常压储罐声发射及漏磁检测技术

２无损探伤第３３卷

发射波形的观察、显示、记录和频谱分析，大大提高了声发射源的定位功能和缺陷检出准确率。

我国于２０世纪７０年代逐渐开展声发射技术的研究工作［６］，经过３０多年的发展，声发射技术已在我国石油、石化、电力、航空、航天等领域得到广泛的研究和应用。２０世纪８０年代中期劳动部锅炉压力容器检测研究中心率先从美国ＰＡＣ公司引进ＳＰＡＲＴＡＮ源定位声发射检测与信号处理分析系统，２００２年国家质量监督检验检疫总局锅炉压力容器检测研究中心从德国ＶＡＬＬＥＮ公司引进了ＡＳＭ５型３６通道声发射仪，该仪器既可对声发射信号进行基于波形的模式识别分析，又能检测大型常压储罐底板泄漏。

在声发射仪器的研制和生产方面，沈阳电子研究所于２０世纪７０年代末即研制出单通道声发射仪，２０００年广州声华公司研制出基于大规模可编程集成电路（ＦＰＧＡ）技术的全波形全数字化多通道声发射检测分析系统，２００２年国家质量监督检验检疫总局锅炉压力容器检测研究中心研制出基于信号处理集成电路技术的全数字化多通道声发射检测分析系统‘¨。

声发射检测的主要目的之一是识别产生声发射源的部位和性质，而声发射信号处理是解决该问题的唯一途径。在声发射信号处理和分析方面，除普遍采用的经典声发射信号参数和定位分析外，我国目前还开展了处于世界前沿的基于波形分析基础之上的模态分析、经典谱分析、现代谱分析、小波分析和人工神经网络模式识别，另外也对声发射信号参数采用了模式识别、灰色关联分析和模糊分析等先进技术，我国还自主开发了进行各种信号分析和模式识别的软件包［ｓ－ｉｏ］。通过采用这些信号处理与分析技术，可以在不对声发射源部位进行常规无损检测复验的情况下，直接给出声发射源的性质及危险程度。

声发射技术在我国刚刚起步，检验与评价方法需要在不断的研究和实际应用中不断完善。

２．２定位精度讨论

立式储罐在使用过程中，其最容易受到破坏和发生问题的部位是储罐的罐底。而当利用声发射检测技术对立式储罐进行检测时，需要有效的活动声源，腐蚀虽然是储罐最主要的破坏形式，但是腐蚀过程中能否产生活动的有效声源，即声发射的可检测性是急待解决的问题。储罐底板的声发射检测方法与压力容器的声发射检测方法有所区别。主要体现在：

１）声源产生的机理不同；２）信号的采集频率不同；３）声源定位的方法不同｝４）检测的过程有所不同；５）分析的方法和要求也不同。压力容器声发射检测时对声源的定位和级别评定要求通常更严格，且对声源的复验也方便，而罐底板声发射检测时的定位虽有重要的参考价值，但精度不可能达到前者的水平，对声源的复验也困难。储罐底板声发射检测的主要目的是确定该罐底板是“好”罐还是“坏”罐，即“分级”的过程，以决定是否可以连续使用（而不开罐）以及建议可连续运行的年限。

储罐底板的声发射在线检测是在不倒罐的条件下，通过在储罐罐底附近（一般距罐底２００ｍｍ～５００ｍｍ）的筒体外壁沿圆周方向等距离布置一定数目频率为３０ｋＨｚ～６０ｋＨｚ的传感器（如图１所示），在一定的载荷（一般要求８０％以上的液位）作用下，进行声发射检测，检测时间一般为２小时左右。通过圆周上的任意三个传感器的声源定位，以声发射信号的特征参数和波形来判断罐底板腐蚀的严重程度和泄漏并确定其位置，最终对储罐的安全性等级做出评价，如表１所示Ｉｎ］。但声发射检测方法需要检测人员接受较好的培训并具备较深的专业知识和大量的现场检测经验【ｌｚ－ｌｓ］。

圈１储罐罐底声发射检测传感器布置圈

表１声发射检测结果罐底完整性级别

经笔者所在课题组多年的研究和大量的现场检验，从检测的几十台立式储罐来看，在罐底板声源定位精度及级别方面仍存在一定的问题。从技术角度来说，罐底板声发射检测的定位精度若在１０％～２０％内应该是比较理想的［１２］。一般情况下，只要检测条件满足，仪器参数的选择、设置正确，检测时机适宜，这

样的定位精度是可以达到的。当然，定位精度还直接

第１期王云鹤等：常压储罐声发射及漏磁检测技术３

与背景噪声、介质等因素有关。通常储罐底板定位及分析难度远大于压力容器的声发射检测。例如一台１００００ｍ３的储罐，直径约２８．５ｍ，实际的腐蚀或泄漏位置应该在仪器显示位置的约３ｍ＂－一６ｍ范围内，显然储罐业主对这一定位精度难以接受。一般情况下经声发射检测后评价为“好”罐（如Ａ、Ｂ级），正确率可达９５％以上；评价为“坏”罐（如Ｄ、Ｅ级）当中可能存在一定数量（１０％～２０％）的“好”罐，因为某些原因（如检测时机不好，稳定时间不够，结构变形，外来噪声等）可能会产生干扰信号：中间级别（如Ｃ级）的罐一般介于二者之间，但由于同样的原因可能会存在一定的“好”或“坏”罐。根据经验，评价为“好”罐（即Ａ、Ｂ级）的数量通常为达到定期检验的储罐总量的５０％左右，且评价的正确率较高。因此，约５０％的罐不必立即开罐检修而继续运行。对储罐业主来说，直接的经济效益主要产生于此。但“坏”罐中存在“好”罐这种现象，当储罐达到定期检验时，对“好”罐进行了再次检验，造成不必要的经济浪费；而“好”罐中存在“坏”罐这种现象，会造成定期检验时“坏”罐的漏检情况发生，存在重大的安全隐患。

总之，声发射检测罐底板的首要作用就是解决“有”和“无”严重腐蚀和泄漏的问题，或“好”和“坏”罐的问题。声发射检测技术作为储罐底板的一种“普查”检测方法，具有一定的预测性，通常可大大减少泄漏事故发生的概率。

３漏磁检测技术

３．１发展状况

在漏磁检测技术方面，国内外的研究工作主要有：①缺陷漏磁场理论模型及其数值表征；②漏磁场信号与缺陷特征之间的对应关系；⑧漏磁检测仪器的研制ｕ引。

１９３３年Ｚｕｓｃｈｌｕｇ首先提出应用磁敏传感器测量漏磁通的想法，但直到１９４７年由Ｈａｓｔｉｎｇｓ设计了一套完整的漏磁检测系统后，漏磁检测才得到普遍承认ｍ］。从２０世纪５０年代，西德的Ｆｏｒｓｔｅｒ研究所研制出一系列漏磁检测装置，用于焊缝、钢管和棒材的检测。１９６５年美国的Ｔｕｂｏｓｃｏｐｅ公司先后又研制出了Ａｍａｌｏｇ和Ｓｏｎｏｓｃｏｐｅ两种漏磁检测装置，主要用于石油无缝钢管的检测。英国ＳｉｌｖｅｒＷｉｎｇ公司也相继推出了多种储罐和管道漏磁扫查系统，如ＦＩ。ＯＯＲＭＡＰ２０００储罐底板检验系统，通过便携式计算机将所有检测到的数据以图形方式直观地显示出来，它能检测出深为２０％以上罐底板厚度的腐蚀缺陷［１６－１７］。

国内开展储罐罐底检测时间较晚，检测技术和设备相对落后。自２０世纪９０年代以来，我国也加快了对储罐罐底的检测研究工作。清华大学ｎ引、华中科技大学ｎ９］、沈阳工业大学［∞］以及大庆石油学院等［２１］相继开发了储罐底板漏磁仪器，并成功应用于现场多台立式储罐罐底的检测。但就实际使用效果来看，国内研制的仪器在仪器性能、稳定性、缺陷检出灵敏度、定位精度、量化精度、使用操作等方面远落后于国外相关的仪器。仍需科技人员不断研究、积累经验、借鉴国外先进技术水平、尽快缩小与国外的差距。

ｔ

我国ＪＢ／Ｔ１０７６４—２００７《无损检测常压金属储罐声发射检测》和ＪＢ／Ｔ１０７６５—２００７《无损检测

常压金属储罐漏磁检测方法》两个用于立式储罐检验标准于２００７年８月１日发布，并于２００８年１月１日开始实施，这必将提高我国立式储罐检测技术的水平，规范立式储罐的检测工作，减少事故的发生，对立式储罐的安全运行起到重要的作用。

３．２漏磁灵敏度的影响因素

浙江省特种设备检验研究院自２００５年引进漏磁扫描仪以来，已完成多台常压储罐罐底板的漏磁检验，积累了丰富的经验。漏磁检测直接利用罐底板材料良好的导磁性能，对储罐底板进行ｉ００％检测，具有原理简单、检测速度快、不需要表面打磨、仪器操作方便、适用性强、能穿透涂层、不受罐底板表面油污及其它非导磁覆盖物限制等优点。可确定腐蚀的具体位置和程度，排除了人为因素，降低劳动强度，提高检测效率，可以很好的指导罐底板的返修工作，减小储罐底板返修的盲目性。从总体检测结果来看，多数为罐底板下表面腐蚀，如图２为某炼油厂一台储罐罐底的检测结果，图３为割板后的上下表面照片，其腐蚀深度已达板厚的７０％左右。

圈２储罐罐底漏磁检测结果

４无损振镌第３３嚣

蛋３德罐罐壤灞避捡舅上下羲覆曩冀

扶实际癜用效果米黄，检验灵敏度锯受多种医素的影响，主瓣有沁争蕾副；

（王）井魏磁场强度：皱陷的满磁场大小与芏粹豹磁纯程度有关。由于磁化垢决定了王件的磁化程度，从｛ｉ｛ｉ影响剜潞磁场的大小。当磁化强度较低时，漏磁场馕小，且增加缓慢；姿磁感应强褒达到镪张值豹８０％左右时，漏磁场不仅瞧僖较火，覆且隧饕磁纯坜的增加会迅速增大。现搦检测罐底板对，钢檄的厚度越丈，需要麓磁位强瘦也越大，否髑会降低对锯板下表露缺陷的检测灵敏度，甚至无法捡测到缺麓。现有国内外漏磁梭测仪器埘板厚小节等于１２ｒａｍ的检溅羡敏度毙较淫葱，隧鏊板厚豹增加，灵敏度下降霉常明显，这魄魑漏磁检测仪器今瓣重点解决的阕题。

（２）缺陷方向、位鬣、深度和尺寸的影响：缺陷韵方恕踺漏磁检测的精度影镌穰大。羞缺骼萋壹予磁场方向，溱磁糖最大，娥肖裁于缺陷的检蹬；若与磁场方向平行，则几乎没有漏磁场产生，影响检测结果。映整在王搏中的位鬣对漏磁场畜一定的差蘩，同样的映陷位予表蘧对瀚磁场最大，且涟着爆藏深度增大丽逐渐域小，当埋藏深度足够大时，潺磁场将趋予零。缺陷的深宽毙对检测也有一定翡影嚷。当缺陷蚋宽度（或赢径）一定漪，蘧着深度的增加，在一定范踺内漏磁场几乎线性增加，但达到一定值后就增加缓慢；当缺酸的宽度缀，ｌ、时，随羞宽度的增热，灞磁按也增加；瓷映陷的宽度缀大对，漏磁糖反羲下酶，仅在缺陷粼侧产生～定的漏磁场。总之，缺陷的深宽跑越大，漏磁场越犬，越容荔发现缺照。实际梭浏发瑗缺陷时，应沿不隧方向反簸进行扫攒，浚更精确地对缺陷进行判男４。

（３）表瑟涂层的影噙：涂层的厚度对梭溅昃敏度影响嚣常大，隧着涂蘑蓐度的增瓣，检溅灵敏度急副下酶。从耳前的国内外仪器性能蘩餐，当涂屡厚度大予６ｍｍ时，憋经无法获褥有效的缺陷信号。因就稳｛ｉｌ｜｜时应尽量将锈皮去除，茏其怒憋经脱落藏翘起的锈瘦。因锈皮有磁性，极荔吸附剃仪器上，积累过多对对仪器有一定的损伤，蔼鼠对检测缮祭影响很大。

（磊）表面耀糙度斡影噙；表面褪髓度的不露使传感器秘被检表霹麴提离值发生动态嶷化，扶蔼影嚷７检测最敏度的一致性。努外还会孳｛趣系统鳃搬动蕊带来噪声。所以要求被稳表面尽爨淹滑乎整。

（Ｓ＞镄缺殆的彩噙：伪缺鹃通常攒撵疤等。燕舔检测时应通过嘲凝理察并撵好记录，耀戳排除焊癌对检测结果的影响。

４立式储罐综合检测与评价技术的流程豳律巍一种整体性酶快速普查方法，声发射农绫检测技术霹以对储罐底板的失效进簿激对发现ｊｆｆｌ溪撮，在保证安全的情况下霹暇最大程度地减少舞罐检查的储罐数量，从而大大降低总体的检修费用。对于需簧舞罐详查盼储罐鲻掰采用潺磁检测技术ｊ《雩罐底叛进行扫接礁测，泼作残全嚣的定爨评徐，为检修决策提供依据。＋“罐蹙及罐磷腐蚀豹检测传统上憝袋用人工怒声测厚方法，较高处通常需簧搭脚手篥，费对、成攀巍，且需要去除防腐漆并封磨溅滑。由予捆查的点数有限，数据较少虽幂稳定。为了鞴足越来越高的检测要求，在篷静已凄凝？宣动爬壤斑超声检测技术，熙予罐壁腐饿的检溅。邀种检测技术快捷、数据多、缭暴更有代表性、节雀鬻用。葵豳鑫童ＳｃｏｒｐｉｏｎＤＣＰ罐壁腐蚀越声聪行器藏是其中的一种基本黧搜器。该设备采用予摩擦式耦台，不错破坏防腐层，不甓藕合剂，裣测速度快，效率高，耐越可实璐狂线检测。

这置硬技术的有棍绩食将戒力储罐检涟今嚣的盛然发展趋势，舆有菲常广耀的应用靛景。圈４为藏式储罐糯代综合梭澜与评价的框图。

鬻毒立式撩瓣骥健豫鸯糠渊与弹徐技零螅淀疆蠢

常压储罐声发射及漏磁检测技术

作者：王云鹤， 郭小联， 刘富君

作者单位：王云鹤(山东宝莫生物化工有限公司,山东东营,250071)， 郭小联,刘富君(浙江省特种设备检验研究院,浙江杭州,310020)

刊名：

无损探伤

英文刊名：NONDESTRUCTIVE INSPECTION

年，卷(期)：2009,33(1)

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本文链接：https://www.sodocs.net/doc/2a7580006.html,/Periodical_wsts200901001.aspx