声发射技术在探测储罐底板泄漏位置中的不同应用

摘 要：对2台已发生泄漏的在用常压立式储罐进行了声发射监测，目的是找出罐底板的泄漏位置，以指导检修工作。对其中一台储罐的监测是在充水试验条件下进行的，另一台则为在渗漏过程中的在线监测，不同的监测方式均得到了较满意的检测效果，取得了有意义的实际检测经验。
关键词：声发射；监测；罐底板；泄漏
0 前言
众所周知，我国是一个石油能源消耗大国，拥有大量的各类大型立式常压储罐，且主要集中在化工、炼油及油气储运等行业。随着我国经济的快速发展，不但储罐的总数量在快速增加，而且也朝着大型化的方向发展。尤其是近年来，出于国家的安全需要，在全国建设了4个大型石油战略储备基地（其中的2个在浙江省），单台储罐的容积一般都在5－15万立方米。由于介质的性质及使用环境或地基变形等原因，储罐的底板往往会发生严重腐蚀和泄漏，若未及时有效地检查和发现或预报，往往会导致储罐的泄漏事故，既影响生产，又造成环境污染，甚至引起更严重的事故。传统的罐底板腐蚀检测都是离线检测，需要停工置换、超声波物位计清理罐底、抽查或逐点式检查，检测方法既落后，检测费用又高，而且检测时间长，检测结果也不可靠，检修后1－2年内就出现泄漏的情况并不罕见。储罐底板的声发射检测方法则是一种在线、高效、经济的方法。该技术可以对达到或接近检验周期的储罐进行不停工、不倒罐条件下的快速在线检测，对罐底板的腐蚀状况和是否存在泄漏及泄漏的位置做出评价。通过对底板腐蚀状况的等级评定可帮助管理者列出储罐的维修优先顺序，在保证储罐安全运行的前提下，不仅能够明显地节省检修费用，更能大大地缩短检修时间，使检修对生产的影响达到最小程度。
1 储罐的现场检测
1.1 两台储罐的基本情况
1.1.1 510#罐的基本情况
材料为Q235；尺寸为φ11000×12600mm，底板厚度8mm；容积为1000m3；内浮顶罐；操作介质为精制油，1992年7月投用。底板的边缘板由于腐蚀严重，在以前的检修中已经进行了全部贴板处理。
2004年4月按计划进行了定期大修，5月大修后进油，发现人孔处基础有少量油往外渗出，于2004年11月再次安排了清罐检修。由于未查到漏点，决定进行充水试验条件下的声发射监测，以确定泄漏或主要腐蚀的区域。结合真空测漏方法，最终在边缘板上找到了1处漏点，超声波液位计并做了修复。
投用后不久又出泄漏，清罐后于2005年7月再次进行充水试验条件下的声发射监测，结合真空测漏方法，最终找到了2处撕裂性泄漏点和几处冒泡点。即不到两年内共进行了3次开罐检修。
1.1.2 503#罐的基本情况
材料为Q235；尺寸为φ22000×13600mm，底板厚度8mm；容积为5000m3；拱顶罐；操作介质为柴油，1978年投用。2004年6月发现底板处出现微量渗漏，决定进行声发射监测，以确定泄漏的位置。
1.2 检测仪器
美国PAC的DiSP-56声发射工作站。传感器型号：R3I－AST；频率范围：30－60 kHz。超声波测厚仪
2 检测过程
2.1 510#罐底板的声发射检测
工厂为了安全起见，在发现510#储罐出现泄漏后立即安排了倒罐处理，所以对罐底板的两次声发射检测是在充水条件下进行的，而不是在线监测。超声波清洗机
2.1.1 两次充水条件下的声发射检测（2004.11，2005.5）
两次检测均采用8个R3I－AST传感器，在距罐底板200mm的罐壁外表面圆周线上均布，且传感器的位置及参数设置也完全相同。检测前在距各传感器100mm处进行铅笔芯折断信号的标定。由两个进水管同时进水。试验液位曲线见图1。为了获得较全面的检测数据，第一次检测基本进行了全程的监测。第一次检测时的部分声源定位情况见图2。第二次检测时主要加载阶段的声源定位情况见图3。
图4为两次声发射检测的有效声源位置及实际泄漏（或撕裂）位置的汇总。洗片机
2.1.2 510#罐两次声发射监测的结果分析
第一次声发射检测共出现了7处声源，对其中相对较活跃的4处（1＃－4＃）声源区域进行了重点真空查漏，最终找到了底板焊缝泄漏点（L1），并进行了修补。该泄漏位置与声发射检测的4＃声源位置基本对应（相差0.5米以内）。未对其它声源位置的区域进行无损复验，故是否存在较明显的下表面腐蚀不得而知。由第二次检测的结果可知，所出现的泄漏点L3距1＃和7＃声源均在2米左右，故可以认为第一次检测的结果具有一定的预测作用。
第二次声发射监测过程中仍然未出现可见泄漏。但检测到3处声源位置（8＃－10＃）。通过真空查漏最终发现2处由于撕裂破坏而造成的泄漏点，其中泄漏点L3与较活跃的10＃声源仅相差约1米。泄漏点L2在检测的定位图上未形成明显的显示。8#声源实际上与第一次检测得到的1＃声源为同一位置，在该区域内发现了一个冒泡的位置。
从两次检测的结果看，声源定位结果与实际查到的泄漏位置大部分基本符合（有1处未显示），但存在不同程度的误差。某些声源较强（如2#等），本次虽然未发现存在泄漏，但由于也未对这些区域的下表面腐蚀情况进行常规方法的复验，因此对这些部位也应引起一定的注意。
需要指出的是，由于实际的原因，本次检测不是在线检测，试验介质（常温水）的渗透力不如操作介质（精制油），监测过程中也确实未出现可见泄漏，因此，这增加了检测的难度。另外，由于底板的边缘板为双层板（经过贴板处理），不但结构复杂了，而且出现泄漏时位于上层板的漏点与下层板的实际漏点也不一定一致，因为介质可在两层板间流动，所以这又增加了检测的难度。尽管如此，本次检测还是得到了比较满意的效果。