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        石化儲(chǔ)罐缺陷的漏磁檢測(cè)系統(tǒng)

        2010-05-11 06:01:40王鵬飛
        關(guān)鍵詞:信號(hào)檢測(cè)

        王鵬飛

        (黑龍江興勝遠(yuǎn)航市政建設(shè)工程有限公司,黑龍江 哈爾濱 150090)

        石化儲(chǔ)罐是油品存儲(chǔ)的典型設(shè)備,在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有著廣泛的應(yīng)用。由于儲(chǔ)罐內(nèi)壁與油品中的腐蝕性物質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間接觸,罐底外壁土壤中又含有大量腐蝕性介質(zhì),因此儲(chǔ)罐(特別是罐底部分)極易發(fā)生金屬損失,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致罐壁穿孔、油品泄露事故。若泄露發(fā)生在儲(chǔ)罐底部,較難及時(shí)發(fā)現(xiàn),油品滲入土壤,揮發(fā)出易燃?xì)怏w,便會(huì)給維修帶來(lái)極大不便。油品泄露不僅會(huì)造成能源浪費(fèi)、經(jīng)濟(jì)損失,而且嚴(yán)重污染環(huán)境、甚至危及人身安全。因此,世界各國(guó),特別是歐美一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家非常重視石化儲(chǔ)罐的定期檢測(cè)和維護(hù),防患于未然。漏磁法是適用于鐵磁性材料腐蝕的無(wú)損檢測(cè)方法。其基本原理是通過(guò)檢測(cè)被磁化工件表面溢出的漏磁信號(hào),識(shí)別缺陷的尺寸和形狀。通常工件表面沒有缺陷時(shí),漏磁信號(hào)分布比較均勻,當(dāng)某處存在缺陷時(shí),由于介質(zhì)導(dǎo)磁率變化,引起磁場(chǎng)分布不均,則磁通會(huì)在缺陷處發(fā)生畸變,通過(guò)檢測(cè)漏磁信號(hào)的變化,就可判別缺陷的狀態(tài)。

        目前的漏磁檢測(cè)技術(shù)還無(wú)法精確地反映缺陷的幾何尺寸,只能粗略的判別缺陷的狀態(tài),但是漏磁檢測(cè)的速度快,可同時(shí)檢測(cè)儲(chǔ)罐底板內(nèi)外表面的缺陷,對(duì)被測(cè)物表面的光潔度要求較低,且可隔著一定厚度的絕緣層實(shí)施檢測(cè)。

        1 漏磁檢測(cè)的原理

        漏磁檢測(cè)是通過(guò)檢測(cè)被磁化的金屬表面溢出的漏磁通,來(lái)判斷缺陷是否存在的無(wú)損檢測(cè)方法,與磁粉檢測(cè)原理相同,其檢測(cè)原理如圖所示。一塊表面光滑無(wú)裂紋,內(nèi)部無(wú)缺陷或夾雜物的鐵磁性材料磁化后,其磁力線在理論上全部通過(guò)由鐵磁材料構(gòu)成的磁路,如圖a所示;若存在缺陷,由于鐵磁材料與缺陷處介質(zhì)的導(dǎo)磁率不同,缺陷處的磁阻大,在磁路中可以視為障礙物,則磁通會(huì)在缺陷處發(fā)生畸變,如圖b所示。

        畸變磁通分為三部分,一部分穿過(guò)缺陷,另外部分經(jīng)過(guò)裂紋周圍的鐵磁材料繞過(guò)裂紋,其他部分則離開鐵磁材料表面,經(jīng)過(guò)空氣或其它介質(zhì)繞過(guò)裂紋,即所謂的漏磁通,也就是探頭能檢測(cè)到的部分。

        漏磁通信號(hào)與缺陷尺寸是對(duì)應(yīng)的,漏磁通的磁場(chǎng)強(qiáng)度與缺陷深度保持近似的線性關(guān)系。同時(shí),探頭距試件表面的提離值,探頭行進(jìn)速度及探頭處的磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)檢測(cè)結(jié)果亦有影響。漏磁法檢測(cè)速度快,探頭靈敏度高,能準(zhǔn)確測(cè)出腐蝕區(qū)域,適合大面積高速檢測(cè)。同時(shí),從傳感器得到的漏磁信號(hào)的幅值和波形還受到環(huán)境因素的影響。例如:探頭距試件表面的提離值、探頭行進(jìn)速度、罐壁的磁化強(qiáng)度、導(dǎo)磁率及儲(chǔ)罐底板的剩磁等。在實(shí)際檢測(cè)中時(shí),這些參數(shù)是變化的,它們的改變影響了信號(hào)的幅值和形狀。

        漏磁檢測(cè)技術(shù)適用于鐵磁性金屬材料,不適用于非鐵磁性金屬。漏磁檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于金屬儲(chǔ)罐罐底的檢測(cè),主要是利用漏磁方法和現(xiàn)代信號(hào)分析技術(shù),對(duì)金屬儲(chǔ)罐底板腐蝕缺陷的漏磁場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)價(jià)。通過(guò)捕捉和采集這些漏磁場(chǎng)信號(hào)并加以相關(guān)處理與分析,就可以得到有關(guān)儲(chǔ)罐罐底腐蝕狀態(tài)的信息,從而消除儲(chǔ)罐安全隱患,確保儲(chǔ)罐的安全使用。該技術(shù)能對(duì)同時(shí)對(duì)罐底上下表面缺陷同時(shí)進(jìn)行檢測(cè),并可以量化,對(duì)罐底的整體腐蝕狀態(tài)做出評(píng)價(jià)。

        2 石化儲(chǔ)罐漏磁檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)程序分析

        2.1 石化儲(chǔ)罐漏磁檢測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

        金屬儲(chǔ)罐罐底漏磁檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)包括磁化機(jī)構(gòu)、承載機(jī)構(gòu)(車輪)、信號(hào)接收裝置(傳感器)、定位裝置、穩(wěn)壓電源、數(shù)據(jù)采集模塊、車體框架和計(jì)算機(jī)等幾部分。檢測(cè)儀器應(yīng)有實(shí)時(shí)顯示和記錄功能,應(yīng)有覆蓋檢驗(yàn)區(qū)域的足夠通道數(shù),應(yīng)至少能記錄超過(guò)系統(tǒng)檢測(cè)閾值的缺陷信號(hào),同時(shí)還需記錄信號(hào)位置參數(shù),以便能夠?qū)θ毕葸M(jìn)行準(zhǔn)確定位。磁化機(jī)構(gòu)包括襯鐵、永久磁鐵和防止磨損磁極的鋼板,可將罐底磁化成最佳檢測(cè)狀態(tài)。探頭采用霍爾元件傳感器,按有一定檢測(cè)覆蓋面積排列,組成無(wú)死區(qū)的探測(cè)結(jié)構(gòu)。為了提高探測(cè)精度,采用足夠彈力的彈性構(gòu)件,使探頭緊貼罐底。定位裝置為固定在行走輪上的光電脈沖式編碼器,每行進(jìn)2毫米向計(jì)算機(jī)發(fā)一次脈沖,啟動(dòng)一次測(cè)量,對(duì)各路探頭掃描一次。探頭采集的信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊處理,放大并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),送入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)是檢測(cè)儀器的核心,用于處理、顯示及存儲(chǔ)檢測(cè)結(jié)果。送到計(jì)算機(jī)的信號(hào),經(jīng)軟件處理為波形曲線實(shí)時(shí)顯示,其橫坐標(biāo)表示位移參數(shù),縱坐標(biāo)表示腐蝕程度。為便于觀察,也可以用彩色圖或三維圖形顯示,這兩種方式都很直觀,可作為檢測(cè)及評(píng)估的依據(jù)。如c圖所示:

        C圖

        2.2 石化儲(chǔ)罐的漏磁檢測(cè)程序

        資料審查。對(duì)儲(chǔ)罐的資料審查包括:圖紙審查;檢驗(yàn)資料、歷次檢驗(yàn)報(bào)告及記錄;運(yùn)行記錄及參數(shù)、介質(zhì)、運(yùn)行中的異常情況等;有關(guān)修理或改造的記錄與文件。技術(shù)準(zhǔn)備。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察情況和儲(chǔ)罐的工藝運(yùn)行狀況,制定檢測(cè)方案,包括底板編號(hào),檢測(cè)順序,檢測(cè)條件等。

        檢測(cè)條件。罐內(nèi)清洗干凈,所有人孔、排污孔、透光孔全部打開,進(jìn)行通風(fēng)換氣后,在罐內(nèi)進(jìn)行可燃?xì)怏w檢測(cè)和含氧量分析,符合標(biāo)準(zhǔn),方可進(jìn)入罐內(nèi)。

        傳感器高度調(diào)節(jié)。傳感器距離儲(chǔ)罐底板表面的高度與檢測(cè)結(jié)果的靈敏度有著密切的關(guān)系,所以正確的調(diào)節(jié)傳感器的高度是檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠的必要條件。當(dāng)系統(tǒng)在檢測(cè)鐵磁性板時(shí)傳感器高度應(yīng)該被設(shè)置成從傳感器到板間距為1mm。

        連接。正確連接傳感器-數(shù)據(jù)采集模塊-計(jì)算機(jī)。接通便攜式計(jì)算機(jī)的電源線和數(shù)據(jù)線。

        參數(shù)設(shè)置。設(shè)定必要的硬件參數(shù)與底板設(shè)置。包括傳感器的提離值、采樣率,罐底板的編號(hào)、長(zhǎng)寬尺寸、掃描方式等。

        標(biāo)定。要保證標(biāo)定板與要檢測(cè)的儲(chǔ)罐底板具有相同的材質(zhì)和厚度。讓檢測(cè)儀從小的缺陷向大的缺陷方向進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定是檢測(cè)儀質(zhì)量控制的一個(gè)非常重要的部分,它的好壞直接關(guān)系到檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。所以在開始檢測(cè)之前一定要先標(biāo)定,并且在檢測(cè)過(guò)程中最好每天至少標(biāo)定一次。

        底板編號(hào)。由于儲(chǔ)罐底板是由很多鋼板焊接而成的,在檢測(cè)每塊具體的底板之前,必須對(duì)它們進(jìn)行編號(hào)。編號(hào)時(shí)首先要確定儲(chǔ)罐底板的檢測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn),這個(gè)檢測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)是儲(chǔ)罐底板編號(hào)系統(tǒng)、底板坐標(biāo)系和實(shí)際缺陷位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。

        檢測(cè)。首先,對(duì)檢測(cè)過(guò)程做詳細(xì)記錄,包括設(shè)置文件、數(shù)據(jù)文件以及與檢測(cè)有關(guān)的任何情況。其次,按照預(yù)先定義掃描模式進(jìn)行掃描檢測(cè)在儲(chǔ)罐底板的檢測(cè)過(guò)程中采用兩種類型的掃描模式,每種掃描模式對(duì)應(yīng)不同的水平板或垂直板的參考點(diǎn)位置不同,有八種掃描方法。這兩種掃描模式是:單向掃描和光柵掃描。最后,在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)返放處理和分析,得出初步的罐底漏磁檢測(cè)結(jié)果。若檢測(cè)人員對(duì)該檢測(cè)結(jié)果有懷疑時(shí),應(yīng)重新檢測(cè)或進(jìn)行超聲復(fù)驗(yàn)。

        檢測(cè)結(jié)果的評(píng)價(jià)。根據(jù)檢測(cè)時(shí)的記錄和數(shù)據(jù)(信號(hào)參數(shù))的返放分析,對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的濾波和分段分析,剔除檢測(cè)過(guò)程中的干擾信號(hào),對(duì)罐底的有效檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析和評(píng)價(jià)。

        3 結(jié)論與展望

        利用石化儲(chǔ)罐缺陷的漏磁檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際儲(chǔ)罐底板進(jìn)行腐蝕缺陷漏磁掃描檢測(cè),將達(dá)到工作效率高,檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠,可以改善檢測(cè)人員的工作環(huán)境和減少工作強(qiáng)度,提高檢測(cè)的速度和精度,滿足石化企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的要求,具有廣闊的前景。

        [1]閆河,沈功田,李邦憲,張亦良.常壓儲(chǔ)罐罐底腐蝕的漏磁檢測(cè)與失效分析[J].無(wú)損檢測(cè) 2006-02-10.

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