ها موفق به شناسایی نشت در لوله‌های مدفون می‌شوند در قالب متد نشت یابی آکوستیک کلاسه بندی می‌شوند. در این تکنیک با مکانیابی منشأ ایجاد امواج صوتی که در محل نشت پدید می‌آیند موقعیت نشت شناسایی می‌شود.

نشت یابی خطوط لوله زیرزمینی با توجه به ماهیت سیال درون لوله و سایز لوله و جنس لوله و شرایط میدانی محل کارگذاری لوله و عمق دفن و جنس خاک و عواملی از این دست، محدودیتها و الزامات فنی خاصیی را برای کارشناس یا تیم نشت یابی به‌وجود می‌آورد.

ویژگی‌های صدای نشت اگر صدای موجود در لوله‌های تحت فشار دارای نشت را آنالیز نمائیم عمدتاً چهار نوع صدا را می‌توانیم تشخیص دهیم.

1. صدای شبیه به صدای «هیس» یا «هووش» که از ارتعاش لوله و کاهش فشار در محل روزنه و اوریفیس (orifice) نشت به وجود می‌آید.
2. صدای شبیه به همهمه که ناشی از عبور جریان سیال آب اطراف جداره‌های لوله دارای نشت است.
3. صدای ضربه و تصادم اسپری آب به دیواره‌های حفره‌ای که زیر خاک ایجاد شده‌است.
4. ضربان خفیف ناشی از تصادم سنگ ریزه‌های بکار رفته در زیر سازی لوله دارای نشت.

صدای «هیس» یا «هووش» اغلب به صورت دائم و ثابت در لوله‌های با فشار بیش از 30PSI شنیده می‌شوند و معمولاً بلندترین صداییی است که در محل نشت شنیده می‌شود. این صدا مبنای قضاوت کارشناس نشت یابی برای وجود یا عدم و جود نشت است. مهم‌ترین عوامل مؤثر برفرکانس و قدرت صدای نشت که در جداره لوله منتشر یا از سطح زمین قابل ردیابی هستند به شرح زیر است:

• فشار آب در لوله
• جنس و قطر لوله
• جنس خاک و میزان تراکم آن
• عمق کارگذاری لوله در زمین
• پوشش سطح زمین (سیمان، آسفالت، چمن، خاک و …)

بلندای صدای منتشر شده (Loudness) از چشمه نشت در لوله‌ها به صورت مستقیم تابع فشار داخلی لوله است. لوله‌های فلزی نظیر لوله‌های چدنی و آهنی و گالوانیزه صدای بلندتر و با فرکانس بالاتری تولید می‌کنند. لوله‌ها از جنس PVC, PE, GRE, GRP یا لوله‌های سیمانی و آزبستی، اصواتی با شدت کمتر و فرکانس پایین‌تر تولید می‌نمایند. به همین دلیل داشتن اطلاعاتی از جنس لوله‌ها تأثیر مهمی برنتیجه عملیات نشت یابی خواهد داشت. همچنین لوله‌های با سایز بزرگتر، از هر جنس که باشند، اصوات ضعیفتر و با فرکانس پایینتری نسبت به لوله‌های سایز پایین تولید می‌کنند. زمین‌های شنی و سست به خصوص در لوله‌هایی که به تازگی کار گذاری شده‌اند و Back-fill و Sand-fill خوبی دارند، صدای نشت را به خوبی منتشر نمی‌کنند. این مسئله در هرنوع از خاک‌های غیر متراکم دیگر نیز عیناً قابل تکرار است. به‌طور معکوس خاک‌های فشرده و Compact شده قابلیت بسیار بهتری برای انتقال صدای نشت دارند. نشت در لوله‌های که در عمق ۳ تا ۴ فوت دفن شده‌اند بسیار آسان‌تر از نشت در لوله‌هایی که در عمق ۷ یا ۸ فوت کار گذاری شده‌اند قابل ردیابی است. در این عمق تنها نشتهای بزرگ با فشار بالا به اندازه کافی صدا برای شناسایی و موقعیت‌یابی‌شان تولید می‌کنند. در نهایت پوشش زمین و جنس آن که آسفالت، چمن، دال بتنی، یا خاک است باعث تفاوت در شناسایی نشت می‌شود. در سطوح سخت و بتنی ممکن است نشت ۵ تا ۱۰ فوت قبل و بعد از مکان واقعی آن توسط کارشناس نشت یابی قابل تشخیص باشد. به صورت معکوس در زمین‌های با پوششی از خاک سست و چمن چنین صدای واضحی ایجاد نمی‌شود و پستی و بلندی‌های موجود در زمین نیز می‌تواند این مشکل را تشدید کند.