聲發射技術在覆土油罐檢測中的應用

方 偉，劉麗川，楊繼平，常向東

（后勤工程學院 軍事供油工程系，重慶 401311）

覆土油罐大多數用于長期儲油，不具備定期開罐檢測的基本條件，因此難以及時發現罐底腐蝕、變形等缺陷，影響油庫安全。

聲發射技術是一種動態無損檢測技術［1－2］。這一特點決定了聲發射技術具有實時、在線的特性。同時，聲發射檢測技術是一種整體檢測技術。通過布置聲發射信號采集裝置和一定數量的傳感器，就可獲得被檢對象中聲發射源在檢測過程中的活動信息，并可大致地確定聲發射源的位置。這為實際檢測和評價工作帶來了極大的方便，已經有很多常壓儲罐聲發射檢測的應用實例。

1 儲罐基本情況

某庫5臺油罐建造在覆土的罐室里，從1967年12月開始投入使用，運行時間長達40多年，盛裝汽油，儲罐容積為3000m3，直徑19.180m，結構形式都為立式鋼質準球頂罐，最高液位9.500m，罐底中幅板板厚4mm，罐底邊緣板厚5mm。其構造示意如圖1所示。

圖1 覆土油罐構造

2 聲發射檢測設備及參數設置

檢測儀器：多通道聲發射采集系統；傳感器型號：SR40M；線纜：信號傳播衰減損失＜1dB／30m，長度不超過150m。采樣頻率：2MHz；門檻：30 dB；濾波頻率：25～300kHz。

3 聲發射試驗

按照JB／T 10764—2007《常壓金屬儲罐聲發射檢測及評價方法》、GB／T 18182—2000《金屬壓力容器聲發射檢測及結果評價方法》［3－4］規定的程序進行。

3.1 傳感器的布置

分別在1～5號罐距底部邊緣板上方200mm處沿周向均布5個傳感器，如圖2所示。

圖2 儲罐傳感器布置圖

3.2 傳感器標定與罐壁衰減測定

用鉛筆對傳感器進行斷鉛標定。在罐壁環向進行衰減測定，從1號傳感器的位置沿罐壁畫出一條線，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，每一點斷鉛5次，記錄五次的幅值并計算平均值，所得結果如圖3所示。

3.3 確定加載過程

進液增高1～3號儲罐液位，加載曲線如圖4所示，縱坐標表示液位水平，以9500mm為100%，橫坐標單位為min。

圖3 壁板環向衰減圖

3.4 數據采集

試驗時周圍環境無強干擾源，罐室溫度14～16℃，濕度60%～74%。進行靜壓狀態和加載狀態下的數據采集。在采集過程中，僅發現2號儲罐在靜壓檢測過程中出現聲源定位事件，其二維、三維定位圖如圖5所示，圓周上數字12～16分別表示1～5號傳感器位置。

對1～3號儲罐進行加載，同時采集數據。由于試驗條件所限，升壓試驗過程中穩定時間太短，流體的擾動噪聲會形成定位事件，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號罐在檢測中，聲源信號較少，在3個升壓過程中均出現定位事件，其中第三次升壓過程中定位事件較多。2號罐聲源信號較多，且3個升壓過程均有定位事件。在罐外出現的聲源信號，經檢查，發現是由于罐室潮濕，水滴從罐室頂滴落所致，滴水的位置與定位事件位置一致。3號罐在升壓過程中，出現的聲源信號集中在罐底板中心附近。

4 數據分析

4.1 靜壓數據分析

1～5號儲罐各獨立通道有效檢測時間內每小時出現的撞擊數及撞擊事件能量分布見表1。

表1 靜壓狀態下儲罐各獨立通道每小時出現的撞擊數及撞擊事件能量分布

數據表明，覆土油罐在靜壓狀態下產生的聲信號能量主要分布在30～50dB內，且儲罐底板的聲發射源活度存在差異。

4.2 升壓數據分析

根 據 JB／T 10764—2007 和 GB／T 18182—2000標準，對同一個檢測儲罐同時采用兩種分析方法。

4.2.1 罐底板聲發射源時差定位分析

以不大于直徑10%的長度劃定出圓形評定區域，見圖6和圖7，對評定區域內所有有效定位集團（去除罐室水滴的影響）進行局部放大分析并計算每小時出現的定位事件數，計算得出：1號罐事件數為1，2號罐事件數為17，3號罐事件數為14。

表2 升壓狀態下儲罐各獨立通道每小時出現的撞擊數及撞擊事件能量分布

4.2.2 罐底板聲發射源區域定位分析

計算出各獨立通道有效檢測時間內每小時出現的撞擊數及撞擊事件能量分布見表2。

4.3 檢測結果

經聲發射檢測和數據處理分析后，可初步判定1號罐底板狀態較好，2號罐底板可能存在較多局部腐蝕坑，3號罐底板中心附近可能存在腐蝕坑。建議儲罐維修先后順序為2號、3號、4號、5號、1號。

5 結論

（1）覆土油罐大多數不具備定期開罐檢測的條件，聲發射技術作為一種動態無損檢測技術，可以在儲罐運行的條件下進行，能夠對覆土油罐罐底的腐蝕狀態做出判斷。

（2）檢測的覆土油罐聲信號的能量主要分布在30～50dB范圍內，且靜壓檢測的結果與升壓檢測的結果大致相同，說明靜壓檢測也能夠反映出覆土油罐底板的活度。

（3）根據聲發射源的活動程度可以制定出合理的檢修計劃，確定所要維修儲罐的優先權，優化維修資源，避免對好罐做不必要的開罐檢修。

（4）儲罐罐室的環境情況（如潮濕滴水、人員進出等）對聲發射檢測會造成干擾，形成偽定位。

［1］叢蕊，戴光，張穎，等.立式油罐底板腐蝕的聲發射在線檢測技術及應用［J］.化工機械，2008，35（1）：43－45.

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

［3］JB／T 10764—2007 常壓金屬儲罐聲發射檢測及評價方法［S］.

［4］GB／T 18182—2000 金屬壓力容器聲發射檢測及結果評價方法［s］.