使用聲發(fā)射的方法檢驗貯罐底板

1、使用聲發(fā)射的方法檢驗貯罐底板 使用聲發(fā)射的方法檢驗貯罐底板 1. 概述1.1關(guān)鍵詞平底貯罐、聲發(fā)射試驗、泄露試驗、腐蝕試驗、頻率成分、信號分級、標(biāo)準(zhǔn)。1.2工程結(jié)果及效益概述全世界的石化工業(yè)，都把他們的原材料和產(chǎn)品存儲大型地上平底貯罐中，其容積高達10萬立方米。這些貯罐通常由碳鋼構(gòu)建，在規(guī)定的時間內(nèi)必須進行測試，尤其要檢驗底板的內(nèi)外腐蝕破壞情況。按照法規(guī)要求，進行正常的測試，然而不能與實際情況相聯(lián)系。測試程序分為：導(dǎo)空貯罐、清洗、有時進行底板噴沙罐底宏觀檢查、有時進行真空試驗、其它的NDT方法和水壓載荷試驗. 其檢驗成本由罐的體積和使用年限決定，大約為10萬到15萬歐元。為了克服該試驗的大量的

2、不利因素，工業(yè)屆寧愿采用聲發(fā)射的方法替代常規(guī)的測試程序。使用聲發(fā)射檢測和判別活動的泄露噪音和腐蝕區(qū)域的噪音，對于內(nèi)部的檢驗是采用其它適合的NDT方法，對AE指定的位置進行檢測。該項工作的主要宗旨：合適有效的采集系統(tǒng)和功能強大的特殊軟件，用于在線檢驗。合作伙伴華倫公司（Vallen Systeme），聲發(fā)射設(shè)備生產(chǎn)廠商，產(chǎn)生高端的全數(shù)字的AE設(shè)備，主要應(yīng)用在大學(xué)、管道和壓力容器的結(jié)構(gòu)完整性的工業(yè)應(yīng)用，第一次將其商業(yè)AE系統(tǒng)應(yīng)用到罐底平板的現(xiàn)場檢驗。建立一個特征數(shù)基，將試驗室的結(jié)果和現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)合起來。基于第一次經(jīng)驗，根據(jù)選擇的頻率模式識別系統(tǒng)，因為與試驗室所采集的數(shù)據(jù)非常好的吻合（腐蝕、泄露數(shù)據(jù)）

3、。而且使用頻率域的信號特征，根據(jù)現(xiàn)場的特征數(shù)基進行更好的修正。 從有限的現(xiàn)場試驗確定這些結(jié)果。合作伙伴提供有限的貯罐，以適用的設(shè)備進行試驗，按照建立的判椐進行評估，與以前采集的數(shù)據(jù)進行比較。 項目的結(jié)果是：試驗程序；系統(tǒng)化的數(shù)基；對于區(qū)分高可信與要求更多的試驗而不能進行的可靠的評價準(zhǔn)則；全歐洲程序標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)2. 協(xié)作組 組織介紹該項目聯(lián)合了試驗和開發(fā)組織，特別是在聲發(fā)射領(lǐng)域生產(chǎn)先進的高性能的AE設(shè)備，以及有影響的平底貯罐用戶。澳大利亞TV公司，工程的協(xié)調(diào)人，一個獨立的服務(wù)公司，涉及到所有領(lǐng)域的安全技術(shù)以及質(zhì)量管理和CESI (former ENEL Ricerca, former CISE) 是

4、一個主要在電站、華倫（Vallen Systeme） 是一個在歐洲開發(fā)和生產(chǎn)AE儀器的公司，其商業(yè)策略是花費許多年尋找和彌補AE方法的新的應(yīng)用，為解決預(yù)期的應(yīng)用改善現(xiàn)存的產(chǎn)品。在該項目中起到很重要的作用，提供商業(yè)的和適合的特殊應(yīng)用的AE系統(tǒng)，也提供了頻率模式識別系統(tǒng)。兩個輔助的工業(yè)合作伙伴Shell Global Solutions 和 DOW 公司是全球的石油化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域巨人，因此這些公司使用著大量的地上貯罐和平底貯罐，用于不同種類的石油產(chǎn)品，他們有許多年的經(jīng)驗要求進行工業(yè)檢測。他們將提供在真實的結(jié)構(gòu)上進行核對該方法的機會。3. 該項目的科學(xué)和技術(shù)介紹該項目的基本目的是開發(fā)和改進平底貯罐階段

5、的聲發(fā)射檢測，在該階段用AE代替昂貴的和耗時的常規(guī)檢驗。按照上次檢驗規(guī)定的周期，進行聲發(fā)射檢驗，對罐的實際情況和上一次檢驗結(jié)果沒有任何的影響。從下面改進的試驗中獲得利益，評價、現(xiàn)場試驗、跟蹤和結(jié)束試驗。 試驗室試驗該試驗的基本任務(wù)是從不同的可能的源中（泄露和腐蝕過程）系統(tǒng)的采集瞬態(tài)過程數(shù)據(jù)。泄露試驗用一個可更換底的試驗罐，在罐底上制造了各種人為泄露源，進行泄露試驗。在罐底板上鉆了幾個孔洞 ( = 1 - 3 mm)和溝槽 (寬0.3 mm、長 9.8 mm)，并對該罐施加不同的壓力，最大為 200 kPa，使用不同的探頭采集聲發(fā)射數(shù)據(jù)（聽音器、寬帶探頭、窄帶探頭），這些試驗進行了許多次，同時也

6、進行了現(xiàn)場的試驗，以便選擇泄露試驗使用的最好的探頭。 對該項試驗使用了不同的罐的基礎(chǔ)，以便指出對試驗結(jié)果的影響。我們希望而且能夠證實了很重要的一點，不僅紊流在間隙中產(chǎn)生聲發(fā)射，而且附帶產(chǎn)生噪音，如流體從金屬傳遞到混凝土上、沙粒被沖擊反射到底板和其它的地方。檢測到的聲發(fā)射的能量范圍的上限，足夠反映這些現(xiàn)場的缺陷腐蝕試驗制作一個試驗池，將不同的板侵蝕到不同的腐蝕介質(zhì)中，從現(xiàn)場中選擇了兩塊真實的腐蝕板，一個是部分罐底板，另一個是去掉沙層結(jié)垢的板。 將它們侵蝕在放有不同濃度的鹽和或酸水中，后來將這些試塊除某些小區(qū)域外，全不加上涂層，以消除不同的表面狀況產(chǎn)生的信號的疊加（有或沒有結(jié)垢層的）。采集從試驗板

7、產(chǎn)生的聲發(fā)射信號，在腐蝕處于平衡狀態(tài)下，需要很長的時間，速度不會太快。在試驗進行到接近結(jié)束時，在試板的清潔的表面覆蓋了沙片進行信號采集。最終確定的探頭和前放為：華倫公司的VS-30探頭和與其一體化的增益為46dB AEP4H-ISTB的前放，25 kHz -44 kHz的帶通濾波器 。該探頭在實際結(jié)構(gòu)上顯示了最好的特性。 數(shù)基結(jié)構(gòu)和評價將試驗室得到的最好的結(jié)果，必須加入結(jié)構(gòu)的數(shù)基中。由于時間域的聲發(fā)射信號參數(shù)與源和探頭之間的距離有很大的關(guān)系，我們決定采用以頻域為基礎(chǔ)的模式識別技術(shù)。聲波在液體中的傳播幾乎是自由分散的，因此假設(shè)聲波所貯的液體中的傳播頻率組分的范圍不變?yōu)椋?0 kHz。聲波從聲源自

8、己到液體介質(zhì)和從液體介質(zhì)到罐壁/探頭，在試驗室里給定。因此沒有不要對現(xiàn)場和試驗室的數(shù)據(jù)進行比較。使用的模式識別技術(shù)Visual Class是華倫公司的合作伙伴開發(fā)的，用于特殊的應(yīng)用。 經(jīng)過了許多的試驗，我們使用了上面提到的探頭及前放，把探頭VS30 V與前放EP4H ISTB組合到一起。在象下面的步驟一樣，我們發(fā)現(xiàn)必須對分級程序分兩步進行。第一分級器泄露或腐蝕 ，只要壓差等于或大于100kPa時，結(jié)果是非常清楚的。對于小壓差值，兩個不同的程序之間的差異變的微弱了，但是仍然可以進行評估。第二步分級器是：泄露結(jié)構(gòu)區(qū)分經(jīng)向和環(huán)向的泄露（在焊縫上在點腐蝕和缺陷之間打開一個特征）和腐蝕腐蝕分級的最重要的

9、信息是：是否監(jiān)視程序在有無存在結(jié)垢層的板上進行。我們假設(shè)老的腐蝕已經(jīng)有結(jié)垢層了，而且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，那么是可以區(qū)別有與無結(jié)垢層的這兩類信號的。結(jié)垢層的存在表示壁厚的損失。在這一點上，我們要強調(diào)我們不能再按照源的機理調(diào)查了?？赡蹵E信號產(chǎn)生主要是與活性腐蝕的初期作用有關(guān)。盡管如此，我們展示了用AE 檢測活性腐蝕的可能性。我們檢測起初的腐蝕或二次效應(yīng)是沒有區(qū)別的，或許信號來自結(jié)垢層或腐蝕區(qū)域自己，但是連接起初的腐蝕。所有的數(shù)據(jù)（試驗室的或現(xiàn)場的）都被插入到結(jié)構(gòu)數(shù)基中，并且被下列級分開：泄露環(huán)向泄露經(jīng)向泄露腐蝕新腐蝕舊腐蝕噪音選擇適合的AE設(shè)備和編制試驗導(dǎo)則 下一步為將試驗室的試驗方法轉(zhuǎn)入現(xiàn)場，確認(rèn)該套

10、試驗結(jié)果與商用的華倫AMSY4型聲發(fā)射儀器適用以及所編制的試驗導(dǎo)則。用適合的AE設(shè)備同時對試驗室和第一次現(xiàn)場進行試驗，集中的最必要的行動是改進和/或增加軟件的參數(shù)。在現(xiàn)場試驗開始時，建立的第一個試驗導(dǎo)則被改變了許多次，直到最終結(jié)果試驗說明2000/08-平底貯罐的聲發(fā)射試驗（AET）。該說明將作為歐洲執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，該標(biāo)準(zhǔn)將在后面解釋。確認(rèn)試驗該任務(wù)的主要目的是采集真實的結(jié)構(gòu)的試驗數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)插入到永久改進的結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)中。選擇的貯罐應(yīng)該遵循下列要求的情況：沒有特殊的缺陷和狀況良好不需要任何處理的有小缺陷有中等體積的缺陷，但在一定的時間段，對這些缺陷進行重新檢測有大缺陷，必須盡快的處理

11、發(fā)生泄露，需要立刻倒空貯罐。這些試驗開始的時候，在現(xiàn)場僅僅采集數(shù)據(jù)，將這些原始的數(shù)據(jù)存儲起來，以便以后分析。在進行了一定的試驗后，選擇和改進合適的AE系統(tǒng)，建立評價的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，進行檢測和在將來的商業(yè)檢測中分析相似的數(shù)據(jù)。從1998年春天到2000年夏天，分別在荷蘭、德國和奧地利進行了26臺檢驗， 貯罐的直徑從10米到59米。給出了一個有熱保溫層的貯罐的照片。除了泄露的等級外，檢測結(jié)果囊括了所有范圍的情況，盡管一些貯罐的業(yè)主提供了他們的最壞的貯罐。最后9臺罐被業(yè)主報告和進行了不同的分類。診斷數(shù)基 除了普通的數(shù)據(jù)分析外（邏輯濾波和應(yīng)用定位計算），使用模式識別系統(tǒng)對所有的數(shù)據(jù)（試驗室和現(xiàn)場的數(shù)據(jù)）進

12、行分析。試驗室的數(shù)據(jù)用于培訓(xùn)分類器，現(xiàn)場的數(shù)據(jù)被用于更新數(shù)基和更新通過建立的分類器分析的過程。采用邏輯方式，對于分析和數(shù)據(jù)處理按流程進行。該流程給出了選擇對于罐底所有情況的第一個評估，然后對所有有意義的AE定位分類，在最后看在cluster中的每一個事件被賦值到一個源的機理。 由于采用分析的統(tǒng)計方法，最后一點是非常重要的，因為對于所有的定位源的分類中，泄露類或許只有5%，但是如果大約80-90%泄露類源集中在一個cluster，那么貯罐的總狀況將是IV 級(泄露的)。除非該貯罐的AE活性是非常低的，在這種情況下，我們根據(jù)泄露信號太少的狀況，確定該貯罐罐底無活性泄露或腐蝕。由于這個事實，我們不能

13、使用時間域分析系統(tǒng)，也不能容易的把濾波判椐編入準(zhǔn)備的軟件中。要建立完整的評價程序，應(yīng)用每一個試驗結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，并將這些結(jié)果固化在設(shè)備制造商的系統(tǒng)的硬件中。AE試驗方法的實施從兩方面實施AE試驗方法，一方面從業(yè)主方面進行，另一方面是將該試驗引入歐洲標(biāo)準(zhǔn)。業(yè)主：業(yè)主得到兩個說明書：基本資料2000/08 “AE方法的性能和確認(rèn)”貯罐用戶的要求2000/08關(guān)于平底貯罐的AET性能和技術(shù)的第一個介紹，使用分類系統(tǒng)和不同類別的代表，第二點有業(yè)主配合完成試驗。計劃每年修訂一次該說明書。歐洲標(biāo)準(zhǔn)對于平底貯罐的聲發(fā)射檢驗，該項目發(fā)送一個新的工作題目到CEN/TC 138/WG 7 ，該標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)本為試驗說明平底貯罐聲發(fā)射測試2000/08。在羅馬10月份的CEN/TC138年