方 偉，劉麗川，楊繼平，常向東

（后勤工程學(xué)院 軍事供油工程系，重慶 401311）

覆土油罐大多數(shù)用于長(zhǎng)期儲(chǔ)油，不具備定期開(kāi)罐檢測(cè)的基本條件，因此難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)罐底腐蝕、變形等缺陷，影響油庫(kù)安全。

聲發(fā)射技術(shù)是一種動(dòng)態(tài)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)［1－2］。這一特點(diǎn)決定了聲發(fā)射技術(shù)具有實(shí)時(shí)、在線的特性。同時(shí)，聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)是一種整體檢測(cè)技術(shù)。通過(guò)布置聲發(fā)射信號(hào)采集裝置和一定數(shù)量的傳感器，就可獲得被檢對(duì)象中聲發(fā)射源在檢測(cè)過(guò)程中的活動(dòng)信息，并可大致地確定聲發(fā)射源的位置。這為實(shí)際檢測(cè)和評(píng)價(jià)工作帶來(lái)了極大的方便，已經(jīng)有很多常壓儲(chǔ)罐聲發(fā)射檢測(cè)的應(yīng)用實(shí)例。

1 儲(chǔ)罐基本情況

某庫(kù)5臺(tái)油罐建造在覆土的罐室里，從1967年12月開(kāi)始投入使用，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)40多年，盛裝汽油，儲(chǔ)罐容積為3000m3，直徑19.180m，結(jié)構(gòu)形式都為立式鋼質(zhì)準(zhǔn)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(cè)設(shè)備及參數(shù)設(shè)置

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

3 聲發(fā)射試驗(yàn)

按照J(rèn)B／T 10764—2007《常壓金屬儲(chǔ)罐聲發(fā)射檢測(cè)及評(píng)價(jià)方法》、GB／T 18182—2000《金屬壓力容器聲發(fā)射檢測(cè)及結(jié)果評(píng)價(jià)方法》［3－4］規(guī)定的程序進(jìn)行。

3.1 傳感器的布置

分別在1～5號(hào)罐距底部邊緣板上方200mm處沿周向均布5個(gè)傳感器，如圖2所示。

圖2 儲(chǔ)罐傳感器布置圖

3.2 傳感器標(biāo)定與罐壁衰減測(cè)定

用鉛筆對(duì)傳感器進(jìn)行斷鉛標(biāo)定。在罐壁環(huán)向進(jìn)行衰減測(cè)定，從1號(hào)傳感器的位置沿罐壁畫(huà)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(diǎn)斷鉛5次，記錄五次的幅值并計(jì)算平均值，所得結(jié)果如圖3所示。

3.3 確定加載過(guò)程

進(jìn)液增高1～3號(hào)儲(chǔ)罐液位，加載曲線如圖4所示，縱坐標(biāo)表示液位水平，以9500mm為100%，橫坐標(biāo)單位為min。

圖3 壁板環(huán)向衰減圖

3.4 數(shù)據(jù)采集

試驗(yàn)時(shí)周?chē)h(huán)境無(wú)強(qiáng)干擾源，罐室溫度14～16℃，濕度60%～74%。進(jìn)行靜壓狀態(tài)和加載狀態(tài)下的數(shù)據(jù)采集。在采集過(guò)程中，僅發(fā)現(xiàn)2號(hào)儲(chǔ)罐在靜壓檢測(cè)過(guò)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(hào)傳感器位置。

對(duì)1～3號(hào)儲(chǔ)罐進(jìn)行加載，同時(shí)采集數(shù)據(jù)。由于試驗(yàn)條件所限，升壓試驗(yàn)過(guò)程中穩(wěn)定時(shí)間太短，流體的擾動(dòng)噪聲會(huì)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(hào)罐在檢測(cè)中，聲源信號(hào)較少，在3個(gè)升壓過(guò)程中均出現(xiàn)定位事件，其中第三次升壓過(guò)程中定位事件較多。2號(hào)罐聲源信號(hào)較多，且3個(gè)升壓過(guò)程均有定位事件。在罐外出現(xiàn)的聲源信號(hào)，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(hào)罐在升壓過(guò)程中，出現(xiàn)的聲源信號(hào)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(hào)儲(chǔ)罐各獨(dú)立通道有效檢測(cè)時(shí)間內(nèi)每小時(shí)出現(xiàn)的撞擊數(shù)及撞擊事件能量分布見(jiàn)表1。

表1 靜壓狀態(tài)下儲(chǔ)罐各獨(dú)立通道每小時(shí)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(hào)能量主要分布在30～50dB內(nèi)，且儲(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)，對(duì)同一個(gè)檢測(cè)儲(chǔ)罐同時(shí)采用兩種分析方法。

4.2.1 罐底板聲發(fā)射源時(shí)差定位分析

以不大于直徑10%的長(zhǎng)度劃定出圓形評(píng)定區(qū)域，見(jiàn)圖6和圖7，對(duì)評(píng)定區(qū)域內(nèi)所有有效定位集團(tuán)（去除罐室水滴的影響）進(jìn)行局部放大分析并計(jì)算每小時(shí)出現(xiàn)的定位事件數(shù)，計(jì)算得出：1號(hào)罐事件數(shù)為1，2號(hào)罐事件數(shù)為17，3號(hào)罐事件數(shù)為14。

表2 升壓狀態(tài)下儲(chǔ)罐各獨(dú)立通道每小時(shí)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(jì)算出各獨(dú)立通道有效檢測(cè)時(shí)間內(nèi)每小時(shí)出現(xiàn)的撞擊數(shù)及撞擊事件能量分布見(jiàn)表2。

4.3 檢測(cè)結(jié)果

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

5 結(jié)論

（1）覆土油罐大多數(shù)不具備定期開(kāi)罐檢測(cè)的條件，聲發(fā)射技術(shù)作為一種動(dòng)態(tài)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，可以在儲(chǔ)罐運(yùn)行的條件下進(jìn)行，能夠?qū)Ω餐劣凸薰薜椎母g狀態(tài)做出判斷。

（2）檢測(cè)的覆土油罐聲信號(hào)的能量主要分布在30～50dB范圍內(nèi)，且靜壓檢測(cè)的結(jié)果與升壓檢測(cè)的結(jié)果大致相同，說(shuō)明靜壓檢測(cè)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(dòng)程度可以制定出合理的檢修計(jì)劃，確定所要維修儲(chǔ)罐的優(yōu)先權(quán)，優(yōu)化維修資源，避免對(duì)好罐做不必要的開(kāi)罐檢修。

（4）儲(chǔ)罐罐室的環(huán)境情況（如潮濕滴水、人員進(jìn)出等）對(duì)聲發(fā)射檢測(cè)會(huì)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(cè)技術(shù)及應(yīng)用［J］.化工機(jī)械，2008，35（1）：43－45.

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

［3］JB／T 10764—2007 常壓金屬儲(chǔ)罐聲發(fā)射檢測(cè)及評(píng)價(jià)方法［S］.

［4］GB／T 18182—2000 金屬壓力容器聲發(fā)射檢測(cè)及結(jié)果評(píng)價(jià)方法［s］.