儲罐底板聲發(fā)射檢測結(jié)果評定及其與漏磁檢測的比對*

翁凱迪 沈建民 吳蒙蒙 莊日陽

（1.寧波市勞動(dòng)安全技術(shù)服務(wù)公司 2.寧波市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院）

0 前言

常壓儲罐是石油、化工、國防等行業(yè)最為常見的物料儲藏容器。目前，國內(nèi)外已發(fā)生多起因儲罐泄漏、腐蝕等原因造成的重大安全事故，嚴(yán)重威脅到人身安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及環(huán)境與生態(tài)平衡[1]。航空燃料 （航空煤油）作為一種易燃易爆介質(zhì)，其蒸氣與空氣混合形成的混合型氣體遇明火高溫可引起爆炸性燃燒，因此其泄漏極易導(dǎo)致各種重大事故。根據(jù)現(xiàn)有的事故案例及相關(guān)資料調(diào)查發(fā)現(xiàn)，儲罐腐蝕大部分都發(fā)生在儲罐底板部位[2]。因此，儲罐底板的無損檢測顯得極為重要。目前，國際上最為常用的儲罐底板無損檢測技術(shù)為漏磁檢測技術(shù)和聲發(fā)射檢測技術(shù)[3]。漏磁檢測技術(shù)作為一種開罐定量檢測技術(shù)，能有效判斷底板腐蝕程度，給出合理性的建議。而聲發(fā)射檢測是一種不開罐定性檢測技術(shù)，在保證安全的情況下可以減少儲罐的開罐檢測數(shù)量，增加檢測的效率[4]。但其對于底板的腐蝕程度并不能給出一個(gè)明確的定量分析。雖然 JB/T 10764—2007《常壓金屬儲罐聲發(fā)射檢測及評價(jià)方法》標(biāo)準(zhǔn)中對于罐底板聲發(fā)射源的分析與分級給出了兩種具體的方法，但無論是時(shí)差定位法還是區(qū)域定位法，其評定標(biāo)準(zhǔn)中的定位事件數(shù)評定參數(shù)C值或者撞擊數(shù)評定參數(shù)K值都是不確定的，需要通過實(shí)驗(yàn)才能確定。通常，需要采用相同的檢測儀器、設(shè)置相同的工作參數(shù)，對相同規(guī)格和相同運(yùn)行條件的儲罐進(jìn)行一定數(shù)量的聲發(fā)射檢測實(shí)驗(yàn)，并采取開罐檢測來驗(yàn)證和進(jìn)行比對研究，才能確認(rèn)其C值或者K值。

本文采用時(shí)差定位的方法，通過對幾個(gè)航空燃料儲罐底板同時(shí)進(jìn)行聲發(fā)射檢測與漏磁檢測并進(jìn)行比對，從而確定航空燃料儲罐底板時(shí)差定位的具體評級參數(shù)，即確定時(shí)差定位評定標(biāo)準(zhǔn)中的評定參數(shù)C值。

1 儲罐底板聲發(fā)射檢測及結(jié)果評定

聲發(fā)射檢測是通過傳感器接收缺陷發(fā)生的聲發(fā)射信號，從而進(jìn)行分析評級定位的方法[5]。為了確定時(shí)差定位評定標(biāo)準(zhǔn)中的C值，對某油庫罐區(qū)3臺5 000 m3航空燃料儲罐的底板在未開罐的情況下進(jìn)行了聲發(fā)射檢測。這3臺罐基本參數(shù)為：儲罐內(nèi)徑為22 718 mm，儲罐高為13.124 m，儲存介質(zhì)為航空燃料，儲罐底板材質(zhì)為碳鋼。

本次聲發(fā)射檢測采用的檢測方法是儲罐底板定位檢測，傳感器距罐底板高度為200 mm，檢測得到的背景噪音為36 dB，故選取門檻電平為40 dB，檢測聲速為1 320 m/s，數(shù)據(jù)采集時(shí)間為120 min。本次檢測布置傳感器數(shù)量為10個(gè)，每隔7.23 m放置1個(gè)探頭，具體布置如圖1所示。

對上述三個(gè)儲罐底板進(jìn)行120 min的聲發(fā)射監(jiān)測，得到其聲發(fā)射檢測事件定位。對三個(gè)儲罐底板聲發(fā)射源區(qū)域內(nèi)的聲發(fā)射定位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，取評定區(qū)域?yàn)?0%罐底板直徑的方形區(qū)域，可得到各底板聲發(fā)射源區(qū)域內(nèi)定位事件統(tǒng)計(jì)數(shù)，從中比較出聲發(fā)射源區(qū)域定位單位時(shí)間內(nèi)最大定位事件數(shù)E，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

圖1 聲發(fā)射傳感器布置

表1 儲罐底板聲發(fā)射區(qū)域定位每小時(shí)最大定位事件數(shù)統(tǒng)計(jì)

根據(jù)JB/T 10764—2007《常壓儲罐聲發(fā)射檢測及評價(jià)方法》標(biāo)準(zhǔn)，在對聲發(fā)射檢測中的定位顯示進(jìn)行區(qū)域定位評級分析時(shí)，需先確定C值。由于這幾個(gè)罐底板的情況基本一致，且宏觀檢測時(shí)未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷，則先暫定C值為1。

對比三個(gè)儲罐底板檢測結(jié)果，由于每個(gè)儲罐底板C≤E≤10C，可評定這三個(gè)儲罐底板聲發(fā)射檢測的聲發(fā)射源為二級，三個(gè)儲罐底板皆存在輕微局部腐蝕現(xiàn)象，建議近期無需考慮維修。

2 儲罐底板漏磁檢測及結(jié)果評定

漏磁檢測是將鐵磁性材料磁化后，其缺陷附近產(chǎn)生漏磁場，通過檢測漏磁場來發(fā)現(xiàn)缺陷的一種檢測方法[6]。目前來說，漏磁檢測作為一種定量分析檢測方法，能準(zhǔn)確給出檢測中發(fā)現(xiàn)的材料減薄當(dāng)量，從而給出明確的評級分析與建議。本文在上面已對三個(gè)儲罐底板進(jìn)行了聲發(fā)射檢測，并給出了一個(gè)假設(shè)的結(jié)果。現(xiàn)通過將開罐漏磁檢測結(jié)果與聲發(fā)射檢測結(jié)果進(jìn)行比對，能有效驗(yàn)證之前聲發(fā)射檢測結(jié)果的可靠性。

漏磁檢測時(shí)三個(gè)儲罐的基本參數(shù)如下：儲罐內(nèi)徑為22 718 mm，儲罐高為13.124 m，儲存介質(zhì)為航空燃料，儲罐底板材質(zhì)為碳鋼，儲罐底板厚度為8 mm （邊緣板）、6 mm （中腹板），涂層厚度為0.5 mm，底板表面狀況為清掃干凈，采取的漏磁檢測掃描方式為自動(dòng)檢測加手動(dòng)檢測。

圖2 儲罐底板漏磁檢測部位

對三個(gè)儲罐底板逐一地進(jìn)行漏磁檢測，其漏磁檢測部位如圖2所示。依據(jù)圖2所示底板檢測示意圖，對三個(gè)儲罐底板依次進(jìn)行漏磁檢測，得到的減薄板塊數(shù)和最大減薄當(dāng)量基本數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 儲罐底板漏磁檢測結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表2所示，三次漏磁檢測發(fā)現(xiàn)的最大減?。ǜg）當(dāng)量分別為39%、27%、39%，均未超過儀器門檻值 （檢測評定值）40%，故三次檢測的最大減薄當(dāng)量均按儀器門檻值40%計(jì)算。

根據(jù)SY/T 6620—2014《油罐的檢驗(yàn)、修理、改建和翻建》，對三個(gè)儲罐底板的腐蝕速率進(jìn)行計(jì)算。在按儀器門檻值40%進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可得下次開罐檢驗(yàn)最大時(shí)間間隔為11年。同時(shí)，根據(jù)SY/T 6620—2014標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，至少每隔5年應(yīng)進(jìn)行一次外部檢驗(yàn)，罐底板最長檢驗(yàn)周期為20年。

綜上所述，該儲罐下次開罐檢驗(yàn)最大時(shí)間間隔為11年。

3 聲發(fā)射檢測結(jié)果與漏磁檢測結(jié)果比對

上述對聲發(fā)射檢測結(jié)果評定時(shí)，假定的C值為1?，F(xiàn)將未開罐時(shí)聲發(fā)射檢測結(jié)果與開罐后漏磁檢測結(jié)果相比對。

由漏磁檢測可發(fā)現(xiàn)，該儲罐底板最大減薄當(dāng)量為39%，未超過40%。由此可以看出，該儲罐底板的腐蝕狀況較為輕微，底板減薄量不太大。對比聲發(fā)射檢測得出的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)C值假定為1時(shí)，聲發(fā)射檢測評定的聲發(fā)射源為二級，該儲罐底板存在輕微局部腐蝕現(xiàn)象。此時(shí)，漏磁檢測與聲發(fā)射檢測所得的結(jié)果相一致。

同時(shí)，通過漏磁檢測得到的最大減薄當(dāng)量，采用合適的計(jì)算方法，就可以獲得該儲罐底板下次檢驗(yàn)的最大周期為11年。與此相對應(yīng)，當(dāng)C值假定為1時(shí)，聲發(fā)射檢測評定的聲發(fā)射源為二級，即近期并不需要考慮維修，這與漏磁檢測的下次檢驗(yàn)周期相一致。

由此可見，針對航空燃料儲罐底板，采用JB/ T 10764—2007《常壓金屬儲罐聲發(fā)射檢測及評價(jià)方法》標(biāo)準(zhǔn)中的時(shí)差定位法對儲罐底板進(jìn)行評級分析時(shí)，可取C=1。此時(shí)，聲發(fā)射檢測結(jié)果與漏磁檢測結(jié)果相一致，即聲發(fā)射檢測的結(jié)果具有可靠性。

4 結(jié)論

本文根據(jù) JB/T 10764—2007和 SY/T 6620—2014，對幾臺航空燃料儲罐底板同時(shí)進(jìn)行了聲發(fā)射檢測和漏磁檢測。由上述航空燃料儲罐底板聲發(fā)射檢測及漏磁檢測的比對分析可知，針對航空燃料儲罐底板的聲發(fā)射檢測，可在時(shí)差定位評定時(shí)選取C=1，此時(shí)聲發(fā)射檢測的結(jié)果具有可靠性。因此，將這一結(jié)論應(yīng)用于同類型的儲罐檢測中，可以提高檢測的速度，使檢測更具有效率，能更好地防范儲罐底板的腐蝕，將危險(xiǎn)防范于未然，為人身安全與財(cái)產(chǎn)安全帶來更大的保障。

[1] 張延豐.影響沿海地區(qū)儲罐腐蝕的因素分析 [J].腐蝕與防護(hù)，2000，21（8）：365-367.

[2] 孫華，王成明.原油儲罐的腐蝕及防護(hù) [J].化工裝備技術(shù)，2001，22（5）：48-52.

[3] LIU Fujun，DING Shoubao，GUO Xiaolian.Magnetic flux leakage and acoustic emission testing technique for atmospheric storage tanks[C]//17th World Conference on Nondestructive Testing.Shanghai：2008.

[4] 王啟宏，陳虎，竺國榮.常壓儲罐底板腐蝕及其安全檢測技術(shù) [J].無損探傷，2010，34（6）：45-47.

[5] 蔣林林，韓文禮，徐忠蘋，等.儲罐底板聲發(fā)射在線檢測技術(shù)的研究現(xiàn)狀 [J].腐蝕與防護(hù)，2016，37（5）：375-380.

[6] 李春樹，李濤，武新軍，等.常壓儲罐底板漏磁檢測技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用 [J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2004，25（2）：57-58.