常壓儲罐聲發(fā)射檢測技術(shù)應用探討

黃　慧

柳州市特種設備檢驗所

常壓儲罐聲發(fā)射檢測技術(shù)應用探討

黃慧

柳州市特種設備檢驗所

對常壓儲蓄罐腐蝕情況進行評價可采用聲發(fā)射檢測技術(shù)。本文簡單介紹了聲發(fā)射檢測技術(shù)在常壓儲蓄罐在線評價中的應用以及產(chǎn)生聲發(fā)射信號的原理，并闡述了聲發(fā)射檢測技術(shù)在立式儲罐中的應用。

常壓儲罐；聲發(fā)射檢測；應用

常壓儲罐成本低、結(jié)構(gòu)簡單、易于管理，是儲蓄成品油、中間油、原油等的主要工具。但是，由于腐蝕常常導致穿孔泄漏、底板減薄等現(xiàn)象的發(fā)生，而傳統(tǒng)的檢測常壓儲罐腐蝕的方法成本高、周期長。所以，研究評價儲罐腐蝕的方法，對節(jié)約資源、保護環(huán)境、安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。

一.聲發(fā)射檢測技術(shù)在常壓儲蓄罐在線評價中的應用

在不影響常壓儲罐使用情況的前提下，聲發(fā)射檢測技術(shù)是在線檢測常壓儲罐腐蝕情況的最普遍的方法。此外，聲發(fā)射檢測技術(shù)是壓力容器領域中常規(guī)的檢測技術(shù)，特別是對裂紋等具有危險性活動缺陷的在線監(jiān)控，更加具有其它方法不能相比的優(yōu)勢。聲發(fā)射檢測技術(shù)在常壓儲罐在線評價中的應用，主要有以下兩方面：

（一）恒定液位，檢測儲罐底板的泄漏以及腐蝕信號

在超過最高充裝液位85%的恒定液位之下，經(jīng)過一定的時間后，儲罐內(nèi)的介質(zhì)會沉降穩(wěn)定，與此同時，將與罐體連接的管道全部關(guān)閉，這時能夠檢測到的聲發(fā)射信號絕大多數(shù)為腐蝕信號。腐蝕聲發(fā)射信號產(chǎn)生的機理有：泄漏/腐蝕過程、腐蝕產(chǎn)物的形成/剝落以及腐蝕的空化效應。它與缺陷擴展信號不同，腐蝕過程聲發(fā)射信號的平均幅度比較低，又因為在整個儲罐的不同區(qū)域腐蝕過程同時存在，所以很難在時間序列上將某一聲發(fā)射信號到達處理器的次序進行區(qū)分，致使混亂的定位判斷，并產(chǎn)生一定的定位誤差。因此，利用聲發(fā)射檢測常壓儲罐的腐蝕情況時，僅將定位源做為輔助的分析手段，應該更加重視各個通道的撞擊數(shù)量，并通過分析對比相同常壓儲罐各個通道信號量的數(shù)目判斷儲罐的質(zhì)量級別以及腐蝕的嚴重情況。

（二）載荷增加時，檢測常壓儲罐壁板或底板的焊接缺陷擴展引發(fā)的活動性信號

當常壓儲罐的液位慢慢升高時，聲發(fā)射最為典型的應用方式是同步檢測缺陷的活動性。在對常壓儲罐進行充液的過程中，隨著液位的上升，若缺陷產(chǎn)生擴展或者變化，可以利用聲發(fā)射傳感器收集缺陷信號，從而通過軟件對缺陷類別進行鑒定識別。因為缺陷擴展是一種瞬態(tài)信號，所以能夠利用信號到達各個傳感器時間上的差別通過時差法來定位。與缺陷擴展不同，泄漏信號是連續(xù)信號的一種，其定位的方式主要是相關(guān)時差法或衰減法。此外，其它類型聲發(fā)射信號產(chǎn)生的機理，如因儲罐底板局部區(qū)域的彈塑性變形而產(chǎn)生的彈性波亦能被檢測到［1］。

二.聲發(fā)射信號的定位、衰減、傳播路徑及分析

（一）聲發(fā)射信號的定位

目前，在儲罐底板源定位和級別方面仍然存在一定的問題。從技術(shù)角度來說儲罐底板聲發(fā)射檢測的定位精度在10%～20%內(nèi)應該是比較理想的。通常情況下，只要滿足檢測條件，如儀器參數(shù)的選擇與設置正確、檢測時機適宜，這樣的定位精度是能夠達到的。此外，定位精度與背景噪音、介質(zhì)等因素具有直接的關(guān)系。一般情況下，常壓儲罐的定位和分析難度遠遠高于壓力容器的聲發(fā)射檢測。

（二）聲發(fā)射信號的衰減

即使聲發(fā)射信號在水中被激發(fā)，仍需要將彈性波能量傳遞到鋼板上，聲發(fā)射探頭才能從鋼板上接收到聲發(fā)射信號，因此，不能直接計算水介質(zhì)中聲發(fā)射信號的衰減。而鋼、水界面的存在，導致?lián)p失大量的能量。若要對水質(zhì)中信號的衰減進行計算，就只有利用距離探頭信號幅度變化的不同，近似計算出水質(zhì)中聲發(fā)射信號的衰減。據(jù)研究顯示，低頻的聲發(fā)射信號能夠在水中傳播的距離比較遠，但是，鋼和常壓儲罐內(nèi)介質(zhì)的截面存在反射的現(xiàn)象，損失的能量不能忽略不計。

（三）底板聲發(fā)射信號的傳播路徑

對常壓儲罐底板進行腐蝕和缺陷評價時，必須要知道聲發(fā)射信號的傳播路徑。理論上，一樣頻率的聲發(fā)射信號，如30kHz，與液體介質(zhì)相比，各向同性鋼板的衰減系數(shù)較低，傳播距離更遠。經(jīng)科學驗證，在鋼板中30kHz的低頻信號可以傳播上百米。

（四）聲發(fā)射信號的分析

在采集到的聲發(fā)射信號中，必須把腐蝕信號、泄露信號、裂紋擴展信號與其它的干擾信號區(qū)分開來，才能更加精確地判斷儲罐底板的腐蝕狀況。需要注意的是，在進行聲發(fā)射波形分析時，若出現(xiàn)泄露等連續(xù)信號，必須在現(xiàn)場確認這種信號是由干擾引起的，還是常壓儲罐自身出現(xiàn)的信號。此外，由于連續(xù)信號可能會導致聲發(fā)射通道發(fā)生堵塞，使信號個數(shù)減少，定位的個數(shù)也隨之減少，導致對信號分析的判斷錯誤，最終把泄露的常壓儲罐誤判為狀況好的儲罐［2］。

三.立式儲罐的聲發(fā)射檢測技術(shù)

利用聲發(fā)射檢測技術(shù)檢測立式儲罐的狀態(tài)時，需要有效的活動聲源，儲罐被破壞的主要形式是腐蝕，但其是否可以產(chǎn)生有效的聲源是需要進一步研究的問題。與壓力容器相比，儲罐底板的聲發(fā)射檢測方法的不同，具體表現(xiàn)在：聲源產(chǎn)生的機理、信號采集的頻率、聲源定位的方法、檢測過程、分析方法和要求的不同。

對儲罐底板進行聲發(fā)射檢測的主要目的是明確儲罐底板的好壞，從而決定該儲蓄罐能否連續(xù)使用，并給出它能夠持續(xù)運行的年限。對儲罐底板的聲發(fā)射在線檢測是在不倒罐的情況下進行的，通常在距離儲蓄罐底部20至50cm的罐體外壁上，沿著圓周的方向設置一定數(shù)量的30至60kHz頻率的傳感器，并在一定的載荷（通常是80%之上的液位）下，對其進行聲發(fā)生檢測，進行檢測的時間常常大約為2小時。利用位于圓周上的、任意3個傳感器的聲源進行定位，并通過聲發(fā)射信號的特征參數(shù)以及波形判斷儲罐底板受腐蝕、泄露的情況以及位置，最后評價出儲罐的安全等級，確定儲罐是否可用以持續(xù)使用及可用的時間［3］。

結(jié)語

聲發(fā)射信號檢測常壓儲罐底板的重要作用就是解決有無嚴重腐蝕、泄漏或好壞罐的問題。聲發(fā)射檢測技術(shù)做為檢測儲罐底板的一種普遍方法，具備一定的預測性，通常能夠在很大程度上預見底泄漏事件發(fā)生的概率。

［1］潘淵，陳偉文.常壓儲罐聲發(fā)射檢測技術(shù)研究［J］.甘肅科技，2013，03∶44-46+41.

［2］李光海，沈功田，閆河.常壓儲罐聲發(fā)射檢測技術(shù)［J］.無損檢測，2010，04∶256-259+285.

［3］劉富君，孔帥，胡東明，鄭慕林.常壓儲罐綜合檢測與評價技術(shù)［J］.無損檢測，2009，09∶669-672+688.