聲發(fā)射技術(shù)在油罐底板滲漏檢測中的應(yīng)用

劉春艷 劉東明 耿立平 劉偉強(qiáng)

（中石油燃料油有限責(zé)任公司青島倉儲(chǔ)分公司 青島 166500）

聲發(fā)射技術(shù)在油罐底板滲漏檢測中的應(yīng)用

劉春艷 劉東明 耿立平 劉偉強(qiáng)

（中石油燃料油有限責(zé)任公司青島倉儲(chǔ)分公司 青島 166500）

底板滲漏是常壓油罐主要的失效形式之一，傳統(tǒng)的開罐宏觀滲漏檢查法是一件費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、難度大的檢測工作。聲發(fā)射檢測技術(shù)可以通過時(shí)差定位或區(qū)域定位對被檢對象中存在的活性缺陷進(jìn)行定位。本文結(jié)合實(shí)際滲漏檢測案例，介紹了聲發(fā)射檢測技術(shù)在常壓油罐底板滲漏檢測的基本原理和程序。對有聲發(fā)射源的區(qū)域采用焊縫表面檢測、母材漏磁掃查和超聲C掃進(jìn)行復(fù)驗(yàn)驗(yàn)證。聲發(fā)射檢測技術(shù)可以應(yīng)用于常壓油罐底板滲漏檢測，且能夠明顯減少實(shí)際檢測工作量、提高檢測效率和準(zhǔn)確度，對油罐底板滲漏檢測具有指導(dǎo)意義和推廣價(jià)值。

常壓油罐 滲漏 聲發(fā)射檢測

大型金屬常壓儲(chǔ)罐是石油石化以及液體危險(xiǎn)化學(xué)品倉儲(chǔ)行業(yè)非常重要的生產(chǎn)設(shè)備，腐蝕是金屬儲(chǔ)罐及其輔助設(shè)施失效的主要原因[1]，由于腐蝕而造成的油罐底板滲漏在大型儲(chǔ)罐用戶中時(shí)有發(fā)生，從而造成環(huán)境、土壤和地下水的污染，甚至釀成火災(zāi)、爆炸事故加一句話，地漏的嚴(yán)重性，因而，減少石油儲(chǔ)罐的滲漏已成為石油行業(yè)一個(gè)至關(guān)重要的目標(biāo)。

聲發(fā)射檢測是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新的無損檢測技術(shù)，聲發(fā)射技術(shù)用于常壓金屬儲(chǔ)罐檢測的標(biāo)準(zhǔn)，僅有JB/T 10764—2007《無損檢測 常壓金屬儲(chǔ)罐聲發(fā)射檢測及評價(jià)方法》，且該標(biāo)準(zhǔn)的主要目的是通過分析探測到的有效聲發(fā)射信號對罐底板遭受腐蝕的程度進(jìn)行評價(jià)，而非儲(chǔ)罐的滲漏檢測[2]。由于沒有專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，油罐底板面積很大，而滲漏點(diǎn)非常小，常規(guī)的開罐檢測方法無法找到所有漏點(diǎn)，從而導(dǎo)致泄漏事故時(shí)有發(fā)生，因此，找到一種科學(xué)簡便的檢漏方法對于油罐的滲漏檢測具有重大的意義。本文結(jié)合一個(gè)典型案例，探討了參照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，采集連續(xù)聲發(fā)射信號并對其進(jìn)行定位分析從而判定滲漏源的方法。

1 檢測原理與程序

聲發(fā)射技術(shù)目前還無法做到對缺陷進(jìn)行定量檢測，但可通過時(shí)差法分析對非連續(xù)聲發(fā)射信號進(jìn)行定位。滲漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號是連續(xù)信號，由泄漏源引起的底板下側(cè)的沙石等物體的位移所產(chǎn)生的信號則是突發(fā)的，當(dāng)這些信號足夠強(qiáng)烈時(shí)，就可以通過聲發(fā)射技術(shù)實(shí)施定位，從而確定滲漏區(qū)域，根據(jù)JB/T 10764的規(guī)定，這個(gè)區(qū)域可以縮小到儲(chǔ)罐直徑的1/10，需要檢測的面積將縮小到原來的1%，檢漏難度將因此大為減小。引起底板滲漏的缺陷只有兩種：母材腐蝕穿孔或焊縫撕裂，母材腐蝕可以采用漏磁、超聲導(dǎo)波等技術(shù)確定嚴(yán)重腐蝕部位，進(jìn)而采用超聲波C掃技術(shù)結(jié)合宏觀檢查確定缺陷部位；對于焊縫撕裂則可以采用磁粉檢測結(jié)合真空試漏技術(shù)找到缺陷部位，從而確定滲漏點(diǎn)的位置。

2 檢測對象

某公司T102號原油儲(chǔ)罐，使用時(shí)間24年，發(fā)現(xiàn)滲漏后實(shí)施開罐檢測沒有找到漏點(diǎn)。儲(chǔ)罐參數(shù)見表1。

表1 儲(chǔ)罐參數(shù)

3 檢測儀器

檢測儀器采用常見的型號為μSAMOS，傳感器中心頻率為30kHz，具體參數(shù)見表2。

表2 檢測儀器參數(shù)

4 檢測過程

4.1 聲發(fā)射檢測

為了檢測到有效的聲發(fā)射信號，本次試驗(yàn)在不同液位高度下分別進(jìn)行信號采集，實(shí)際采集信號的液位高度分別為3m、4m、6m、7m和8m。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著液位的升高，聲發(fā)射信號逐漸加強(qiáng)，但升高到7m時(shí)信號強(qiáng)度反而開始減弱，隨后再把液位降低到5.8m，聲發(fā)射信號強(qiáng)度再次達(dá)到最高，信號特征與6m液位時(shí)類似。不同時(shí)段的聲發(fā)射信號特征如下所述：

1）在液位較低時(shí)，聲發(fā)射定位圖中沒有見到明顯的信號定位，其原因是介質(zhì)靜壓力較小，滲漏速度慢，底板變形小，滲漏、變形、腐蝕等聲發(fā)射信號值差別較小、定位散，各通道撞擊數(shù)差別較小；

2）隨著液位的升高，介質(zhì)產(chǎn)生的靜壓力也隨之增大，滲漏速度加快，底板變形也加大。在采集到的信號當(dāng)中，腐蝕以及滲漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號也逐漸增強(qiáng)并開始占據(jù)主導(dǎo)地位，因此該時(shí)段的聲發(fā)射信號強(qiáng)度較大，定位也比較集中。底板腐蝕和泄漏源引起的底板下側(cè)的沙石等物體的位移產(chǎn)生的間斷性聲發(fā)射信號，可以通過時(shí)差定位法確定其位置；滲漏產(chǎn)生的連續(xù)聲發(fā)射信號，可以通過區(qū)域定位即各聲發(fā)射傳感器接收到的通道撞擊數(shù)量結(jié)合高液位事件數(shù)定位圖確定。液位高度6米時(shí)的事件定位圖和各通道接收到的撞擊數(shù)量圖分別見圖1、圖2。由圖1可見，發(fā)生間斷聲發(fā)射信號的位置位于9號傳感器與底板中心形成的連線區(qū)域，由圖2可見，發(fā)生連續(xù)聲發(fā)射信號的位置也位于9號傳感器器與底板中心形成的連線區(qū)域，據(jù)此可以初步判定，該區(qū)域?yàn)榈装鍧B漏的可疑區(qū)域。

圖1 液位升至6米時(shí)事件定位圖(長度單位mm)

圖2 液位高度6米時(shí)各通道接收到的撞擊數(shù)量圖

3）當(dāng)液位繼續(xù)升高時(shí)，介質(zhì)產(chǎn)生的靜壓力和底板變形也隨之加大，底板受液壓作用與基礎(chǔ)貼合的緊密程度增加，反而造成滲漏速度變慢，此時(shí)采集到的聲發(fā)射定位信號以底板變形和腐蝕產(chǎn)生的信號為主，聲發(fā)射傳感器接收到的撞擊量明顯減少；

4）當(dāng)液位再降低時(shí)，介質(zhì)產(chǎn)生的靜壓力減小，因而底板變形也隨之減小，底板與基礎(chǔ)之間空隙加大，泄漏速度和泄漏量隨之增大，滲漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號又占據(jù)了主導(dǎo)地位，因而此時(shí)的聲發(fā)射信號又回到較高程度。

4.2 焊縫表面檢測

對滲漏可疑區(qū)域內(nèi)的罐底板焊縫實(shí)施熒光磁粉檢測和真空試漏檢測，未發(fā)現(xiàn)異常信號，說明該區(qū)域內(nèi)焊縫沒有滲漏。

4.3 漏磁與超聲波C掃檢測

對滲漏懷疑區(qū)域內(nèi)的罐底板進(jìn)行局部漏磁檢測，發(fā)現(xiàn)個(gè)別部位有嚴(yán)重腐蝕跡象，當(dāng)量腐蝕深度已超過80%，對該部位實(shí)施高頻導(dǎo)波檢測精確定位后，再實(shí)施超聲波C掃檢測，發(fā)現(xiàn)局部底板剩余厚度已不足1.2mm，該部位即為滲漏高度可疑部位。漏磁檢測結(jié)果見圖3，超聲波C掃結(jié)果見圖4。

圖3 底板漏磁檢測結(jié)果圖

圖4 嚴(yán)重腐蝕部位超聲波C掃結(jié)果圖

圖5 實(shí)際缺陷圖

綜合聲發(fā)射、表面檢測和漏磁檢測的結(jié)果，基本可以判定可疑區(qū)域內(nèi)滲漏位置，通過放大鏡宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)底板腐蝕嚴(yán)重部位已經(jīng)形成微小裂紋，確定此處為滲漏部位。

5 結(jié)束語

1）聲發(fā)射技術(shù)可用于儲(chǔ)罐底板滲漏檢測，不僅可以明顯減少滲漏檢測的工作量，而且可實(shí)現(xiàn)對缺陷的初步定位；

2）液位高度對于泄漏點(diǎn)的聲發(fā)射信號有聲發(fā)射檢漏影響的明顯，過高或過低均不利于缺陷檢出；

3）缺陷信號的分析可通過時(shí)差定位法和區(qū)域定位法相結(jié)合的方式，以提高缺陷識別率。

4）具體滲漏位置的判定需結(jié)合漏磁檢測、磁粉檢測、超聲導(dǎo)波、超聲波C掃、宏觀檢查等相關(guān)技術(shù)方法。

[1] API 575-2005 現(xiàn)役常壓和低壓儲(chǔ)罐的檢驗(yàn)指南和方法[S].

[2] JB/T 10764—2007 無損檢測 常壓金屬儲(chǔ)罐聲發(fā)射檢測及評價(jià)方法[S].

Acoustic-emission Testing of Oil Tank Floor Leakage

Liu Chunyan Liu Dongming Geng Liping Liu Weiqiang
(Petrochina Fuel Oil CO. LTD Qingdao Storage Branch Qingdao 166500)

Leakage of the oil-tank floor is one of the main failure modes of atmospheric pressure storage tank. The traditional leakage testing of oil-tank floor is a time-consuming and very difficult job. The Acoustic Emission (AE) examination can locate the active defects of the subject by Time-of-Arrival Location or Zone location. This article introduces the leakage testing theory and procedure of oil-tank floor by AE examination. The zone of acoustic emission source is rechecked by weld surface testing. Magnetic Flux Leakage Testing and Ultrasonic C-scan testing. The result shows that AE examination technology can be applied to the leakage testing of oil-tank floor. It can reduce the actual detection work time significantly, improve the detection efficiency and accuracy. The AE examination technology has a guiding significance and popularization value to the leakage testing of oil-tank floor.

Atmospheric pressure storage tank Leakage Acoustic-Emission examination

X933.4

B

1673-257X(2015)10-0053-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.10.013

劉春艷(1972～), 男，副總經(jīng)理，工程師，主要從事石油庫儲(chǔ)運(yùn)安全生產(chǎn)管理工作。

2015-08-12）