聲發(fā)射技術(shù)在覆土油罐檢測中的應(yīng)用

方 偉，劉麗川，楊繼平，常向東

（后勤工程學院 軍事供油工程系，重慶 401311）

覆土油罐大多數(shù)用于長期儲油，不具備定期開罐檢測的基本條件，因此難以及時發(fā)現(xiàn)罐底腐蝕、變形等缺陷，影響油庫安全。

聲發(fā)射技術(shù)是一種動態(tài)無損檢測技術(shù)［1－2］。這一特點決定了聲發(fā)射技術(shù)具有實時、在線的特性。同時，聲發(fā)射檢測技術(shù)是一種整體檢測技術(shù)。通過布置聲發(fā)射信號采集裝置和一定數(shù)量的傳感器，就可獲得被檢對象中聲發(fā)射源在檢測過程中的活動信息，并可大致地確定聲發(fā)射源的位置。這為實際檢測和評價工作帶來了極大的方便，已經(jīng)有很多常壓儲罐聲發(fā)射檢測的應(yīng)用實例。

1 儲罐基本情況

某庫5臺油罐建造在覆土的罐室里，從1967年12月開始投入使用，運行時間長達40多年，盛裝汽油，儲罐容積為3000m3，直徑19.180m，結(jié)構(gòu)形式都為立式鋼質(zhì)準球頂罐，最高液位9.500m，罐底中幅板板厚4mm，罐底邊緣板厚5mm。其構(gòu)造示意如圖1所示。

圖1 覆土油罐構(gòu)造

2 聲發(fā)射檢測設(shè)備及參數(shù)設(shè)置

檢測儀器：多通道聲發(fā)射采集系統(tǒng)；傳感器型號：SR40M；線纜：信號傳播衰減損失＜1dB／30m，長度不超過150m。采樣頻率：2MHz；門檻：30 dB；濾波頻率：25～300kHz。

3 聲發(fā)射試驗

按照JB／T 10764—2007《常壓金屬儲罐聲發(fā)射檢測及評價方法》、GB／T 18182—2000《金屬壓力容器聲發(fā)射檢測及結(jié)果評價方法》［3－4］規(guī)定的程序進行。

3.1 傳感器的布置

分別在1～5號罐距底部邊緣板上方200mm處沿周向均布5個傳感器，如圖2所示。

圖2 儲罐傳感器布置圖

3.2 傳感器標定與罐壁衰減測定

用鉛筆對傳感器進行斷鉛標定。在罐壁環(huán)向進行衰減測定，從1號傳感器的位置沿罐壁畫出一條線，在傳感器附近及這條線上分別距傳感器0.03，0.5，1，1.5，2，3，4，6，9，12，15m 處斷鉛，每一點斷鉛5次，記錄五次的幅值并計算平均值，所得結(jié)果如圖3所示。

3.3 確定加載過程

進液增高1～3號儲罐液位，加載曲線如圖4所示，縱坐標表示液位水平，以9500mm為100%，橫坐標單位為min。

圖3 壁板環(huán)向衰減圖

3.4 數(shù)據(jù)采集

試驗時周圍環(huán)境無強干擾源，罐室溫度14～16℃，濕度60%～74%。進行靜壓狀態(tài)和加載狀態(tài)下的數(shù)據(jù)采集。在采集過程中，僅發(fā)現(xiàn)2號儲罐在靜壓檢測過程中出現(xiàn)聲源定位事件，其二維、三維定位圖如圖5所示，圓周上數(shù)字12～16分別表示1～5號傳感器位置。

對1～3號儲罐進行加載，同時采集數(shù)據(jù)。由于試驗條件所限，升壓試驗過程中穩(wěn)定時間太短，流體的擾動噪聲會形成定位事件，排除人為因素干擾和噪聲后，得到的聲源的二維及三維定位圖如圖6和圖7所示。

1號罐在檢測中，聲源信號較少，在3個升壓過程中均出現(xiàn)定位事件，其中第三次升壓過程中定位事件較多。2號罐聲源信號較多，且3個升壓過程均有定位事件。在罐外出現(xiàn)的聲源信號，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)是由于罐室潮濕，水滴從罐室頂?shù)温渌?，滴水的位置與定位事件位置一致。3號罐在升壓過程中，出現(xiàn)的聲源信號集中在罐底板中心附近。

4 數(shù)據(jù)分析

4.1 靜壓數(shù)據(jù)分析

1～5號儲罐各獨立通道有效檢測時間內(nèi)每小時出現(xiàn)的撞擊數(shù)及撞擊事件能量分布見表1。

表1 靜壓狀態(tài)下儲罐各獨立通道每小時出現(xiàn)的撞擊數(shù)及撞擊事件能量分布

數(shù)據(jù)表明，覆土油罐在靜壓狀態(tài)下產(chǎn)生的聲信號能量主要分布在30～50dB內(nèi)，且儲罐底板的聲發(fā)射源活度存在差異。

4.2 升壓數(shù)據(jù)分析

根 據(jù) JB／T 10764—2007 和 GB／T 18182—2000標準，對同一個檢測儲罐同時采用兩種分析方法。

4.2.1 罐底板聲發(fā)射源時差定位分析

以不大于直徑10%的長度劃定出圓形評定區(qū)域，見圖6和圖7，對評定區(qū)域內(nèi)所有有效定位集團（去除罐室水滴的影響）進行局部放大分析并計算每小時出現(xiàn)的定位事件數(shù)，計算得出：1號罐事件數(shù)為1，2號罐事件數(shù)為17，3號罐事件數(shù)為14。

表2 升壓狀態(tài)下儲罐各獨立通道每小時出現(xiàn)的撞擊數(shù)及撞擊事件能量分布

4.2.2 罐底板聲發(fā)射源區(qū)域定位分析

計算出各獨立通道有效檢測時間內(nèi)每小時出現(xiàn)的撞擊數(shù)及撞擊事件能量分布見表2。

4.3 檢測結(jié)果

經(jīng)聲發(fā)射檢測和數(shù)據(jù)處理分析后，可初步判定1號罐底板狀態(tài)較好，2號罐底板可能存在較多局部腐蝕坑，3號罐底板中心附近可能存在腐蝕坑。建議儲罐維修先后順序為2號、3號、4號、5號、1號。

5 結(jié)論

（1）覆土油罐大多數(shù)不具備定期開罐檢測的條件，聲發(fā)射技術(shù)作為一種動態(tài)無損檢測技術(shù)，可以在儲罐運行的條件下進行，能夠?qū)Ω餐劣凸薰薜椎母g狀態(tài)做出判斷。

（2）檢測的覆土油罐聲信號的能量主要分布在30～50dB范圍內(nèi)，且靜壓檢測的結(jié)果與升壓檢測的結(jié)果大致相同，說明靜壓檢測也能夠反映出覆土油罐底板的活度。

（3）根據(jù)聲發(fā)射源的活動程度可以制定出合理的檢修計劃，確定所要維修儲罐的優(yōu)先權(quán)，優(yōu)化維修資源，避免對好罐做不必要的開罐檢修。

（4）儲罐罐室的環(huán)境情況（如潮濕滴水、人員進出等）對聲發(fā)射檢測會造成干擾，形成偽定位。

［1］叢蕊，戴光，張穎，等.立式油罐底板腐蝕的聲發(fā)射在線檢測技術(shù)及應(yīng)用［J］.化工機械，2008，35（1）：43－45.

［2］閆河.常壓儲罐底板特性的聲發(fā)射檢測［J］.壓力容器，2008，25（2）：53－57.

［3］JB／T 10764—2007 常壓金屬儲罐聲發(fā)射檢測及評價方法［S］.

［4］GB／T 18182—2000 金屬壓力容器聲發(fā)射檢測及結(jié)果評價方法［s］.