常压储罐声发射检测技术研究

进行评估。鉴于此 ， 研究声发射在线检测和评价技
术， 将技术引入到中国石油化工股份有 限公司常压 储罐的不停产 、 不清罐检测， 有极大的必要性和可行
性 。 同时根 期 和最 佳 时 机 的选 择 提 供 科 学 依
收到的信号幅度对 比， 结合模拟源到探头的距离 ， 计
算其平均衰减 。通过计算 ， 近场区外声发射信号衰
减系数低于 ０ ． ５ ｄ Ｂ ／ ｍ。由于水池较小 ， 以及耦合 的 差异 ， 从采集到的数据看 ， 较远处探头的信号幅度反 而较近处探头的幅度高 ， 多次反复测试可得到近似
值。
通过衰减法或相关时差法进行定位。其他声发射信
号 产生 的机理 如底 板局 部 区域 的弹塑 性变形 释放 出 的弹性 波也 能被捕 捉 到。 ２ ） 恒定 液位 ， 检 测 储 罐 底 板 的 泄 漏 和 腐 蚀 信
号：
面防腐层、 检验和重新防腐 等一 系列过程。检验周 期长， 检验成本高。所以， 我们希望有一种新的检测 技术 ， 能够在 不需 要开 罐 的情 况对 储 罐 的安 全状 况
第２ ９卷
第 ３期
甘肃 科技
Ｇ ａ ｎ ｓ ｕ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ￣
Ｉ ｆ ． ２ ９ Ｎｏ ． ３
Ｆｅ ｂ ． ２ ０１ ３
２ ０ １ ３年 ２月
常压 储 罐声 发 射 检 测 技 术研 究
潘 渊 ， 陈伟文
模 拟试 验 研究 的 目的是 确定 ４个方 面 的问 题 ，
即： 液位介质中的信号能否被传感器收到并定位 ； 声 发射信号的在介质 中和金属 中衰减情况 ； 声发射信
第３ 期
潘
渊等： 常压储罐声发射检测技术研究
４ ５
号的波速 ； 储罐底板声发射信号 的传播路径。模拟 试验 的仪 器 是 德 国 Ｖ ａ ｌ ｌ ｅ ｎ公 司 的 ＡＭ Ｓ Ｙ 一５型 ３ ６ 通道声发射仪 ， 所有通道均带波形采集模块 ， 探头型 号为 Ｖ Ｓ ３ ０一 Ｖ， 探头 与前置放大器 Ａ Ｅ Ｐ ４ Ｈ— Ｉ Ｓ Ｔ Ｂ一
体化设计 ， 放大倍数 为 ４ ６ ｄ Ｂ ， 探头的频率范 围是 ２ ３
—
８ ０ ｋ Ｈ ｚ ， 前置放大器 的带 通与探头 的频率 范 围相
匹配。采集信号时设置的阈值为 ３ ５ ｄ Ｂ 。 试 验 装 置 如 图 １所 示 。是 利 用 一 个 直 径 为
９ ２ ０ ０ ｍ ｍ水 池 ， 在其 圆 周等 间距 （ 相隔９ ０ 。 ） 放置 了４ 个 钢条 ， 在 每个钢 条 上安 装探 头用 于试 验测 试 。
关于常压储罐在线评价 ， 可以从 以下两个方 向 应用声发射检测技术 ： １ ） 载荷增加时 ， 检测储罐底板或壁板的焊接缺 陷扩展引起的活动性信号 ： 在储罐液位逐渐升高 的情况下 ， 同步监测缺陷
过对同类储罐各通道信号量的多少进行储罐腐蚀状 态排序和质量分级。
２ 模 拟 试 验研 究
１ 声发射在线检测技术
现有无损检测技术中， 在不影响常压储罐使用 的状态 ， 在线对储罐 的底板腐蚀状况进行排序 和分 级， 声发射检测是应用最为广泛的技术 。另外 ， 压力
腐蚀过程声发射信号平均幅度较低 ， 并且腐蚀过程 在 整个储 罐 的不 同 区域 同 时存 生 ， 因而某 个 声 发 射 信号到达处理器 的次序很难从时间序列里 区分 开
（ １ ． 中国石油化工股份有限公司广 州分公 司， 广东 广州 ５ １ ０ ７ ２ ５ ；
２ ． 广州 市黄埔 区广石 化工业设备检测工程公 司， 广东 广 州 ５ １ ０ ７ ２ ５ ） 摘 要： 声发 射检测技 术可用于常压储罐腐蚀 评价。讨论 了常压储罐 中声发射信号 产生的机制 和传播过 程 ， 试 验研 究了液体介质 中声发射源 的定位 、 波速的计算 及声发射信号 的衰减规 律 ， 提 出了声发射信号 的分析方法 以及结 果评
价方 法 ， 并给 出一个工程实例。 关键 词 ： 常压储罐 ； 声发射 ； 腐蚀评价 中图分类号 ： Ｔ Ｈ ８ ７ ８
常压储 罐 因腐蚀导 致底 板减 薄 和穿 孔 泄漏 的事
的活 动性是 声发 射最 典型 的应 用方式 。常压储 罐在
故时有发生。据统计 ， 由于腐蚀而引起 的储罐失效 占全部储罐失效的 ６ ０ ％以上 Ｊ ， 因此采取 有效的储 罐底板腐蚀检测方法 ， 对安全生产 、 节约资源和保护 环境都具有重大意义。大型常压储罐通常根据 固定 的周期进行停产开罐检验 ， 检验多采用 常规 的无损 检测方法（ 这些方法包括测厚和表 面无损检测等） ，
来， 从而 导致定 位 判 断 的混 乱 ， 带 来定 位 误 差 ， 所 以
在常压储罐的腐蚀状态声发射检 测中， 定位源仅作
为辅 助 的分析 手段 ， 应更 多地关 注各通 道撞击 数 ， 通
容器领域 ， 声发射技术 已经成为一种常规的检测技 术， 尤其是对裂纹等危险性缺陷的活动性在线监控 ， 更有着其他无损检测方法不可比拟的优点 － ２ Ｊ 。
据。
在最高充装液位 的 ８ ５ ％以上恒定液位下 ， 储罐 内介质经过一段时间的沉降稳定 ， 同时关 闭所有与 罐体相连的管道 ， 此 时检测到的声发射信号大部分 为腐蚀信号。泄漏、 腐蚀的过程、 腐蚀产物的形成和
剥落以及腐蚀的空化效应， 均被认为是腐蚀声发射
信号产生的机理。与缺陷扩展信 号有所不同的是 ，
但 这些 方法需 要 经过 清 空 原料 、 开罐、 清洗、 去 除表
充液过程中， 如果缺陷（ 包括泄漏） 随着液位的上升 而发生扩展或变化， 通 过声发射传感器采集缺 陷信 号， 进而被软件识别缺陷类别。缺 陷扩展属于瞬态
信号 ， 可以通过信号到达各传感器时间的不 同采用 时差法进行定位 。而泄漏信号属于连续信号 ， 可以