閆 河，趙彥修，李曉林，劉建軍

（中國特種設(shè)備檢測研究院，北京 100013）

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，儲存原料的儲罐也隨之增多；同時，過去一些沒有嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)范修建的儲罐也進(jìn)入了老齡化的時代，其安全性能引起了人們的廣泛關(guān)注。鋼制儲罐及其輔助設(shè)備失效、破壞的主要原因是腐蝕［1］，腐蝕不僅跟所儲存的介質(zhì)有關(guān)，更是時間的函數(shù)，隨著時間的推移，腐蝕程度會越來越嚴(yán)重。儲罐底板上下表面由于腐蝕穿孔導(dǎo)致泄漏的情況在各大石油化工企業(yè)時有發(fā)生。目前，查找泄漏部位最常用的辦法就是開罐清理，以宏觀為主的檢測方法［2］，這些方法也只能找到明顯缺陷的泄漏情況，對于諸如微滲或者泄漏源被加熱盤管、浮頂支柱或墊板所覆蓋的部位，檢驗效果較差。在這種情況下，需要一種更加快捷的、可靠的檢測方法。

正如標(biāo)準(zhǔn)JB／T 10764－2007［3］所言，聲發(fā)射檢測可以發(fā)現(xiàn)儲罐的泄漏，但泄露檢測不是該標(biāo)準(zhǔn)的主要目的，該標(biāo)準(zhǔn)的主要目的是通過分析探測到的有效AE 信號來對罐底板遭受腐蝕的程度進(jìn)行評價。其原因為：①泄漏信號為連續(xù)的聲發(fā)射信號，對于連續(xù)的聲發(fā)射信號采用時差定位的方法從理論上講是無法進(jìn)行的。②儲罐泄漏型式為多樣性，這種多樣性不僅表現(xiàn)在泄漏時段的多樣性（多數(shù)泄漏情況為間斷性的泄漏，即在低液位進(jìn)出料時的泄漏，高液位保壓時不泄漏），同時也表現(xiàn)為泄漏孔形狀的多樣性（例如小孔泄漏、焊縫開裂泄漏或微滲等情況）。因此聲發(fā)射在線檢測泄漏源時，需要進(jìn)行多時段的采集，通過分析不同時段的信號特征來精確地確定泄漏源區(qū)。

筆者結(jié)合聲發(fā)射檢測常壓儲罐底板泄漏的典型案例，探討如何正確應(yīng)用聲發(fā)射在線檢測技術(shù)解決常壓儲罐泄漏檢測這一難題及檢測中應(yīng)采集哪些有關(guān)數(shù)據(jù)，如何從檢測結(jié)果中準(zhǔn)確判定泄漏源。同時，也給出了如何通過引入“族源”對泄漏這種連續(xù)信號進(jìn)行定位分析的方法。

1 檢測對象及主要檢測儀器

1.1 檢測對象

檢測對象為兩臺服役均超20a的常壓原油罐，其具體的參數(shù)見表1。

表1 常壓儲罐的基本參數(shù)

1號罐在發(fā)現(xiàn)泄漏后，業(yè)主進(jìn)行了開罐全面檢驗、局部底板更換及整個底板重新防腐等整改措施，但重新投用后該罐依然存在泄漏；2號罐在使用過程有泄漏跡象，但泄漏特點(diǎn)為泄漏量不大，泄漏時間也不定期。受業(yè)主委托，我院進(jìn)行相應(yīng)的泄漏檢測工作。

1.2 檢測方案

檢測流程為：首先進(jìn)行聲發(fā)射在線檢測，以大體確定可能的泄漏部位；然后進(jìn)行開罐，通過目視檢測來發(fā)現(xiàn)泄漏部位；必要時，在可能的泄漏部位進(jìn)行漏磁、高頻導(dǎo)波、C掃及焊縫抽真空檢測。

1.3 主要檢測儀器

檢測所使用的主要儀器為聲發(fā)射檢測儀，傳感器中心頻率為30kHz，頻帶寬為20～100 Hz，耦合劑為真空脂，采用磁夾具固定傳感器。

2 檢測結(jié)果

2.1 聲發(fā)射檢測

兩個儲罐的聲發(fā)射泄漏檢測方式為在不同液位高度下，且每個液位高度不少于1h的聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集分析（1號罐的試驗介質(zhì)為水，2號罐的試驗介質(zhì)為原油）。典型數(shù)據(jù)對比如圖1～6。

2.2 開罐后宏觀檢查

通過聲發(fā)射檢測，確定了泄漏區(qū)域后，對兩個儲罐分別開罐以查找泄漏源。其實(shí)際泄漏位置及缺陷狀況如圖7，8所示。

在液位升至高液位時，2號罐增設(shè)一個傳感器（19號），位于3號與4號之間（見圖8a）。

3 檢測結(jié)果

3.1 泄漏產(chǎn)生聲發(fā)射信號及定位源的分析

（1）泄漏信號本身為連續(xù)信號。（2）但由泄漏源引起沙石等物體移動時所產(chǎn)生的突發(fā)聲發(fā)射信號源可以進(jìn)行定位。

3.2 不同階段聲發(fā)射信號特征的分析

（1）這兩個儲罐都存在泄漏，但從圖1，4可以看到在低液位情況下，泄漏特征并不明顯，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：①事件定位圖中沒有明顯的集中區(qū)域。②各通道撞擊數(shù)沒有明顯的差異。導(dǎo)致這種情況的原因是低液位時期為整個底板的變形不大及泄漏擴(kuò)散初期，這個時期泄漏量不大，不會形成明顯的集中定位區(qū)域。

（2）隨著液位的上升，泄漏量應(yīng)隨之增加，因為這個時期為快速泄漏期，底板與基礎(chǔ)有一定的空隙，泄漏點(diǎn)隨液位上升也呈擴(kuò)張趨勢。從試驗數(shù)據(jù)得出1號罐有明顯的特征表現(xiàn)，即事件定位圖出現(xiàn)明顯的定位區(qū)域，通道撞擊呈現(xiàn)明顯的差異；但2號罐沒有明顯的信號特征，說明所布置的傳感器不能很好地覆蓋整個檢測區(qū)域，換一種說法就是所布置的傳感器不能有效地覆蓋該罐的泄漏點(diǎn)，或者說泄漏點(diǎn)位于邊緣板上，而不是中幅板上，需要增設(shè)傳感器。

（3）隨著液位續(xù)繼上升，在接近最高液位時，底板下沉到歷史最低點(diǎn)，雖然泄漏點(diǎn)有可能擴(kuò)大到最大值，但整個底板下部已沒有過多的空間儲存泄漏的液體，整體表現(xiàn)為會有液體泄漏，但泄漏特征不明顯，屬于泄漏放緩期。從圖2，5可以看出，1號罐的事件定位圖中沒有明顯的定位區(qū)域，各通道撞擊數(shù)也比上一個階段在減少；2號罐由于多增設(shè)一個傳感器，其通道撞擊數(shù)明顯高于其他各通道，進(jìn)一步說明2號罐的泄漏點(diǎn)就位于新增19號傳感器附近。

（4）當(dāng)液位下降時，底板因反彈力會向上拱，此時底板與基礎(chǔ)之間有更大的空間，使泄漏量增大。從圖3，6可以看出，隨著液位的下降，1號罐的特征表現(xiàn)如同液位上升階段，2號罐依舊沒有明顯的定位區(qū)域，而19號傳感器左邊的3號傳感器通道撞擊數(shù)高于右側(cè)的4號傳感器通道撞擊數(shù)，這表明泄漏點(diǎn)應(yīng)偏向3號側(cè)。

3.3 綜合分析

（1）由開罐后的宏觀檢測發(fā)現(xiàn)，1 號罐的泄漏點(diǎn)位于事件定位圖中的集中定位區(qū)域；2號罐的泄漏點(diǎn)位于邊緣底板上近壁板處。這兩個罐的缺陷位置均處于有明顯聲發(fā)射信號的特征的區(qū)域，達(dá)到聲發(fā)射泄漏檢測目的。

（2）對于液位上升和下降過程中1號儲罐事件定位圖中沿9號傳感器的一條直線是由于有泄漏液從此處流出，這從另一個角度可以看出，雖然液位的流動屬于連續(xù)信號，但是對于流體流動撞擊附近的沙石所產(chǎn)生的突發(fā)信號可以形成良好的定位，這種定位就可以理解為所謂的“族源”定位。

（3）由于2號罐的泄漏源近壁板處，其泄漏源的信號對中幅板沒有太大影響，故本次檢測也可以認(rèn)為是一次底板腐蝕檢測。但從不同液位高度的事件定位圖可見，在液位處于最高點(diǎn)時，不是定位事件數(shù)最多的節(jié)點(diǎn)，對于腐蝕級別來講，不是最高級別。

4 結(jié)論

（1）聲發(fā)射是適用于儲罐底板泄漏檢測的方法，但如需精確定位則需要通過不同的液位高度進(jìn)行對比檢測。

（2）對于近壁板的泄漏源，可單一采用通道撞擊關(guān)聯(lián)圖進(jìn)行確定，但對于中幅板的泄漏必須結(jié)合事件定位圖與通道撞擊關(guān)聯(lián)圖進(jìn)行確定，此時的定位可以認(rèn)為是由一系列“族源”所形成。

（3）通過不同階段的事件定位圖可知，對于常壓儲罐的底板腐蝕檢測，并不一定要求液位達(dá)到歷史最高。

［1］ API 575－2004 常壓和低壓儲藏罐的檢驗指南和方法［S］.

［2］ SY／T 5921－2000 立式圓筒形鋼制焊接原油罐修理規(guī)程［S］.

［3］ JB／T 10764－2007 無損檢測 常壓金屬儲罐聲發(fā)射檢測及評價方法［S］.