全波形声发射仪用于油罐底部腐蚀状况的检测

全波形声发射仪用于油罐底部腐蚀状况的检测

    象其他金属结构和设备一样，贮油罐尤其是罐底在服役几年后也易遭受腐蚀；但不象其他结构，如果贮罐中的油不被清光的话，是很难发现或检测罐底腐蚀的。由于环保问题已是当今人类关注的主要焦点，罐底须履行定期检测来发现有害腐蚀以避免由此引起的泄漏事故。通常每隔数年需对贮罐腐蚀状态进行一次例行检测。
      尽管现行的定期例行检测方法可以避免一些腐蚀引起的泄漏事故，但检测的经济性一直是人们关注的课题。由于缺乏有效的在线检测方法，通常需停止使用并清罐后才能用一些无损检测设备进行罐底检测。对于一些大罐，全部操作过程可能要超过30天，所以相关费用相当高。在理想的情况下，被清罐检查的贮罐刚好是严重腐蚀且需要维修的罐；而不幸的情况是，付出大量费用进行清罐检查的罐可能是不需要维修的好罐。遗憾的是：按现行的维护策略，后一种情况在实际工作中经常发生。通常情况是一些罐在例行维修之前就已经发生了严重腐蚀，而另一些罐在达到例行维修期时，还远没有出现有害腐蚀。实际上，对于一些贮罐公司做如此大批量的清罐检查往往受到费用的限制，很难对大批等待维修的贮罐列出维修优先顺序，如果无谓地清光那些好罐，将会造成很大浪费。因此如果有一种好的技术能帮助管理者列出贮罐的维修优先顺序，不仅能节省费用，更能节省时间。
      鉴于上述原因，对于石化行业来说，一种能进行在线检测的非侵入式、不停产、不清罐、经济适用的罐底腐蚀状况评估技术应该是很有前景的。实际上，这种技术就是声发射罐底状况监测技术，也就是本文所要论述的技术。
      声发射技术是一种在许多行业被广泛用于材料性能测试及状态监测的无损检测技术，下文首先介绍这种技术用于罐底检测的原理，进而用大量工业应用统计结果来验证这种技术的实际效果。
      2、技术背景介绍
      声发射是一种来自于材料内部由于突然释放应变能而形成的一种弹性应力波。诸多原因可以释放这种应变能，象材料裂纹、断裂、应力再分配、撞击及摩擦等。在腐蚀过程中由于氢脆裂纹的产生及腐蚀引起的断裂和分层也产生声发射波。不象振动波和可听音，声发射信号波形具有非常小的幅度和非常高的频率(100KHz-2000KHz)，人类的听觉器官是不会感知的。但它可被高灵敏度的声发射传感器接收到，这种声发射传感器可将这种弹性波信号转换成电信号进而由声发射系统来数字化和处理。
　  　声发射波信号不仅在它所产生的材料内部传播，也能传到材料表面并沿表面传播直至其能量完全衰减为止。所有材料，包括固体、液体及气体都能传播声发射波，但不同材料具有不同的信号衰减率。有幸的是，油是一种很好的传导介质。由罐底腐蚀引起的声发射波信号可通过油介质传播到数十米远的地方，以致于可以被安装到罐外壁的声发射传感器接收到，这种声发射信号可由先进的声发射仪器及软件进行数字化分析。由于一个声发射源信号可被几个不同的声发射传感器接收到，因而可以根据接收时差对声发射源进行定位计算，这也是声发射技术的另一主要特征。
      一、声发射罐底腐蚀检测。这种设备并不复杂，它由传感器、前置放大器、电缆线、声发射处理卡、计算机及软件等构成。所有检测过程都非常简单和方便，主要包括如下几个步骤：
      1) 充油至80%以上液面并使贮罐稳定几个小时（该过程可在夜间完成）。
      2) 在罐的外壁底部安装传感 器并由电缆线连到主机上（1小时）
      3) 运行声发射仪测试1小时
      4) 存贮数据到计算机硬盘，进行下一罐测试
      5) 在检测后进行数据处理，分析及出报告。
    　显然，上述过程不需要倒罐及清罐，只是在检测前需关闭阀门和泵几小时（最多24小时），检测完成后罐可立即投入使用。此外，由于它也非常省时省力，它比其他象超声，磁粉等离线检测方法更省费用。如果把倒罐、清罐、检测、重新充罐以及停产等所有因素都考虑进去，这种方法的经济高效的特点是非常显著的。
      二、结论
      传统的贮罐罐底腐蚀检测技术都是离线检测，耗时且不经济。本文讨论的全波形声发射检测技术则相反，是一种在线、高效、经济的方法。该技术原理已在本文中介绍，来自于工业应用的统计结果也显示了这种技术的可靠性和有效性。该技术最令人满意的结果是对于声发射分类结果的A类罐与好罐具有100%的对应关系。其它声发射分类级别与实际罐情况也有相当的可靠性。该技术可使贮罐拥有者避免对那些好罐强制进行没必要的开罐检查，并帮助他们对其它一些多少有些腐蚀的贮罐列出维修优先级。节省数以百万元之计的费用就在贮罐管理者的科学决策之中。