徐雙友 趙獻民(中石化管道儲運公司襄陽輸油處湖北省襄陽市441002)

一、國內(nèi)外儲罐檢測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

金屬儲罐由于長年在自然環(huán)境和液位變化條件下運行，不可避免地受到各種損傷。特別是環(huán)境中的化學腐蝕和電化學腐蝕所引發(fā)的腐蝕穿孔、裂紋擴展以及破裂等，使介質(zhì)泄漏，引起嚴重災(zāi)害和環(huán)境污染，造成人員和財產(chǎn)的巨大損失。因此，儲罐檢測、修復和安全評定一直受到國內(nèi)外有關(guān)企業(yè)和工程技術(shù)人員的重視。

二、研究檢測技術(shù)的目的、意義以及市場前景

常壓儲罐因腐蝕導致底板減薄和穿孔泄漏的事故時有發(fā)生。根據(jù)調(diào)查，由于腐蝕而引起的儲罐失效占全部儲罐失效的60%以上，因此采取有效的儲罐底板腐蝕檢測方法，對安全生產(chǎn)、節(jié)約資源和保護環(huán)境都具有重大意義。大型常壓儲罐通常根據(jù)固定的周期進行停產(chǎn)開罐檢驗，檢驗多采用常規(guī)的無損檢測方法，但這些方法需要經(jīng)過清空原料、開罐、清洗、去除表面防腐層、檢驗和重新防腐等一系列過程。檢驗成本高、周期長，有時效果還不太好。還有的情況是，當花費了大量人力、物力和財力，經(jīng)常規(guī)無損檢測方法檢測后卻認為不需要任何維修。所以，希望有一種新的檢測技術(shù)，在不需要開罐的情況下對儲罐的安全狀況進行評估。鑒于此，將聲發(fā)射在線檢測和評價技術(shù)引入到常壓儲罐的不停產(chǎn)、不清罐檢測成為應(yīng)用的熱點。根據(jù)聲發(fā)射檢測和質(zhì)量分級的結(jié)果，為常壓儲罐開罐檢驗的周期和最佳時機的選擇提供科學依據(jù)。本項目針對大型儲罐群，基于完整性管理理念，依托聲發(fā)射在線檢測技術(shù)和漏磁檢測技術(shù)開展罐群評估，提高了設(shè)備管理水平，降低了生產(chǎn)運行成本，保證了設(shè)備安全，市場應(yīng)用前景廣闊。

三、研究方案

課題研究的總體技術(shù)路線如圖2-1所示。

四、具體的研究方法包括：

1.綜合運用金屬腐蝕理論、現(xiàn)代信號分析技術(shù)和聲信號傳播理論，對不同油品介質(zhì)腐蝕過程進行聲發(fā)射監(jiān)測，研究腐蝕過程聲發(fā)射信號特性，提取儲罐底板腐蝕過程聲信號，建立腐蝕速率與聲發(fā)射特征參量間關(guān)系的量化評價模型；

2.運用統(tǒng)計分析理論，根據(jù)已有的大型儲罐聲發(fā)射在線檢測數(shù)據(jù)，對影響儲罐底板腐蝕的各種因素進行統(tǒng)計分析，確定主要影響因素；

3.采用Bayes網(wǎng)絡(luò)智能決策理論，建立基于聲射在線檢測信息和儲罐底板主要影響因素的Bayes網(wǎng)絡(luò)智能評價模型，實現(xiàn)對大型儲罐底板腐蝕損傷狀況的智能評價；

4.應(yīng)用聲發(fā)射在線檢測技術(shù)對現(xiàn)場大型儲罐進行檢測，利用儲罐底板漏磁檢測儀進行開罐檢驗，獲取部分樣本儲罐底板腐蝕損傷狀況的直觀數(shù)據(jù)；

5.根據(jù)前期項目積累的儲罐聲發(fā)射在線檢測與漏磁開罐掃描檢測數(shù)據(jù)，結(jié)合實驗室實驗數(shù)據(jù)，建立聲發(fā)射信號活動度和風險腐蝕速率的關(guān)系曲線。同時構(gòu)建聲發(fā)射在線檢測數(shù)據(jù)和板厚漏磁掃描數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，以用于罐底部腐蝕損傷狀態(tài)的評估。

6.根據(jù)項目進行期間獲得的部分樣本儲罐聲發(fā)射在線檢測與漏磁開罐掃描檢測數(shù)據(jù)，修正腐蝕速率的聲發(fā)射評價曲線，驗證儲罐底板腐蝕損傷狀況的Bayes網(wǎng)絡(luò)智能評價模型，實現(xiàn)基于聲發(fā)射在線檢測技術(shù)的大型儲罐底板腐蝕損傷評價和壽命預測。

7.C#程序設(shè)計語言，編制大型儲罐腐蝕損傷智能評價及預測分析系統(tǒng)，同時集成大型儲罐的日常管理、信息統(tǒng)計、報表輸出、安全管理、檢測報告管理等功能，實現(xiàn)儲罐的綜合信息管理。

8.厚板磁化結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究。大型儲罐邊緣板比較厚，一般12.5-23mm。為了使儲罐底板能夠被磁化到近80%磁感應(yīng)強度，減輕儀器重量和磁鐵與底板之間引力，需要優(yōu)化設(shè)計檢測儀的磁化結(jié)構(gòu)。

9.弱磁場聚磁技術(shù)研究。由于大型儲罐底板較厚，缺陷處的漏磁信號很弱，采用普通的磁傳感器很難獲得缺陷漏磁信號。通過設(shè)計傳感器聚磁裝置來提高其檢測靈敏度，聚磁片采用高導磁材料制作，將底板表面上的微弱磁場聚集，增加檢測的靈敏度。本課題將設(shè)計并選擇合理的聚磁結(jié)構(gòu)，研究添加聚磁結(jié)構(gòu)后漏磁場隨缺陷參數(shù)的變化。

10.缺陷漏磁場空間分布研究。儲罐底板漏磁檢測技術(shù)對缺陷的量化建立在對缺陷漏磁場的空間分布研究基礎(chǔ)上，只有對不同種類、不同大小缺陷的漏磁場空間分布進行大量研究，才能提取出量化的漏磁信號特征。需要采用有限元分析大量缺陷漏磁場的三維空間分布。

11.相關(guān)參數(shù)對缺陷漏磁場的影響分析。將有限元分析仿真數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)分析結(jié)合，根據(jù)缺陷漏磁仿真信號大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)的信號分析處理，研究缺陷外形特征相關(guān)參數(shù)對腐蝕缺陷漏磁場分布的影響。通過研究分析提取漏磁信號相應(yīng)的特征量，并研究缺陷外形特征參數(shù)與漏磁信號特征量的關(guān)系。根據(jù)特征量來定性分析識別判斷缺陷的存在，為缺陷輪廓的三維重構(gòu)提供理論依據(jù)。

12.缺陷多通道漏磁信號反演與重構(gòu)方法研究。采用多尺度分析方法對缺陷漏磁信號進行分析，選擇缺陷漏磁場的垂直分量作為研究對象，對缺陷信號分別進行時域、頻域和頻譜分析，并選取用于信號量化分析的特征量。根據(jù)缺陷樣本，建立用于識別缺陷類型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對每路傳感器的預測結(jié)果進行數(shù)據(jù)融合得到缺陷類型的最終預測結(jié)果。將缺陷類型的預測結(jié)果與缺陷樣本相結(jié)合建立用于量化缺陷的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，完成從缺陷漏磁信號到缺陷幾何尺寸的映射。對缺陷重構(gòu)方法進行深入研究，根據(jù)量化結(jié)果，建立相應(yīng)的“缺陷矩陣”完成缺陷的定位及三維輪廓的重構(gòu)，實現(xiàn)腐蝕缺陷的可視化。

13.厚板漏磁掃描檢測儀樣機研制，根據(jù)理論分析的結(jié)果和現(xiàn)場實際檢測的要求，研制適應(yīng)厚板檢測的大型儲罐底板漏磁掃描檢測儀樣機。主要包括：弱磁信號調(diào)理模塊；高精度定位模塊設(shè)計；儀器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計；數(shù)據(jù)采集和處理分析軟件設(shè)計。