声发射技术在油罐底板渗漏检测中的应用

刘春艳 刘东明 耿立平 刘伟强

（中石油燃料油有限责任公司青岛仓储分公司 青岛 166500）

声发射技术在油罐底板渗漏检测中的应用

刘春艳 刘东明 耿立平 刘伟强

（中石油燃料油有限责任公司青岛仓储分公司 青岛 166500）

底板渗漏是常压油罐主要的失效形式之一，传统的开罐宏观渗漏检查法是一件费时、费力、难度大的检测工作。声发射检测技术可以通过时差定位或区域定位对被检对象中存在的活性缺陷进行定位。本文结合实际渗漏检测案例，介绍了声发射检测技术在常压油罐底板渗漏检测的基本原理和程序。对有声发射源的区域采用焊缝表面检测、母材漏磁扫查和超声C扫进行复验验证。声发射检测技术可以应用于常压油罐底板渗漏检测，且能够明显减少实际检测工作量、提高检测效率和准确度，对油罐底板渗漏检测具有指导意义和推广价值。

常压油罐 渗漏 声发射检测

大型金属常压储罐是石油石化以及液体危险化学品仓储行业非常重要的生产设备，腐蚀是金属储罐及其辅助设施失效的主要原因[1]，由于腐蚀而造成的油罐底板渗漏在大型储罐用户中时有发生，从而造成环境、土壤和地下水的污染，甚至酿成火灾、爆炸事故加一句话，地漏的严重性，因而，减少石油储罐的渗漏已成为石油行业一个至关重要的目标。

声发射检测是近年来发展起来的一项新的无损检测技术，声发射技术用于常压金属储罐检测的标准，仅有JB/T 10764—2007《无损检测 常压金属储罐声发射检测及评价方法》，且该标准的主要目的是通过分析探测到的有效声发射信号对罐底板遭受腐蚀的程度进行评价，而非储罐的渗漏检测[2]。由于没有专业技术标准，油罐底板面积很大，而渗漏点非常小，常规的开罐检测方法无法找到所有漏点，从而导致泄漏事故时有发生，因此，找到一种科学简便的检漏方法对于油罐的渗漏检测具有重大的意义。本文结合一个典型案例，探讨了参照现行标准，采集连续声发射信号并对其进行定位分析从而判定渗漏源的方法。

1 检测原理与程序

声发射技术目前还无法做到对缺陷进行定量检测，但可通过时差法分析对非连续声发射信号进行定位。渗漏产生的声发射信号是连续信号，由泄漏源引起的底板下侧的沙石等物体的位移所产生的信号则是突发的，当这些信号足够强烈时，就可以通过声发射技术实施定位，从而确定渗漏区域，根据JB/T 10764的规定，这个区域可以缩小到储罐直径的1/10，需要检测的面积将缩小到原来的1%，检漏难度将因此大为减小。引起底板渗漏的缺陷只有两种：母材腐蚀穿孔或焊缝撕裂，母材腐蚀可以采用漏磁、超声导波等技术确定严重腐蚀部位，进而采用超声波C扫技术结合宏观检查确定缺陷部位；对于焊缝撕裂则可以采用磁粉检测结合真空试漏技术找到缺陷部位，从而确定渗漏点的位置。

2 检测对象

某公司T102号原油储罐，使用时间24年，发现渗漏后实施开罐检测没有找到漏点。储罐参数见表1。

表1 储罐参数

3 检测仪器

检测仪器采用常见的型号为μSAMOS，传感器中心频率为30kHz，具体参数见表2。

表2 检测仪器参数

4 检测过程

4.1 声发射检测

为了检测到有效的声发射信号，本次试验在不同液位高度下分别进行信号采集，实际采集信号的液位高度分别为3m、4m、6m、7m和8m。试验结果表明，随着液位的升高，声发射信号逐渐加强，但升高到7m时信号强度反而开始减弱，随后再把液位降低到5.8m，声发射信号强度再次达到最高，信号特征与6m液位时类似。不同时段的声发射信号特征如下所述：

1）在液位较低时，声发射定位图中没有见到明显的信号定位，其原因是介质静压力较小，渗漏速度慢，底板变形小，渗漏、变形、腐蚀等声发射信号值差别较小、定位散，各通道撞击数差别较小；

2）随着液位的升高，介质产生的静压力也随之增大，渗漏速度加快，底板变形也加大。在采集到的信号当中，腐蚀以及渗漏产生的声发射信号也逐渐增强并开始占据主导地位，因此该时段的声发射信号强度较大，定位也比较集中。底板腐蚀和泄漏源引起的底板下侧的沙石等物体的位移产生的间断性声发射信号，可以通过时差定位法确定其位置；渗漏产生的连续声发射信号，可以通过区域定位即各声发射传感器接收到的通道撞击数量结合高液位事件数定位图确定。液位高度6米时的事件定位图和各通道接收到的撞击数量图分别见图1、图2。由图1可见，发生间断声发射信号的位置位于9号传感器与底板中心形成的连线区域，由图2可见，发生连续声发射信号的位置也位于9号传感器器与底板中心形成的连线区域，据此可以初步判定，该区域为底板渗漏的可疑区域。

图1 液位升至6米时事件定位图(长度单位mm)

图2 液位高度6米时各通道接收到的撞击数量图

3）当液位继续升高时，介质产生的静压力和底板变形也随之加大，底板受液压作用与基础贴合的紧密程度增加，反而造成渗漏速度变慢，此时采集到的声发射定位信号以底板变形和腐蚀产生的信号为主，声发射传感器接收到的撞击量明显减少；

4）当液位再降低时，介质产生的静压力减小，因而底板变形也随之减小，底板与基础之间空隙加大，泄漏速度和泄漏量随之增大，渗漏产生的声发射信号又占据了主导地位，因而此时的声发射信号又回到较高程度。

4.2 焊缝表面检测

对渗漏可疑区域内的罐底板焊缝实施荧光磁粉检测和真空试漏检测，未发现异常信号，说明该区域内焊缝没有渗漏。

4.3 漏磁与超声波C扫检测

对渗漏怀疑区域内的罐底板进行局部漏磁检测，发现个别部位有严重腐蚀迹象，当量腐蚀深度已超过80%，对该部位实施高频导波检测精确定位后，再实施超声波C扫检测，发现局部底板剩余厚度已不足1.2mm，该部位即为渗漏高度可疑部位。漏磁检测结果见图3，超声波C扫结果见图4。

图3 底板漏磁检测结果图

图4 严重腐蚀部位超声波C扫结果图

图5 实际缺陷图

综合声发射、表面检测和漏磁检测的结果，基本可以判定可疑区域内渗漏位置，通过放大镜宏观检查，发现底板腐蚀严重部位已经形成微小裂纹，确定此处为渗漏部位。

5 结束语

1）声发射技术可用于储罐底板渗漏检测，不仅可以明显减少渗漏检测的工作量，而且可实现对缺陷的初步定位；

2）液位高度对于泄漏点的声发射信号有声发射检漏影响的明显，过高或过低均不利于缺陷检出；

3）缺陷信号的分析可通过时差定位法和区域定位法相结合的方式，以提高缺陷识别率。

4）具体渗漏位置的判定需结合漏磁检测、磁粉检测、超声导波、超声波C扫、宏观检查等相关技术方法。

[1] API 575-2005 现役常压和低压储罐的检验指南和方法[S].

[2] JB/T 10764—2007 无损检测 常压金属储罐声发射检测及评价方法[S].

Acoustic-emission Testing of Oil Tank Floor Leakage

Liu Chunyan Liu Dongming Geng Liping Liu Weiqiang
(Petrochina Fuel Oil CO. LTD Qingdao Storage Branch Qingdao 166500)

Leakage of the oil-tank floor is one of the main failure modes of atmospheric pressure storage tank. The traditional leakage testing of oil-tank floor is a time-consuming and very difficult job. The Acoustic Emission (AE) examination can locate the active defects of the subject by Time-of-Arrival Location or Zone location. This article introduces the leakage testing theory and procedure of oil-tank floor by AE examination. The zone of acoustic emission source is rechecked by weld surface testing. Magnetic Flux Leakage Testing and Ultrasonic C-scan testing. The result shows that AE examination technology can be applied to the leakage testing of oil-tank floor. It can reduce the actual detection work time significantly, improve the detection efficiency and accuracy. The AE examination technology has a guiding significance and popularization value to the leakage testing of oil-tank floor.

Atmospheric pressure storage tank Leakage Acoustic-Emission examination

X933.4

B

1673-257X(2015)10-0053-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.10.013

刘春艳(1972～), 男，副总经理，工程师，主要从事石油库储运安全生产管理工作。

2015-08-12）