聲發(fā)射技術(shù)在立式儲罐罐底檢驗與評價中的應(yīng)用

摘 要：介紹了聲發(fā)射罐底檢測技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用。通過對某碼頭3臺立式儲罐的檢測結(jié)果的分析，得到了相應(yīng)的技術(shù)評價等級。結(jié)果表明，采用該項技術(shù)可以對立式儲罐罐底的結(jié)構(gòu)完整性作出評價。對實際檢測工作具有一定的參考價值。
關(guān)鍵詞：立式儲罐；罐底；聲發(fā)射；檢驗；評價
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(yán)重災(zāi)害和環(huán)境污染。而罐底是立式儲罐中最易出現(xiàn)問題的部位[1]，一方面其承受著液位變化帶來的交變載荷作用，另一方面由于儲罐中的介質(zhì)通常都具有很強(qiáng)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(qiáng)度，而且還會在局部形成腐蝕坑，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、射線照相法、超聲等常規(guī)檢測方法的一種或幾種組合對罐底進(jìn)行離線檢測[3]，很明顯其置換、清空、搭設(shè)腳手架等非檢測費用遠(yuǎn)高于檢測費用，并且被檢儲罐中有一定的"好罐"可以繼續(xù)服役一定時間，這樣勢必會造成的一定的經(jīng)濟(jì)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(yán)重的腐蝕區(qū)域[4]。
采用聲發(fā)射檢測和評價方法，可以逐步建立儲罐的腐蝕狀況的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行壽命的預(yù)測和預(yù)報，在保證儲罐安全運行的基礎(chǔ)上，延長使用周期，節(jié)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間，國外已制定了這方面的檢測方法。值得高興的是，通過我國大量科研工作者及現(xiàn)場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)射檢測及評價方法》機(jī)械部標(biāo)準(zhǔn)即將頒布。這必將推動我國立式儲罐聲發(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)行過全面檢查，運行達(dá)10余年。這些碼頭儲罐主要起中轉(zhuǎn)的作用，即盛裝油輪卸下的化工原料經(jīng)短暫儲存后，經(jīng)罐車運送到用戶。因此儲罐盛裝的介質(zhì)根據(jù)用戶的需要變化而變化，均為化工原料。3臺立式儲罐的基本參數(shù)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 罐頂類型 保溫
602 化工原料 4000 11
10 Φ18000×16000mm 拱頂 無
208 化工原料 1800 11 Φ12000×15800mm 拱頂 無
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(shù)
檢測儀器：美國PAC DiSP 56聲發(fā)射檢測系統(tǒng)；超聲波液位計 超聲波物位計 超聲波清洗機(jī) 超聲波測厚儀 洗片機(jī)
傳感器型號：R3Ⅰ-AST，共振頻率：30kHz；
檢測頻率：20-60kHz；增益：40dB；門檻電平：40dB；
檢測標(biāo)準(zhǔn)：GB/T18182-2000《金屬壓力容器聲發(fā)射檢測及結(jié)果評價方法》
3.2傳感器布置
對于無保溫層的立式儲罐，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個傳感器；罐208安放8個傳感器；罐305安放12個傳感器。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(shù)據(jù)充分、結(jié)果可靠，同時在確保用戶正常運行條件下，使用介質(zhì)進(jìn)行加載（升液位）。在液位達(dá)到要求后即開始聲發(fā)射監(jiān)測。檢測前對所有通道進(jìn)行標(biāo)定，在達(dá)到靈敏度要求的前題下開始進(jìn)行加載。升到要求液位后，穩(wěn)定一段時間即開始檢測，檢測過程中關(guān)閉所有進(jìn)出口管線閥門，直至檢測結(jié)束。為使檢測數(shù)據(jù)正確可靠，在檢測結(jié)束后再次對所有通道進(jìn)行標(biāo)定。3個儲罐的加載曲線分別見圖3（a）、3（b）、3（c）所示。

4檢測結(jié)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(dá)到12m后的11.3小時監(jiān)測過程中均存在較多的定位信號，而且形成一定的定位集團(tuán)，分析后認(rèn)為可能是由腐蝕產(chǎn)物的開裂引起，罐底板腐蝕比較嚴(yán)重；對于罐208，在液位達(dá)到14.8m后0.5-4.5小時內(nèi)的監(jiān)測過程中定位信號很少，沒有形成集中的定位集團(tuán)，其罐底質(zhì)量狀況較好；對于罐305，在液位達(dá)到13.9m后的1-2.5小時內(nèi)及7.5-8.5小時內(nèi)監(jiān)測過程中均存在較多的定位信號，而且形成一定的定位集團(tuán)，罐底板腐蝕比較嚴(yán)重。

5結(jié)論
（1）聲發(fā)射檢測技術(shù)作為一種動態(tài)無損檢測技術(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，但無需立即進(jìn)行清罐檢查，可以繼續(xù)使用一定時間。鑒于自投用以來未進(jìn)行過全面檢查，建議2年內(nèi)開罐全面檢查；
（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(xù)使用一定時間。鑒于自投用以來未進(jìn)行過全面檢查，建議4年后進(jìn)行開罐全面檢查；
（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，無需立即進(jìn)行清罐檢查，可以繼續(xù)使用一定時間。鑒于自投用以來未進(jìn)行過全面檢查，建議1年后2年內(nèi)進(jìn)行開罐全面檢查。