聲發(fā)射技術(shù)在探測儲罐底板泄漏位置中的不同應用

摘 要：對2臺已發(fā)生泄漏的在用常壓立式儲罐進(jìn)行了聲發(fā)射監測，目的是找出罐底板的泄漏位置，以指導檢修工作。對其中一臺儲罐的監測是在充水試驗條件下進(jìn)行的，另一臺則為在滲漏過(guò)程中的在線(xiàn)監測，不同的監測方式均得到了較滿(mǎn)意的檢測效果，取得了有意義的實(shí)際檢測經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞：聲發(fā)射；監測；罐底板；泄漏
0 前言
眾所周知，我國是一個(gè)石油能源消耗大國，擁有大量的各類(lèi)大型立式常壓儲罐，且主要集中在化工、煉油及油氣儲運等行業(yè)。隨著(zhù)我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，不但儲罐的總數量在快速增加，而且也朝著(zhù)大型化的方向發(fā)展。尤其是近年來(lái)，出于國家的安全需要，在全國建設了4個(gè)大型石油戰略?xún)浠兀ㄆ渲械?個(gè)在浙江?。?，單臺儲罐的容積一般都在5－15萬(wàn)立方米。由于介質(zhì)的性質(zhì)及使用環(huán)境或地基變形等原因，儲罐的底板往往會(huì )發(fā)生嚴重腐蝕和泄漏，若未及時(shí)有效地檢查和發(fā)現或預報，往往會(huì )導致儲罐的泄漏事故，既影響生產(chǎn)，又造成環(huán)境污染，甚至引起更嚴重的事故。傳統的罐底板腐蝕檢測都是離線(xiàn)檢測，需要停工置換、超聲波物位計清理罐底、抽查或逐點(diǎn)式檢查，檢測方法既落后，檢測費用又高，而且檢測時(shí)間長(cháng)，檢測結果也不可靠，檢修后1－2年內就出現泄漏的情況并不罕見(jiàn)。儲罐底板的聲發(fā)射檢測方法則是一種在線(xiàn)、高效、經(jīng)濟的方法。該技術(shù)可以對達到或接近檢驗周期的儲罐進(jìn)行不停工、不倒罐條件下的快速在線(xiàn)檢測，對罐底板的腐蝕狀況和是否存在泄漏及泄漏的位置做出評價(jià)。通過(guò)對底板腐蝕狀況的等級評定可幫助管理者列出儲罐的維修優(yōu)先順序，在保證儲罐安全運行的前提下，不僅能夠明顯地節省檢修費用，更能大大地縮短檢修時(shí)間，使檢修對生產(chǎn)的影響達到最小程度。
1 儲罐的現場(chǎng)檢測
1.1 兩臺儲罐的基本情況
1.1.1 510#罐的基本情況
材料為Q235；尺寸為φ11000×12600mm，底板厚度8mm；容積為1000m3；內浮頂罐；操作介質(zhì)為精制油，1992年7月投用。底板的邊緣板由于腐蝕嚴重，在以前的檢修中已經(jīng)進(jìn)行了全部貼板處理。
2004年4月按計劃進(jìn)行了定期大修，5月大修后進(jìn)油，發(fā)現人孔處基礎有少量油往外滲出，于2004年11月再次安排了清罐檢修。由于未查到漏點(diǎn)，決定進(jìn)行充水試驗條件下的聲發(fā)射監測，以確定泄漏或主要腐蝕的區域。結合真空測漏方法，最終在邊緣板上找到了1處漏點(diǎn)，超聲波液位計并做了修復。
投用后不久又出泄漏，清罐后于2005年7月再次進(jìn)行充水試驗條件下的聲發(fā)射監測，結合真空測漏方法，最終找到了2處撕裂性泄漏點(diǎn)和幾處冒泡點(diǎn)。即不到兩年內共進(jìn)行了3次開(kāi)罐檢修。
1.1.2 503#罐的基本情況
材料為Q235；尺寸為φ22000×13600mm，底板厚度8mm；容積為5000m3；拱頂罐；操作介質(zhì)為柴油，1978年投用。2004年6月發(fā)現底板處出現微量滲漏，決定進(jìn)行聲發(fā)射監測，以確定泄漏的位置。
1.2 檢測儀器
美國PAC的DiSP-56聲發(fā)射工作站。傳感器型號：R3I－AST；頻率范圍：30－60 kHz。超聲波測厚儀
2 檢測過(guò)程
2.1 510#罐底板的聲發(fā)射檢測
工廠(chǎng)為了安全起見(jiàn)，在發(fā)現510#儲罐出現泄漏后立即安排了倒罐處理，所以對罐底板的兩次聲發(fā)射檢測是在充水條件下進(jìn)行的，而不是在線(xiàn)監測。超聲波清洗機
2.1.1 兩次充水條件下的聲發(fā)射檢測（2004.11，2005.5）
兩次檢測均采用8個(gè)R3I－AST傳感器，在距罐底板200mm的罐壁外表面圓周線(xiàn)上均布，且傳感器的位置及參數設置也完全相同。檢測前在距各傳感器100mm處進(jìn)行鉛筆芯折斷信號的標定。由兩個(gè)進(jìn)水管同時(shí)進(jìn)水。試驗液位曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。為了獲得較全面的檢測數據，第一次檢測基本進(jìn)行了全程的監測。第一次檢測時(shí)的部分聲源定位情況見(jiàn)圖2。第二次檢測時(shí)主要加載階段的聲源定位情況見(jiàn)圖3。
圖4為兩次聲發(fā)射檢測的有效聲源位置及實(shí)際泄漏（或撕裂）位置的匯總。洗片機
2.1.2 510#罐兩次聲發(fā)射監測的結果分析
第一次聲發(fā)射檢測共出現了7處聲源，對其中相對較活躍的4處（1＃－4＃）聲源區域進(jìn)行了重點(diǎn)真空查漏，最終找到了底板焊縫泄漏點(diǎn)（L1），并進(jìn)行了修補。該泄漏位置與聲發(fā)射檢測的4＃聲源位置基本對應（相差0.5米以?xún)龋?。未對其它聲源位置的區域進(jìn)行無(wú)損復驗，故是否存在較明顯的下表面腐蝕不得而知。由第二次檢測的結果可知，所出現的泄漏點(diǎn)L3距1＃和7＃聲源均在2米左右，故可以認為第一次檢測的結果具有一定的預測作用。
第二次聲發(fā)射監測過(guò)程中仍然未出現可見(jiàn)泄漏。但檢測到3處聲源位置（8＃－10＃）。通過(guò)真空查漏最終發(fā)現2處由于撕裂破壞而造成的泄漏點(diǎn)，其中泄漏點(diǎn)L3與較活躍的10＃聲源僅相差約1米。泄漏點(diǎn)L2在檢測的定位圖上未形成明顯的顯示。8#聲源實(shí)際上與第一次檢測得到的1＃聲源為同一位置，在該區域內發(fā)現了一個(gè)冒泡的位置。
從兩次檢測的結果看，聲源定位結果與實(shí)際查到的泄漏位置大部分基本符合（有1處未顯示），但存在不同程度的誤差。某些聲源較強（如2#等），本次雖然未發(fā)現存在泄漏，但由于也未對這些區域的下表面腐蝕情況進(jìn)行常規方法的復驗，因此對這些部位也應引起一定的注意。
需要指出的是，由于實(shí)際的原因，本次檢測不是在線(xiàn)檢測，試驗介質(zhì)（常溫水）的滲透力不如操作介質(zhì)（精制油），監測過(guò)程中也確實(shí)未出現可見(jiàn)泄漏，因此，這增加了檢測的難度。另外，由于底板的邊緣板為雙層板（經(jīng)過(guò)貼板處理），不但結構復雜了，而且出現泄漏時(shí)位于上層板的漏點(diǎn)與下層板的實(shí)際漏點(diǎn)也不一定一致，因為介質(zhì)可在兩層板間流動(dòng)，所以這又增加了檢測的難度。盡管如此，本次檢測還是得到了比較滿(mǎn)意的效果。

此外，從510#罐的全程監測結果看，不同液位階段的定位情況并不完全重復，穩定時(shí)間的長(cháng)短也對監測有一定影響。參數的正確選擇對于檢測結果的可靠性很關(guān)鍵。不同尺寸和介質(zhì)的儲罐，其波速取值對定位有較大影響。因此，需要不斷研究和積累檢測經(jīng)驗，以確定合適的檢測條件、檢測參數設置和時(shí)機等。
2．2 G503柴油罐的聲發(fā)射監測
2004年6月在發(fā)現G503罐底板出現了微量滲漏后，決定進(jìn)行聲發(fā)射在線(xiàn)監測，以確定泄漏的大致位置，指導即將進(jìn)行的開(kāi)罐維修工作。由于已出現滲漏，故未進(jìn)行升液位和保持液位等操作條件下的檢測，僅在當時(shí)的液位下監測，監測完成后立即倒罐。
共采集了兩段數據，在線(xiàn)監測的分析結果見(jiàn)圖5?？梢钥闯?，主要出現了2處集中定位聲源。其中位于中部偏西區域的聲源S1面積較大且較集中，而位于6#傳感器附近的S2聲源有一定的顯示（這也是外觀(guān)發(fā)現微小滲漏的位置，形似一小氣孔），但相對中部要弱。根據檢測結果，可認為中心區域為薄弱區，有明顯的腐蝕或泄漏跡象。
經(jīng)開(kāi)罐檢修發(fā)現，在中心偏西1米處存在1處腐蝕穿孔，而且中部區域的底板下表面確實(shí)存在較多的湖狀（麻坑）腐蝕，某些腐蝕坑的深度已達璧厚的一半以上，底板變形很大。同時(shí)也找到了聲源S2處的微漏點(diǎn)。該罐進(jìn)行更換底板后重新投入使用。事實(shí)證明，這次聲發(fā)射檢測與罐底板的實(shí)際狀況符合得很好。

3 結論及展望
與壓力容器的聲發(fā)射檢測相比，大型常壓立式儲罐的聲發(fā)射檢測不但方法上有所不同，而且檢測工作開(kāi)展得較晚，理論也相對不成熟，可參考的成熟經(jīng)驗也不多，但應用前景卻是非常廣闊的。因此就需要我們做更多的研究和應用，積累更多的經(jīng)驗。根據本人及同事在該領(lǐng)域多年來(lái)的研究與應用，在儲罐底板的聲發(fā)射檢測方面得到如下膚淺的認識：
1、難度大。由于儲罐的直徑通常很大（可達100米以上），傳感器的檢測距離得選擇余地??；容易產(chǎn)生噪聲的因素多；參數的選擇、檢測時(shí)機、儲罐的介質(zhì)及結構、檢測的環(huán)境條件等都可能影響到