3模擬立式儲罐罐底泄漏、腐蝕試驗
3.1試驗概況
試驗系統(tǒng)所示。主要包括模擬立式儲罐和聲發(fā)射檢測系統(tǒng)。
3.2試驗結(jié)果
通過對模擬立式儲罐泄漏、腐蝕坑的聲發(fā)射檢測試驗可知，罐底泄漏和液位變化的情況下腐蝕坑確實可以產(chǎn)生大量的聲發(fā)射信號，并可形成聲發(fā)射定位源集團。用來評價泄漏和腐蝕坑嚴重程度的聲發(fā)射信號，以泄漏和腐蝕坑變形中產(chǎn)生的聲發(fā)射定位源信號為主。聲發(fā)射信號特征參量主要有：幅度、計數(shù)、能量、持續(xù)時間和上升時間。分析聲源信號的特征參量的取值范圍及變化趨勢，可以為常壓立式儲罐聲發(fā)射在線檢測技術(shù)的應(yīng)用提供依據(jù)，對現(xiàn)場立式儲罐聲發(fā)射檢測中儀器參數(shù)設(shè)置及數(shù)據(jù)分析具有一定的指導作用。模擬立式儲罐泄漏、腐蝕底板的聲發(fā)射檢測定位圖見圖3.
3.3應(yīng)注意的問題
（1）聲速的設(shè)置
模擬儲罐在空罐和注水后，參數(shù)中聲速設(shè)置是不同的。因為聲源所發(fā)出的應(yīng)力波在罐中傳播途徑很復雜，這就決定了儲罐中有無介質(zhì)以及介質(zhì)的種類，甚至介質(zhì)的液位高度都影響了聲速的設(shè)置。而聲速又是個十分重要的參量，故而在實際檢測中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場標定的情況，在滿足定位精度的情況下設(shè)置合適的聲速值。
（2）檢測時機的選擇
對儲罐的檢測需要在罐內(nèi)介質(zhì)的液面處于相對靜止的情況下才能進行。在試驗中可以看出，剛注完水的過程中檢測，由于液位還有波動，所以檢測到的定位點較多且分散，對這些數(shù)據(jù)的分析和評價相當困難。故而在實際檢測中，需要罐內(nèi)介質(zhì)的液面處于相對靜止的情況下才能進行。
（3）檢測時注意孤立的高幅度、計數(shù)、能量的聲發(fā)射源
在各檢測的時間段中均出現(xiàn)了幾個幅度較高的定位信號，這些信號有著共同的特征，表現(xiàn)在幅度、計數(shù)、能量、持續(xù)時間及上升時間這幾個特征參量均較大。
通過對所有定位信號數(shù)據(jù)的進一步分析，可以看出，參與形成高幅度信號的每個傳感器所接收到的聲發(fā)射信號特征參量均表現(xiàn)較高，尤其在幅度、能量、持續(xù)時間幾個參量上更是如此?？梢哉J為這些高幅度信號是由底板的腐蝕坑引起的。
4在線聲發(fā)射檢測及安全性評估4.1聲發(fā)射檢測前準備
根據(jù)常壓儲罐的結(jié)構(gòu)、容積、儲存介質(zhì)、介質(zhì)溫度，制定不同的聲發(fā)射檢測方案。罐側(cè)壁距底板上方500～1000mm處沿周向均布聲發(fā)射傳感器，放置點間隔6～12m，不超過15m，對于非常溫儲罐應(yīng)用波導桿，每個放置點150mm直徑范圍內(nèi)打磨光滑露出金屬光澤。
聲發(fā)射檢測前，將儲罐液位升高到。?。ァ?0％液位，靜置4～24小時。聲發(fā)射檢測采集數(shù)據(jù)前，首先檢測背景噪音情況，盡量避免或屏蔽大的電磁干擾信號及機械噪音。如泵、壓縮機等需停止運轉(zhuǎn)，關(guān)閉蒸汽閥門以及減少人員走動等。根據(jù)背景噪音情況，設(shè)置適當?shù)拈T檻電平。
標定和設(shè)置聲發(fā)射儀器參數(shù)。根據(jù)儲存介質(zhì)的不同，如原油、催化重整料及重柴油、溶劑及輕質(zhì)油，聲發(fā)射檢測設(shè)置的聲速及門檻不同，這要根據(jù)試驗確定。設(shè)置合適的聲速及門檻，對檢測結(jié)果的準確性具有重要意義。不同規(guī)格（容積或直徑不同）的立式儲罐，其定位標定方法不同。試驗表明，對于傳感器問距小于7m的聲發(fā)射檢測系統(tǒng)各陣列，可選用儀器本身“AST”功能與鉛筆芯折斷和人工模擬源方法進行定位標定，且可獲得定位準確的標定結(jié)果；對于傳感器問距大于7m的聲發(fā)射檢測系統(tǒng)各陣列，只能選用儀器本身“AST”功能與人工模擬源方法進行標定，標定結(jié)果相對于鉛芯折斷重復性差，但定位精度能夠滿足工程檢測要求。
4.2立式儲油罐的在線聲發(fā)射檢測
通過30余臺儲罐現(xiàn)場在線聲發(fā)射檢測和部分儲罐的開罐驗證，積累了大量的試驗數(shù)據(jù)，為制定和完善常壓立式儲罐聲發(fā)射檢測方法及評價標準提供了可靠的依據(jù)。
4.3在線聲發(fā)射檢測幾個應(yīng)注意問題的討論
（1）非常溫的立式儲罐聲發(fā)射檢測
對于非常溫（60—150℃）的常壓儲罐，由于聲發(fā)射傳感器在較高溫度下無法使用，因此，需設(shè)計特制的波導桿以解決聲傳播問題。對一些儲存原油、催化原料、燃料油等有較高溫度的儲罐，采用特制的波導桿，能夠得到滿意的檢測結(jié)果。
（2）立式儲罐聲發(fā)射檢測時液位的確定
壓力容器的聲發(fā)射檢測是在設(shè)備受壓時進行的，而常壓儲罐不能給儲罐加壓，因此只能利用儲罐介質(zhì)本身的高液位，聲發(fā)射檢測時液位達到60％-80％液位為宜，檢測23小時。有條件的話，可選23個液位進行檢測，這樣會得到更加滿意的結(jié)果。
（3）立式儲罐聲發(fā)射檢測和開罐驗證所示，在線聲發(fā)射檢測發(fā)現(xiàn)了一些集中定位源，經(jīng)開罐驗證，罐底發(fā)現(xiàn)了局部腐蝕及焊接外觀缺陷，而出現(xiàn)的規(guī)則集中定位源在開罐驗證時，未發(fā)現(xiàn)腐蝕存在，而是由于罐底加熱管路通蒸汽引起，對于這種聲源在評級時應(yīng)予剔除，或在檢測時設(shè)法排除。
4.4立式金屬儲罐罐底完墊性評估
（1）儲罐罐底聲源級別的劃分
對常壓立式儲罐而言，液位恒定時的檢測數(shù)據(jù)應(yīng)作為重點分析對象，增加或減少液位時的檢測數(shù)據(jù)作為參考。在各液位檢測定位圖上定位點代表著聲發(fā)射源的位置，其密集的程度與罐底板的腐蝕（泄漏）情況有關(guān)。這樣可以設(shè)置一定范圍的Cluster（集中源）對定位點進行區(qū)域劃分，并且認為作為一有效聲源應(yīng)不少于5個事件。對于碳鋼儲罐，當容積在5000—10000m3范圍時，推薦Cluster范圍為2mX2m，其它范圍可根據(jù)現(xiàn)場試驗和試驗研究結(jié)果確定。將聲源級別（性質(zhì)）劃分為五檔：工級：罐底不存在腐蝕、泄漏跡象；Ⅱ級：罐底存在不確定的腐蝕跡象；m級：罐底存在可能的腐蝕跡象；IV級：罐底存在較大的腐蝕跡象；V級：罐底存在嚴重的腐蝕跡象。
（2）儲罐罐底聲源活動度的劃分工級：無聲發(fā)射活動；Ⅱ級：輕微聲發(fā)射活動；Ⅲ級：有一定的聲發(fā)射活動；IV級：較多的聲發(fā)射活動；V級：嚴重的聲發(fā)射活動。
聲發(fā)射活動度主要表示金屬殼體受腐蝕后隨載荷的變形引起的聲源活動性，其級別分別表示整體腐蝕狀態(tài)：工級——很好；Ⅱ級——較好（輕微腐蝕）；m級——一般（一定腐蝕）；Ⅳ級——較差（腐蝕明顯）；v級——很差（腐蝕嚴重）。
（3）儲罐罐底聲源完整性評價
對罐底聲發(fā)射信號的活動性進行整體分析，即根據(jù)檢測到的聲發(fā)射數(shù)據(jù)和儲罐有關(guān)參數(shù)，按照定位信號表現(xiàn)出的幅度、能量、計數(shù)等并考慮孤立的高幅度高能量事件，綜合對罐底整體的聲發(fā)射活動性進行判斷。
4.5立式儲罐完整性評估
在聲發(fā)射在線檢測的基礎(chǔ)上，對罐底的整體腐蝕狀態(tài)做出實時初步判斷，結(jié)合罐壁或罐頂?shù)木植砍暡y厚結(jié)果，最終可以對儲罐的完整性做出綜合的安全性評估。
5結(jié)語
聲發(fā)射在線監(jiān)測立式儲罐的技術(shù)是制定維修計劃的一個重要內(nèi)容，它不能代替內(nèi)部檢驗和維修，僅能根據(jù)聲發(fā)射的活動程度更有效地列出一個檢修計劃。但是，聲發(fā)射在線檢測立式儲罐的優(yōu)點也是非常明顯的，它可以幫助管理者確定儲罐是否需要維修，確定所要維修儲罐的優(yōu)先權(quán)，優(yōu)化維修資源，適合于風險檢驗計劃。
通過試驗室模擬立式儲罐底板泄漏與腐蝕聲發(fā)射檢測試驗研究和現(xiàn)場常壓立式金屬儲罐的在線聲發(fā)射檢測，積累了試驗數(shù)據(jù)，為我國大型立式金屬儲罐的在線聲發(fā)射檢測技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了可靠的依據(jù)。
3.1試驗概況
試驗系統(tǒng)所示。主要包括模擬立式儲罐和聲發(fā)射檢測系統(tǒng)。
3.2試驗結(jié)果
通過對模擬立式儲罐泄漏、腐蝕坑的聲發(fā)射檢測試驗可知，罐底泄漏和液位變化的情況下腐蝕坑確實可以產(chǎn)生大量的聲發(fā)射信號，并可形成聲發(fā)射定位源集團。用來評價泄漏和腐蝕坑嚴重程度的聲發(fā)射信號，以泄漏和腐蝕坑變形中產(chǎn)生的聲發(fā)射定位源信號為主。聲發(fā)射信號特征參量主要有：幅度、計數(shù)、能量、持續(xù)時間和上升時間。分析聲源信號的特征參量的取值范圍及變化趨勢，可以為常壓立式儲罐聲發(fā)射在線檢測技術(shù)的應(yīng)用提供依據(jù)，對現(xiàn)場立式儲罐聲發(fā)射檢測中儀器參數(shù)設(shè)置及數(shù)據(jù)分析具有一定的指導作用。模擬立式儲罐泄漏、腐蝕底板的聲發(fā)射檢測定位圖見圖3.
3.3應(yīng)注意的問題
（1）聲速的設(shè)置
模擬儲罐在空罐和注水后，參數(shù)中聲速設(shè)置是不同的。因為聲源所發(fā)出的應(yīng)力波在罐中傳播途徑很復雜，這就決定了儲罐中有無介質(zhì)以及介質(zhì)的種類，甚至介質(zhì)的液位高度都影響了聲速的設(shè)置。而聲速又是個十分重要的參量，故而在實際檢測中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場標定的情況，在滿足定位精度的情況下設(shè)置合適的聲速值。
（2）檢測時機的選擇
對儲罐的檢測需要在罐內(nèi)介質(zhì)的液面處于相對靜止的情況下才能進行。在試驗中可以看出，剛注完水的過程中檢測，由于液位還有波動，所以檢測到的定位點較多且分散，對這些數(shù)據(jù)的分析和評價相當困難。故而在實際檢測中，需要罐內(nèi)介質(zhì)的液面處于相對靜止的情況下才能進行。
（3）檢測時注意孤立的高幅度、計數(shù)、能量的聲發(fā)射源
在各檢測的時間段中均出現(xiàn)了幾個幅度較高的定位信號，這些信號有著共同的特征，表現(xiàn)在幅度、計數(shù)、能量、持續(xù)時間及上升時間這幾個特征參量均較大。
通過對所有定位信號數(shù)據(jù)的進一步分析，可以看出，參與形成高幅度信號的每個傳感器所接收到的聲發(fā)射信號特征參量均表現(xiàn)較高，尤其在幅度、能量、持續(xù)時間幾個參量上更是如此?？梢哉J為這些高幅度信號是由底板的腐蝕坑引起的。
4在線聲發(fā)射檢測及安全性評估4.1聲發(fā)射檢測前準備
根據(jù)常壓儲罐的結(jié)構(gòu)、容積、儲存介質(zhì)、介質(zhì)溫度，制定不同的聲發(fā)射檢測方案。罐側(cè)壁距底板上方500～1000mm處沿周向均布聲發(fā)射傳感器，放置點間隔6～12m，不超過15m，對于非常溫儲罐應(yīng)用波導桿，每個放置點150mm直徑范圍內(nèi)打磨光滑露出金屬光澤。
聲發(fā)射檢測前，將儲罐液位升高到。?。ァ?0％液位，靜置4～24小時。聲發(fā)射檢測采集數(shù)據(jù)前，首先檢測背景噪音情況，盡量避免或屏蔽大的電磁干擾信號及機械噪音。如泵、壓縮機等需停止運轉(zhuǎn)，關(guān)閉蒸汽閥門以及減少人員走動等。根據(jù)背景噪音情況，設(shè)置適當?shù)拈T檻電平。
標定和設(shè)置聲發(fā)射儀器參數(shù)。根據(jù)儲存介質(zhì)的不同，如原油、催化重整料及重柴油、溶劑及輕質(zhì)油，聲發(fā)射檢測設(shè)置的聲速及門檻不同，這要根據(jù)試驗確定。設(shè)置合適的聲速及門檻，對檢測結(jié)果的準確性具有重要意義。不同規(guī)格（容積或直徑不同）的立式儲罐，其定位標定方法不同。試驗表明，對于傳感器問距小于7m的聲發(fā)射檢測系統(tǒng)各陣列，可選用儀器本身“AST”功能與鉛筆芯折斷和人工模擬源方法進行定位標定，且可獲得定位準確的標定結(jié)果；對于傳感器問距大于7m的聲發(fā)射檢測系統(tǒng)各陣列，只能選用儀器本身“AST”功能與人工模擬源方法進行標定，標定結(jié)果相對于鉛芯折斷重復性差，但定位精度能夠滿足工程檢測要求。
4.2立式儲油罐的在線聲發(fā)射檢測
通過30余臺儲罐現(xiàn)場在線聲發(fā)射檢測和部分儲罐的開罐驗證，積累了大量的試驗數(shù)據(jù)，為制定和完善常壓立式儲罐聲發(fā)射檢測方法及評價標準提供了可靠的依據(jù)。
4.3在線聲發(fā)射檢測幾個應(yīng)注意問題的討論
（1）非常溫的立式儲罐聲發(fā)射檢測
對于非常溫（60—150℃）的常壓儲罐，由于聲發(fā)射傳感器在較高溫度下無法使用，因此，需設(shè)計特制的波導桿以解決聲傳播問題。對一些儲存原油、催化原料、燃料油等有較高溫度的儲罐，采用特制的波導桿，能夠得到滿意的檢測結(jié)果。
（2）立式儲罐聲發(fā)射檢測時液位的確定
壓力容器的聲發(fā)射檢測是在設(shè)備受壓時進行的，而常壓儲罐不能給儲罐加壓，因此只能利用儲罐介質(zhì)本身的高液位，聲發(fā)射檢測時液位達到60％-80％液位為宜，檢測23小時。有條件的話，可選23個液位進行檢測，這樣會得到更加滿意的結(jié)果。
（3）立式儲罐聲發(fā)射檢測和開罐驗證所示，在線聲發(fā)射檢測發(fā)現(xiàn)了一些集中定位源，經(jīng)開罐驗證，罐底發(fā)現(xiàn)了局部腐蝕及焊接外觀缺陷，而出現(xiàn)的規(guī)則集中定位源在開罐驗證時，未發(fā)現(xiàn)腐蝕存在，而是由于罐底加熱管路通蒸汽引起，對于這種聲源在評級時應(yīng)予剔除，或在檢測時設(shè)法排除。
4.4立式金屬儲罐罐底完墊性評估
（1）儲罐罐底聲源級別的劃分
對常壓立式儲罐而言，液位恒定時的檢測數(shù)據(jù)應(yīng)作為重點分析對象，增加或減少液位時的檢測數(shù)據(jù)作為參考。在各液位檢測定位圖上定位點代表著聲發(fā)射源的位置，其密集的程度與罐底板的腐蝕（泄漏）情況有關(guān)。這樣可以設(shè)置一定范圍的Cluster（集中源）對定位點進行區(qū)域劃分，并且認為作為一有效聲源應(yīng)不少于5個事件。對于碳鋼儲罐，當容積在5000—10000m3范圍時，推薦Cluster范圍為2mX2m，其它范圍可根據(jù)現(xiàn)場試驗和試驗研究結(jié)果確定。將聲源級別（性質(zhì)）劃分為五檔：工級：罐底不存在腐蝕、泄漏跡象；Ⅱ級：罐底存在不確定的腐蝕跡象；m級：罐底存在可能的腐蝕跡象；IV級：罐底存在較大的腐蝕跡象；V級：罐底存在嚴重的腐蝕跡象。
（2）儲罐罐底聲源活動度的劃分工級：無聲發(fā)射活動；Ⅱ級：輕微聲發(fā)射活動；Ⅲ級：有一定的聲發(fā)射活動；IV級：較多的聲發(fā)射活動；V級：嚴重的聲發(fā)射活動。
聲發(fā)射活動度主要表示金屬殼體受腐蝕后隨載荷的變形引起的聲源活動性，其級別分別表示整體腐蝕狀態(tài)：工級——很好；Ⅱ級——較好（輕微腐蝕）；m級——一般（一定腐蝕）；Ⅳ級——較差（腐蝕明顯）；v級——很差（腐蝕嚴重）。
（3）儲罐罐底聲源完整性評價
對罐底聲發(fā)射信號的活動性進行整體分析，即根據(jù)檢測到的聲發(fā)射數(shù)據(jù)和儲罐有關(guān)參數(shù)，按照定位信號表現(xiàn)出的幅度、能量、計數(shù)等并考慮孤立的高幅度高能量事件，綜合對罐底整體的聲發(fā)射活動性進行判斷。
4.5立式儲罐完整性評估
在聲發(fā)射在線檢測的基礎(chǔ)上，對罐底的整體腐蝕狀態(tài)做出實時初步判斷，結(jié)合罐壁或罐頂?shù)木植砍暡y厚結(jié)果，最終可以對儲罐的完整性做出綜合的安全性評估。
5結(jié)語
聲發(fā)射在線監(jiān)測立式儲罐的技術(shù)是制定維修計劃的一個重要內(nèi)容，它不能代替內(nèi)部檢驗和維修，僅能根據(jù)聲發(fā)射的活動程度更有效地列出一個檢修計劃。但是，聲發(fā)射在線檢測立式儲罐的優(yōu)點也是非常明顯的，它可以幫助管理者確定儲罐是否需要維修，確定所要維修儲罐的優(yōu)先權(quán)，優(yōu)化維修資源，適合于風險檢驗計劃。
通過試驗室模擬立式儲罐底板泄漏與腐蝕聲發(fā)射檢測試驗研究和現(xiàn)場常壓立式金屬儲罐的在線聲發(fā)射檢測，積累了試驗數(shù)據(jù)，為我國大型立式金屬儲罐的在線聲發(fā)射檢測技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了可靠的依據(jù)。