黃　慧

柳州市特種設(shè)備檢驗(yàn)所

常壓儲(chǔ)罐聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用探討

黃慧

柳州市特種設(shè)備檢驗(yàn)所

對(duì)常壓儲(chǔ)蓄罐腐蝕情況進(jìn)行評(píng)價(jià)可采用聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)。本文簡(jiǎn)單介紹了聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)在常壓儲(chǔ)蓄罐在線評(píng)價(jià)中的應(yīng)用以及產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)的原理，并闡述了聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)在立式儲(chǔ)罐中的應(yīng)用。

常壓儲(chǔ)罐；聲發(fā)射檢測(cè)；應(yīng)用

常壓儲(chǔ)罐成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于管理，是儲(chǔ)蓄成品油、中間油、原油等的主要工具。但是，由于腐蝕常常導(dǎo)致穿孔泄漏、底板減薄等現(xiàn)象的發(fā)生，而傳統(tǒng)的檢測(cè)常壓儲(chǔ)罐腐蝕的方法成本高、周期長(zhǎng)。所以，研究評(píng)價(jià)儲(chǔ)罐腐蝕的方法，對(duì)節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。

一.聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)在常壓儲(chǔ)蓄罐在線評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

在不影響常壓儲(chǔ)罐使用情況的前提下，聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)是在線檢測(cè)常壓儲(chǔ)罐腐蝕情況的最普遍的方法。此外，聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)是壓力容器領(lǐng)域中常規(guī)的檢測(cè)技術(shù)，特別是對(duì)裂紋等具有危險(xiǎn)性活動(dòng)缺陷的在線監(jiān)控，更加具有其它方法不能相比的優(yōu)勢(shì)。聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)在常壓儲(chǔ)罐在線評(píng)價(jià)中的應(yīng)用，主要有以下兩方面：

（一）恒定液位，檢測(cè)儲(chǔ)罐底板的泄漏以及腐蝕信號(hào)

在超過(guò)最高充裝液位85%的恒定液位之下，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后，儲(chǔ)罐內(nèi)的介質(zhì)會(huì)沉降穩(wěn)定，與此同時(shí)，將與罐體連接的管道全部關(guān)閉，這時(shí)能夠檢測(cè)到的聲發(fā)射信號(hào)絕大多數(shù)為腐蝕信號(hào)。腐蝕聲發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生的機(jī)理有：泄漏/腐蝕過(guò)程、腐蝕產(chǎn)物的形成/剝落以及腐蝕的空化效應(yīng)。它與缺陷擴(kuò)展信號(hào)不同，腐蝕過(guò)程聲發(fā)射信號(hào)的平均幅度比較低，又因?yàn)樵谡麄€(gè)儲(chǔ)罐的不同區(qū)域腐蝕過(guò)程同時(shí)存在，所以很難在時(shí)間序列上將某一聲發(fā)射信號(hào)到達(dá)處理器的次序進(jìn)行區(qū)分，致使混亂的定位判斷，并產(chǎn)生一定的定位誤差。因此，利用聲發(fā)射檢測(cè)常壓儲(chǔ)罐的腐蝕情況時(shí)，僅將定位源做為輔助的分析手段，應(yīng)該更加重視各個(gè)通道的撞擊數(shù)量，并通過(guò)分析對(duì)比相同常壓儲(chǔ)罐各個(gè)通道信號(hào)量的數(shù)目判斷儲(chǔ)罐的質(zhì)量級(jí)別以及腐蝕的嚴(yán)重情況。

（二）載荷增加時(shí)，檢測(cè)常壓儲(chǔ)罐壁板或底板的焊接缺陷擴(kuò)展引發(fā)的活動(dòng)性信號(hào)

當(dāng)常壓儲(chǔ)罐的液位慢慢升高時(shí)，聲發(fā)射最為典型的應(yīng)用方式是同步檢測(cè)缺陷的活動(dòng)性。在對(duì)常壓儲(chǔ)罐進(jìn)行充液的過(guò)程中，隨著液位的上升，若缺陷產(chǎn)生擴(kuò)展或者變化，可以利用聲發(fā)射傳感器收集缺陷信號(hào)，從而通過(guò)軟件對(duì)缺陷類別進(jìn)行鑒定識(shí)別。因?yàn)槿毕輸U(kuò)展是一種瞬態(tài)信號(hào)，所以能夠利用信號(hào)到達(dá)各個(gè)傳感器時(shí)間上的差別通過(guò)時(shí)差法來(lái)定位。與缺陷擴(kuò)展不同，泄漏信號(hào)是連續(xù)信號(hào)的一種，其定位的方式主要是相關(guān)時(shí)差法或衰減法。此外，其它類型聲發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生的機(jī)理，如因儲(chǔ)罐底板局部區(qū)域的彈塑性變形而產(chǎn)生的彈性波亦能被檢測(cè)到［1］。

二.聲發(fā)射信號(hào)的定位、衰減、傳播路徑及分析

（一）聲發(fā)射信號(hào)的定位

目前，在儲(chǔ)罐底板源定位和級(jí)別方面仍然存在一定的問(wèn)題。從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)儲(chǔ)罐底板聲發(fā)射檢測(cè)的定位精度在10%～20%內(nèi)應(yīng)該是比較理想的。通常情況下，只要滿足檢測(cè)條件，如儀器參數(shù)的選擇與設(shè)置正確、檢測(cè)時(shí)機(jī)適宜，這樣的定位精度是能夠達(dá)到的。此外，定位精度與背景噪音、介質(zhì)等因素具有直接的關(guān)系。一般情況下，常壓儲(chǔ)罐的定位和分析難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于壓力容器的聲發(fā)射檢測(cè)。

（二）聲發(fā)射信號(hào)的衰減

即使聲發(fā)射信號(hào)在水中被激發(fā)，仍需要將彈性波能量傳遞到鋼板上，聲發(fā)射探頭才能從鋼板上接收到聲發(fā)射信號(hào)，因此，不能直接計(jì)算水介質(zhì)中聲發(fā)射信號(hào)的衰減。而鋼、水界面的存在，導(dǎo)致?lián)p失大量的能量。若要對(duì)水質(zhì)中信號(hào)的衰減進(jìn)行計(jì)算，就只有利用距離探頭信號(hào)幅度變化的不同，近似計(jì)算出水質(zhì)中聲發(fā)射信號(hào)的衰減。據(jù)研究顯示，低頻的聲發(fā)射信號(hào)能夠在水中傳播的距離比較遠(yuǎn)，但是，鋼和常壓儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)的截面存在反射的現(xiàn)象，損失的能量不能忽略不計(jì)。

（三）底板聲發(fā)射信號(hào)的傳播路徑

對(duì)常壓儲(chǔ)罐底板進(jìn)行腐蝕和缺陷評(píng)價(jià)時(shí)，必須要知道聲發(fā)射信號(hào)的傳播路徑。理論上，一樣頻率的聲發(fā)射信號(hào)，如30kHz，與液體介質(zhì)相比，各向同性鋼板的衰減系數(shù)較低，傳播距離更遠(yuǎn)。經(jīng)科學(xué)驗(yàn)證，在鋼板中30kHz的低頻信號(hào)可以傳播上百米。

（四）聲發(fā)射信號(hào)的分析

在采集到的聲發(fā)射信號(hào)中，必須把腐蝕信號(hào)、泄露信號(hào)、裂紋擴(kuò)展信號(hào)與其它的干擾信號(hào)區(qū)分開來(lái)，才能更加精確地判斷儲(chǔ)罐底板的腐蝕狀況。需要注意的是，在進(jìn)行聲發(fā)射波形分析時(shí)，若出現(xiàn)泄露等連續(xù)信號(hào)，必須在現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)這種信號(hào)是由干擾引起的，還是常壓儲(chǔ)罐自身出現(xiàn)的信號(hào)。此外，由于連續(xù)信號(hào)可能會(huì)導(dǎo)致聲發(fā)射通道發(fā)生堵塞，使信號(hào)個(gè)數(shù)減少，定位的個(gè)數(shù)也隨之減少，導(dǎo)致對(duì)信號(hào)分析的判斷錯(cuò)誤，最終把泄露的常壓儲(chǔ)罐誤判為狀況好的儲(chǔ)罐［2］。

三.立式儲(chǔ)罐的聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)

利用聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)立式儲(chǔ)罐的狀態(tài)時(shí)，需要有效的活動(dòng)聲源，儲(chǔ)罐被破壞的主要形式是腐蝕，但其是否可以產(chǎn)生有效的聲源是需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。與壓力容器相比，儲(chǔ)罐底板的聲發(fā)射檢測(cè)方法的不同，具體表現(xiàn)在：聲源產(chǎn)生的機(jī)理、信號(hào)采集的頻率、聲源定位的方法、檢測(cè)過(guò)程、分析方法和要求的不同。

對(duì)儲(chǔ)罐底板進(jìn)行聲發(fā)射檢測(cè)的主要目的是明確儲(chǔ)罐底板的好壞，從而決定該儲(chǔ)蓄罐能否連續(xù)使用，并給出它能夠持續(xù)運(yùn)行的年限。對(duì)儲(chǔ)罐底板的聲發(fā)射在線檢測(cè)是在不倒罐的情況下進(jìn)行的，通常在距離儲(chǔ)蓄罐底部20至50cm的罐體外壁上，沿著圓周的方向設(shè)置一定數(shù)量的30至60kHz頻率的傳感器，并在一定的載荷（通常是80%之上的液位）下，對(duì)其進(jìn)行聲發(fā)生檢測(cè)，進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)間常常大約為2小時(shí)。利用位于圓周上的、任意3個(gè)傳感器的聲源進(jìn)行定位，并通過(guò)聲發(fā)射信號(hào)的特征參數(shù)以及波形判斷儲(chǔ)罐底板受腐蝕、泄露的情況以及位置，最后評(píng)價(jià)出儲(chǔ)罐的安全等級(jí)，確定儲(chǔ)罐是否可用以持續(xù)使用及可用的時(shí)間［3］。

結(jié)語(yǔ)

聲發(fā)射信號(hào)檢測(cè)常壓儲(chǔ)罐底板的重要作用就是解決有無(wú)嚴(yán)重腐蝕、泄漏或好壞罐的問(wèn)題。聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)做為檢測(cè)儲(chǔ)罐底板的一種普遍方法，具備一定的預(yù)測(cè)性，通常能夠在很大程度上預(yù)見底泄漏事件發(fā)生的概率。

［1］潘淵，陳偉文.常壓儲(chǔ)罐聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)研究［J］.甘肅科技，2013，03∶44-46+41.

［2］李光海，沈功田，閆河.常壓儲(chǔ)罐聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)［J］.無(wú)損檢測(cè)，2010，04∶256-259+285.

［3］劉富君，孔帥，胡東明，鄭慕林.常壓儲(chǔ)罐綜合檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)［J］.無(wú)損檢測(cè)，2009，09∶669-672+688.