聲發(fā)射技術(shù)在探測儲罐底板泄漏位置中的不同應用
摘 要:對2臺已發(fā)生泄漏的在用常壓立式儲罐進行了聲發(fā)射監(jiān)測,目的是找出罐底板的泄漏位置,以指導檢修工作。對其中一臺儲罐的監(jiān)測是在充水試驗條件下進行的,另一臺則為在滲漏過程中的在線監(jiān)測,不同的監(jiān)測方式均得到了較滿意的檢測效果,取得了有意義的實際檢測經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞:聲發(fā)射;監(jiān)測;罐底板;泄漏
0 前言
眾所周知,我國是一個石油能源消耗大國,擁有大量的各類大型立式常壓儲罐,且主要集中在化工、煉油及油氣儲運等行業(yè)。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,不但儲罐的總數(shù)量在快速增加,而且也朝著大型化的方向發(fā)展。尤其是近年來,出于國家的安全需要,在全國建設(shè)了4個大型石油戰(zhàn)略儲備基地(其中的2個在浙江?。?,單臺儲罐的容積一般都在5-15萬立方米。由于介質(zhì)的性質(zhì)及使用環(huán)境或地基變形等原因,儲罐的底板往往會發(fā)生嚴重腐蝕和泄漏,若未及時有效地檢查和發(fā)現(xiàn)或預報,往往會導致儲罐的泄漏事故,既影響生產(chǎn),又造成環(huán)境污染,甚至引起更嚴重的事故。傳統(tǒng)的罐底板腐蝕檢測都是離線檢測,需要停工置換、超聲波物位計清理罐底、抽查或逐點式檢查,檢測方法既落后,檢測費用又高,而且檢測時間長,檢測結(jié)果也不可靠,檢修后1-2年內(nèi)就出現(xiàn)泄漏的情況并不罕見。儲罐底板的聲發(fā)射檢測方法則是一種在線、高效、經(jīng)濟的方法。該技術(shù)可以對達到或接近檢驗周期的儲罐進行不停工、不倒罐條件下的快速在線檢測,對罐底板的腐蝕狀況和是否存在泄漏及泄漏的位置做出評價。通過對底板腐蝕狀況的等級評定可幫助管理者列出儲罐的維修優(yōu)先順序,在保證儲罐安全運行的前提下,不僅能夠明顯地節(jié)省檢修費用,更能大大地縮短檢修時間,使檢修對生產(chǎn)的影響達到最小程度。
1 儲罐的現(xiàn)場檢測
1.1 兩臺儲罐的基本情況
1.1.1 510#罐的基本情況
材料為Q235;尺寸為φ11000×12600mm,底板厚度8mm;容積為1000m3;內(nèi)浮頂罐;操作介質(zhì)為精制油,1992年7月投用。底板的邊緣板由于腐蝕嚴重,在以前的檢修中已經(jīng)進行了全部貼板處理。
2004年4月按計劃進行了定期大修,5月大修后進油,發(fā)現(xiàn)人孔處基礎(chǔ)有少量油往外滲出,于2004年11月再次安排了清罐檢修。由于未查到漏點,決定進行充水試驗條件下的聲發(fā)射監(jiān)測,以確定泄漏或主要腐蝕的區(qū)域。結(jié)合真空測漏方法,最終在邊緣板上找到了1處漏點,超聲波液位計并做了修復。
投用后不久又出泄漏,清罐后于2005年7月再次進行充水試驗條件下的聲發(fā)射監(jiān)測,結(jié)合真空測漏方法,最終找到了2處撕裂性泄漏點和幾處冒泡點。即不到兩年內(nèi)共進行了3次開罐檢修。
1.1.2 503#罐的基本情況
材料為Q235;尺寸為φ22000×13600mm,底板厚度8mm;容積為5000m3;拱頂罐;操作介質(zhì)為柴油,1978年投用。2004年6月發(fā)現(xiàn)底板處出現(xiàn)微量滲漏,決定進行聲發(fā)射監(jiān)測,以確定泄漏的位置。
1.2 檢測儀器
美國PAC的DiSP-56聲發(fā)射工作站。傳感器型號:R3I-AST;頻率范圍:30-60 kHz。超聲波測厚儀
2 檢測過程
2.1 510#罐底板的聲發(fā)射檢測
工廠為了安全起見,在發(fā)現(xiàn)510#儲罐出現(xiàn)泄漏后立即安排了倒罐處理,所以對罐底板的兩次聲發(fā)射檢測是在充水條件下進行的,而不是在線監(jiān)測。超聲波清洗機
2.1.1 兩次充水條件下的聲發(fā)射檢測(2004.11,2005.5)
兩次檢測均采用8個R3I-AST傳感器,在距罐底板200mm的罐壁外表面圓周線上均布,且傳感器的位置及參數(shù)設(shè)置也完全相同。檢測前在距各傳感器100mm處進行鉛筆芯折斷信號的標定。由兩個進水管同時進水。試驗液位曲線見圖1。為了獲得較全面的檢測數(shù)據(jù),第一次檢測基本進行了全程的監(jiān)測。第一次檢測時的部分聲源定位情況見圖2。第二次檢測時主要加載階段的聲源定位情況見圖3。
圖4為兩次聲發(fā)射檢測的有效聲源位置及實際泄漏(或撕裂)位置的匯總。洗片機
2.1.2 510#罐兩次聲發(fā)射監(jiān)測的結(jié)果分析
第一次聲發(fā)射檢測共出現(xiàn)了7處聲源,對其中相對較活躍的4處(1#-4#)聲源區(qū)域進行了重點真空查漏,最終找到了底板焊縫泄漏點(L1),并進行了修補。該泄漏位置與聲發(fā)射檢測的4#聲源位置基本對應(相差0.5米以內(nèi))。未對其它聲源位置的區(qū)域進行無損復驗,故是否存在較明顯的下表面腐蝕不得而知。由第二次檢測的結(jié)果可知,所出現(xiàn)的泄漏點L3距1#和7#聲源均在2米左右,故可以認為第一次檢測的結(jié)果具有一定的預測作用。
第二次聲發(fā)射監(jiān)測過程中仍然未出現(xiàn)可見泄漏。但檢測到3處聲源位置(8#-10#)。通過真空查漏最終發(fā)現(xiàn)2處由于撕裂破壞而造成的泄漏點,其中泄漏點L3與較活躍的10#聲源僅相差約1米。泄漏點L2在檢測的定位圖上未形成明顯的顯示。8#聲源實際上與第一次檢測得到的1#聲源為同一位置,在該區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一個冒泡的位置。
從兩次檢測的結(jié)果看,聲源定位結(jié)果與實際查到的泄漏位置大部分基本符合(有1處未顯示),但存在不同程度的誤差。某些聲源較強(如2#等),本次雖然未發(fā)現(xiàn)存在泄漏,但由于也未對這些區(qū)域的下表面腐蝕情況進行常規(guī)方法的復驗,因此對這些部位也應引起一定的注意。
需要指出的是,由于實際的原因,本次檢測不是在線檢測,試驗介質(zhì)(常溫水)的滲透力不如操作介質(zhì)(精制油),監(jiān)測過程中也確實未出現(xiàn)可見泄漏,因此,這增加了檢測的難度。另外,由于底板的邊緣板為雙層板(經(jīng)過貼板處理),不但結(jié)構(gòu)復雜了,而且出現(xiàn)泄漏時位于上層板的漏點與下層板的實際漏點也不一定一致,因為介質(zhì)可在兩層板間流動,所以這又增加了檢測的難度。盡管如此,本次檢測還是得到了比較滿意的效果。
此外,從510#罐的全程監(jiān)測結(jié)果看,不同液位階段的定位情況并不完全重復,穩(wěn)定時間的長短也對監(jiān)測有一定影響。參數(shù)的正確選擇對于檢測結(jié)果的可靠性很關(guān)鍵。不同尺寸和介質(zhì)的儲罐,其波速取值對定位有較大影響。因此,需要不斷研究和積累檢測經(jīng)驗,以確定合適的檢測條件、檢測參數(shù)設(shè)置和時機等。
2.2 G503柴油罐的聲發(fā)射監(jiān)測
2004年6月在發(fā)現(xiàn)G503罐底板出現(xiàn)了微量滲漏后,決定進行聲發(fā)射在線監(jiān)測,以確定泄漏的大致位置,指導即將進行的開罐維修工作。由于已出現(xiàn)滲漏,故未進行升液位和保持液位等操作條件下的檢測,僅在當時的液位下監(jiān)測,監(jiān)測完成后立即倒罐。
共采集了兩段數(shù)據(jù),在線監(jiān)測的分析結(jié)果見圖5。可以看出,主要出現(xiàn)了2處集中定位聲源。其中位于中部偏西區(qū)域的聲源S1面積較大且較集中,而位于6#傳感器附近的S2聲源有一定的顯示(這也是外觀發(fā)現(xiàn)微小滲漏的位置,形似一小氣孔),但相對中部要弱。根據(jù)檢測結(jié)果,可認為中心區(qū)域為薄弱區(qū),有明顯的腐蝕或泄漏跡象。
經(jīng)開罐檢修發(fā)現(xiàn),在中心偏西1米處存在1處腐蝕穿孔,而且中部區(qū)域的底板下表面確實存在較多的湖狀(麻坑)腐蝕,某些腐蝕坑的深度已達璧厚的一半以上,底板變形很大。同時也找到了聲源S2處的微漏點。該罐進行更換底板后重新投入使用。事實證明,這次聲發(fā)射檢測與罐底板的實際狀況符合得很好。
3 結(jié)論及展望
與壓力容器的聲發(fā)射檢測相比,大型常壓立式儲罐的聲發(fā)射檢測不但方法上有所不同,而且檢測工作開展得較晚,理論也相對不成熟,可參考的成熟經(jīng)驗也不多,但應用前景卻是非常廣闊的。因此就需要我們做更多的研究和應用,積累更多的經(jīng)驗。根據(jù)本人及同事在該領(lǐng)域多年來的研究與應用,在儲罐底板的聲發(fā)射檢測方面得到如下膚淺的認識:
1、難度大。由于儲罐的直徑通常很大(可達100米以上),傳感器的檢測距離得選擇余地??;容易產(chǎn)生噪聲的因素多;參數(shù)的選擇、檢測時機、儲罐的介質(zhì)及結(jié)構(gòu)、檢測的環(huán)境條件等都可能影響到
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