全波形聲發(fā)射儀用于油罐底部腐蝕狀況的檢測

象其他金屬結(jié)構(gòu)和設(shè)備一樣，貯油罐尤其是罐底在服役幾年后也易遭受腐蝕；但不象其他結(jié)構(gòu)，如果貯罐中的油不被清光的話，是很難發(fā)現(xiàn)或檢測罐底腐蝕的。由于環(huán)保問題已是當(dāng)今人類關(guān)注的主要焦點(diǎn)，罐底須履行定期檢測來發(fā)現(xiàn)有害腐蝕以避免由此引起的泄漏事故。通常每隔數(shù)年需對貯罐腐蝕狀態(tài)進(jìn)行一次例行檢測。
　 盡管現(xiàn)行的定期例行檢測方法可以避免一些腐蝕引起的泄漏事故，但檢測的經(jīng)濟(jì)性一直是人們關(guān)注的課題。由于缺乏有效的在線檢測方法，通常需停止使用并清罐后才能用一些無損檢測設(shè)備進(jìn)行罐底檢測。對于一些大罐，全部操作過程可能要超過30天，所以相關(guān)費(fèi)用相當(dāng)高。在理想的情況下，被清罐檢查的貯罐剛好是嚴(yán)重腐蝕且需要維修的罐；而不幸的情況是，付出大量費(fèi)用進(jìn)行清罐檢查的罐可能是不需要維修的好罐。遺憾的是：按現(xiàn)行的維護(hù)策略，后一種情況在實(shí)際工作中經(jīng)常發(fā)生。通常情況是一些罐在例行維修之前就已經(jīng)發(fā)生了嚴(yán)重腐蝕，而另一些罐在達(dá)到例行維修期時，還遠(yuǎn)沒有出現(xiàn)有害腐蝕。實(shí)際上，對于一些貯罐公司做如此大批量的清罐檢查往往受到費(fèi)用的限制，很難對大批等待維修的貯罐列出維修優(yōu)先順序，如果無謂地清光那些好罐，將會造成很大浪費(fèi)。因此如果有一種好的技術(shù)能幫助管理者列出貯罐的維修優(yōu)先順序，不僅能節(jié)省費(fèi)用，更能節(jié)省時間。
　　鑒于上述原因，對于石化行業(yè)來說，一種能進(jìn)行在線檢測的非侵入式、不停產(chǎn)、不清罐、經(jīng)濟(jì)適用的罐底腐蝕狀況評估技術(shù)應(yīng)該是很有前景的。實(shí)際上，這種技術(shù)就是聲發(fā)射罐底狀況監(jiān)測技術(shù)，也就是本文所要論述的技術(shù)。
　　聲發(fā)射技術(shù)是一種在許多行業(yè)被廣泛用于材料性能測試及狀態(tài)監(jiān)測的無損檢測技術(shù)，下文首先介紹這種技術(shù)用于罐底檢測的原理，進(jìn)而用大量工業(yè)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)結(jié)果來驗(yàn)證這種技術(shù)的實(shí)際效果。
2、技術(shù)背景介紹
　　聲發(fā)射是一種來自于材料內(nèi)部由于突然釋放應(yīng)變能而形成的一種彈性應(yīng)力波。諸多原因可以釋放這種應(yīng)變能，象材料裂紋、斷裂、應(yīng)力再分配、撞擊及摩擦等。在腐蝕過程中由于氫脆裂紋的產(chǎn)生及腐蝕引起的斷裂和分層也產(chǎn)生聲發(fā)射波。不象振動波和可聽音，聲發(fā)射信號波形具有非常小的幅度和非常高的頻率(100KHz﹣2000KHz)，人類的聽覺器官是不會感知的。但它可被高靈敏度的聲發(fā)射傳感器接收到，這種聲發(fā)射傳感器可將這種彈性波信號轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)而由聲發(fā)射系統(tǒng)來數(shù)字化和處理。
　　聲發(fā)射波信號不僅在它所產(chǎn)生的材料內(nèi)部傳播，也能傳到材料表面并沿表面?zhèn)鞑ブ敝疗淠芰客耆p為止。所有材料，包括固體、液體及氣體都能傳播聲發(fā)射波，但不同材料具有不同的信號衰減率。有幸的是，油是一種很好的傳導(dǎo)介質(zhì)。由罐底腐蝕引起的聲發(fā)射波信號可通過油介質(zhì)傳播到數(shù)十米遠(yuǎn)的地方，以致于可以被安裝到罐外壁的聲發(fā)射傳感器接收到，這種聲發(fā)射信號可由先進(jìn)的聲發(fā)射儀器及軟件進(jìn)行數(shù)字化分析。由于一個聲發(fā)射源信號可被幾個不同的聲發(fā)射傳感器接收到，因而可以根據(jù)接收時差對聲發(fā)射源進(jìn)行定位計(jì)算，這也是聲發(fā)射技術(shù)的另一主要特征。

一、圖1為聲發(fā)射罐底腐蝕檢測簡圖。這種設(shè)備并不復(fù)雜，它由傳感器、前置放大器、電纜線、聲發(fā)射處理卡、計(jì)算機(jī)及軟件等構(gòu)成。所有檢測過程都非常簡單和方便，主要包括如下幾個步驟：
　1) 充油至80%以上液面并使貯罐穩(wěn)定幾個小時（該過程可在夜間完成）。
　2) 在罐的外壁底部安裝傳感 器并由電纜線連到主機(jī)上（1小時）
　3) 運(yùn)行聲發(fā)射儀測試1小時
　4) 存貯數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)硬盤，進(jìn)行下一罐測試
　5) 在檢測后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分析及出報告。

　　顯然，上述過程不需要倒罐及清罐，只是在檢測前需關(guān)閉閥門和泵幾小時（最多24小時），檢測完成后罐可立即投入使用。此外，由于它也非常省時省力，它比其他象超聲，磁粉等離線檢測方法更省費(fèi)用。如果把倒罐、清罐、檢測、重新充罐以及停產(chǎn)等所有因素都考慮進(jìn)去，這種方法的經(jīng)濟(jì)高效的特點(diǎn)是非常顯著的。
二、結(jié)論
　　傳統(tǒng)的貯罐罐底腐蝕檢測技術(shù)都是離線檢測，耗時且不經(jīng)濟(jì)。本文討論的全波形聲發(fā)射檢測技術(shù)則相反，是一種在線、高效、經(jīng)濟(jì)的方法。該技術(shù)原理已在本文中介紹，來自于工業(yè)應(yīng)用的統(tǒng)計(jì)結(jié)果也顯示了這種技術(shù)的可靠性和有效性。該技術(shù)最令人滿意的結(jié)果是對于聲發(fā)射分類結(jié)果的A類罐與好罐具有100%的對應(yīng)關(guān)系。其它聲發(fā)射分類級別與實(shí)際罐情況也有相當(dāng)?shù)目煽啃浴Ｔ摷夹g(shù)可使貯罐擁有者避免對那些好罐強(qiáng)制進(jìn)行沒必要的開罐檢查，并幫助他們對其它一些多少有些腐蝕的貯罐列出維修優(yōu)先級。節(jié)省數(shù)以百萬元之計(jì)的費(fèi)用就在貯罐管理者的科學(xué)決策之中。