聲發(fā)射技術(shù)在立式儲罐罐底檢驗與評價(jià)中的應用

摘 要：介紹了聲發(fā)射罐底檢測技術(shù)的現場(chǎng)應用。通過(guò)對某碼頭3臺立式儲罐的檢測結果的分析，得到了相應的技術(shù)評價(jià)等級。結果表明，采用該項技術(shù)可以對立式儲罐罐底的結構完整性作出評價(jià)。對實(shí)際檢測工作具有一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：立式儲罐；罐底；聲發(fā)射；檢驗；評價(jià)
1引言
立式儲罐常年在自然環(huán)境和液位變化的條件下運行，受到多種不利因素影響，特別是儲罐罐底不可避免地受到各種損傷，使介質(zhì)泄漏，引起嚴重災害和環(huán)境污染。而罐底是立式儲罐中最易出現問(wèn)題的部位[1]，一方面其承受著(zhù)液位變化帶來(lái)的交變載荷作用，另一方面由于儲罐中的介質(zhì)通常都具有很強的腐蝕性，這些物質(zhì)沉積后在罐底形成的覆蓋層不僅從整體上削弱罐底的強度，而且還會(huì )在局部形成腐蝕坑，進(jìn)一步發(fā)展為穿孔，使罐底泄漏[2]。目前常采用磁粉法、滲透法、射線(xiàn)照相法、超聲等常規檢測方法的一種或幾種組合對罐底進(jìn)行離線(xiàn)檢測[3]，很明顯其置換、清空、搭設腳手架等非檢測費用遠高于檢測費用，并且被檢儲罐中有一定的"好罐"可以繼續服役一定時(shí)間，這樣勢必會(huì )造成的一定的經(jīng)濟損失。聲發(fā)射技術(shù)是對儲罐底部進(jìn)行檢測的比較有效的方法，其采用先進(jìn)的聲波傳感技術(shù)，就能判斷罐底是否存在聲源且確定其位置。這些聲源表明存在泄漏或有潛在的泄漏，以及嚴重的腐蝕區域[4]。
采用聲發(fā)射檢測和評價(jià)方法，可以逐步建立儲罐的腐蝕狀況的數據，并進(jìn)行壽命的預測和預報，在保證儲罐安全運行的基礎上，延長(cháng)使用周期，節省檢修費用，提高儲罐的使用效率[5]。將聲發(fā)射技術(shù)用于立式儲罐罐底的檢測工作在我國已探索了一定的時(shí)間，國外已制定了這方面的檢測方法。值得高興的是，通過(guò)我國大量科研工作者及現場(chǎng)檢測人員的不懈努力與摸索，我國第一部《常壓金屬儲罐聲發(fā)射檢測及評價(jià)方法》機械部標準即將頒布。這必將推動(dòng)我國立式儲罐聲發(fā)射檢測的快速發(fā)展。
2儲罐基本概況
某碼頭3臺立式儲罐自投入運行后未進(jìn)行過(guò)全面檢查，運行達10余年。這些碼頭儲罐主要起中轉的作用，即盛裝油輪卸下的化工原料經(jīng)短暫儲存后，經(jīng)罐車(chē)運送到用戶(hù)。因此儲罐盛裝的介質(zhì)根據用戶(hù)的需要變化而變化，均為化工原料。3臺立式儲罐的基本參數如表1所示。
表1 儲罐的基本信息
儲罐編號 盛裝介質(zhì) 儲罐體積（m3） 使用年限 尺寸 罐頂類(lèi)型 保溫
602 化工原料 4000 11
10 Φ18000×16000mm 拱頂 無(wú)
208 化工原料 1800 11 Φ12000×15800mm 拱頂 無(wú)
305 化工原料 4000 10 Φ18000×16000mm 拱頂 有
3檢測方案
3.1聲發(fā)射檢測參數
檢測儀器：美國PAC DiSP 56聲發(fā)射檢測系統；超聲波液位計 超聲波物位計 超聲波清洗機 超聲波測厚儀 洗片機
傳感器型號：R3Ⅰ-AST，共振頻率：30kHz；
檢測頻率：20-60kHz；增益：40dB；門(mén)檻電平：40dB；
檢測標準：GB/T18182-2000《金屬壓力容器聲發(fā)射檢測及結果評價(jià)方法》
3.2傳感器布置
對于無(wú)保溫層的立式儲罐，沿距罐底0.2m高的筒體外壁圓周上均布傳感器；而對于有保溫層的立式儲罐，在每個(gè)地腳螺栓的筋板中部安放傳感器，如圖1所示。具體為：罐602安放12個(gè)傳感器；罐208安放8個(gè)傳感器；罐305安放12個(gè)傳感器。以罐602為例，傳感器布置如圖2所示。

3.3加載方式
為使檢測數據充分、結果可靠，同時(shí)在確保用戶(hù)正常運行條件下，使用介質(zhì)進(jìn)行加載（升液位）。在液位達到要求后即開(kāi)始聲發(fā)射監測。檢測前對所有通道進(jìn)行標定，在達到靈敏度要求的前題下開(kāi)始進(jìn)行加載。升到要求液位后，穩定一段時(shí)間即開(kāi)始檢測，檢測過(guò)程中關(guān)閉所有進(jìn)出口管線(xiàn)閥門(mén)，直至檢測結束。為使檢測數據正確可靠，在檢測結束后再次對所有通道進(jìn)行標定。3個(gè)儲罐的加載曲線(xiàn)分別見(jiàn)圖3（a）、3（b）、3（c）所示。

4檢測結果及信號分析
本次聲發(fā)射檢測是利用儲罐介質(zhì)加載進(jìn)行罐底檢測，聲源的二維及三維定位圖如圖4-8所示。對于罐602，在液位達到12m后的11.3小時(shí)監測過(guò)程中均存在較多的定位信號，而且形成一定的定位集團，分析后認為可能是由腐蝕產(chǎn)物的開(kāi)裂引起，罐底板腐蝕比較嚴重；對于罐208，在液位達到14.8m后0.5-4.5小時(shí)內的監測過(guò)程中定位信號很少，沒(méi)有形成集中的定位集團，其罐底質(zhì)量狀況較好；對于罐305，在液位達到13.9m后的1-2.5小時(shí)內及7.5-8.5小時(shí)內監測過(guò)程中均存在較多的定位信號，而且形成一定的定位集團，罐底板腐蝕比較嚴重。

5結論
（1）聲發(fā)射檢測技術(shù)作為一種動(dòng)態(tài)無(wú)損檢測技術(shù)，可以在儲罐運行的條件下進(jìn)行，并可對儲罐罐底的腐蝕狀態(tài)做出判斷；
（2）經(jīng)安全評定：
（a）罐602儲罐罐底安全等級為C級，即有一定腐蝕行為的儲罐，但無(wú)需立即進(jìn)行清罐檢查，可以繼續使用一定時(shí)間。鑒于自投用以來(lái)未進(jìn)行過(guò)全面檢查，建議2年內開(kāi)罐全面檢查；
（b）罐208儲罐罐底安全等級為B級，即存在少量腐蝕行為的儲罐，可以繼續使用一定時(shí)間。鑒于自投用以來(lái)未進(jìn)行過(guò)全面檢查，建議4年后進(jìn)行開(kāi)罐全面檢查；
（c）罐305儲罐罐底安全等級為C級，即有一定腐蝕行為的儲罐，無(wú)需立即進(jìn)行清罐檢查，可以繼續使用一定時(shí)間。鑒于自投用以來(lái)未進(jìn)行過(guò)全面檢查，建議1年后2年內進(jìn)行開(kāi)罐全面檢查。