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前言

1.漏磁檢測(cè)原理

儲(chǔ)罐底板多由鐵磁性材料構(gòu)成，對(duì)儲(chǔ)罐底板進(jìn)行磁化，當(dāng)缺陷存在于被磁化的儲(chǔ)罐底板中時(shí)，會(huì)在底板表面產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，檢測(cè)設(shè)備中的磁敏元件接受到漏磁場(chǎng)電變化的電壓和電流，通過(guò)漏磁設(shè)備的計(jì)算就會(huì)顯示出缺陷的大小和位置。被磁化后的鐵磁性材料，如果材料中存在結(jié)構(gòu)不連續(xù)或者缺陷，因?yàn)閮?chǔ)罐底板材料的磁導(dǎo)率大于空氣的磁導(dǎo)率，則磁感應(yīng)線優(yōu)先通過(guò)磁導(dǎo)率高的底板，這就迫使一部分磁感應(yīng)線從缺陷周圍繞過(guò)。但是，底板材料通過(guò)磁感應(yīng)線數(shù)目是有限制的，通過(guò)材料之間的磁感應(yīng)線互相排斥，因此，一部分磁感應(yīng)線從缺陷中穿過(guò)，一部分磁感應(yīng)線從材料表面溢出進(jìn)入空氣中躲過(guò)缺陷又回到底板，形成了漏磁場(chǎng)。

2.聲發(fā)射檢測(cè)原理 

利用增高液位方法使儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)受到載荷發(fā)生變化時(shí)，在壓力的作用下材料中的活性缺陷會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)彈性波，在材料中傳播到底板表面，造成底板表面輕微的機(jī)械振動(dòng)，通過(guò)聲發(fā)射探頭對(duì)振動(dòng)等信息進(jìn)行采集。通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換，把表面的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，最終經(jīng)過(guò)前放、過(guò)濾等處理，會(huì)得到材料中聲發(fā)射源的特征信號(hào)，通過(guò)分析信號(hào)特征對(duì)罐底是否存在泄漏及腐蝕做出判斷。并根據(jù)聲發(fā)射事件的密集程度和時(shí)差定位系統(tǒng)對(duì)腐蝕區(qū)域進(jìn)行定位及嚴(yán)重性評(píng)價(jià)。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果可以將底板聲發(fā)射源分為5種狀態(tài)，見(jiàn)表1。

表1 聲發(fā)射腐蝕缺陷評(píng)定結(jié)果 

3.漏磁與聲發(fā)射組合檢測(cè)技術(shù)

常壓儲(chǔ)罐的定期檢驗(yàn)是按照一定周期對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行較全面的檢測(cè)，綜合運(yùn)用各種檢測(cè)技術(shù)對(duì)儲(chǔ)罐安全狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，定期檢驗(yàn)可根據(jù)實(shí)際情況采用在線檢驗(yàn)或開(kāi)罐檢驗(yàn)方法。針對(duì)常壓儲(chǔ)罐，聲發(fā)射可提供整體或范圍內(nèi)的快速檢測(cè)。由于沒(méi)有復(fù)雜的掃查操作，只需要在儲(chǔ)罐四周布置好足夠數(shù)量的傳感器，經(jīng)過(guò)一次試驗(yàn)過(guò)程，就可以確定缺陷的部位。

在線對(duì)儲(chǔ)罐的底板腐蝕情況進(jìn)行排序和分級(jí)，起到了一個(gè)初步篩查的作用。但聲發(fā)射檢測(cè)目前只能給出聲發(fā)射源的部位、活性和強(qiáng)度，不能給出聲發(fā)射源內(nèi)缺陷的性質(zhì)和大小。

漏磁檢測(cè)技術(shù)能有效減少人為因素的干擾，具有可靠性高、高度自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，可通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)進(jìn)行缺陷定位及定量，而且能夠自動(dòng)識(shí)別是上表面還是下表面缺陷，經(jīng)過(guò)計(jì)算處理得到的缺陷信號(hào)顯示與實(shí)際缺陷在外觀、形狀方面具有很好的對(duì)應(yīng)效果，檢測(cè)結(jié)果直觀可靠。

二、聲發(fā)射與漏磁組合檢測(cè)的案例分析

對(duì)廣州某油庫(kù)10臺(tái)1000立方成品油儲(chǔ)罐進(jìn)行在線底板腐蝕檢測(cè)，該儲(chǔ)罐均為拱頂儲(chǔ)罐，介質(zhì)為柴油，已投用20年。檢測(cè)儀器采用美國(guó)PACSAMOS多通道聲發(fā)射檢測(cè)儀。根據(jù)儲(chǔ)罐的周長(zhǎng)來(lái)確定傳感器的數(shù)量，1000立方儲(chǔ)罐周長(zhǎng)近40米，推薦探頭間距不超過(guò)13米，因此一圈放置4個(gè)主傳感器，探頭位置距離罐底板0.3米處。在主傳感器9#、10#、11#、12#各自對(duì)應(yīng)的上方布置數(shù)量相同的護(hù)衛(wèi)傳感器，護(hù)衛(wèi)傳感器13#、14#、15#、16#用來(lái)屏蔽來(lái)自罐頂及罐體上方的信號(hào)。傳感器布置圖如圖一所示。

圖1 聲發(fā)射傳感器布置圖

檢測(cè)開(kāi)始前24小時(shí)將罐內(nèi)介質(zhì)液位加至檢測(cè)高度，并保持靜止。同時(shí)提前關(guān)閉物料進(jìn)出口閥門及超聲波液位計(jì)開(kāi)關(guān)。控制現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境噪聲，避免其他施工作業(yè)影響檢測(cè)結(jié)果。檢測(cè)開(kāi)始前，采用斷鉛試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試無(wú)異常后開(kāi)始檢測(cè)。同理，其他9臺(tái)儲(chǔ)罐采取相同條件下進(jìn)行聲發(fā)射信號(hào)采集。本次檢測(cè)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)參考JB/T10764-2007 [4] ，對(duì)該油庫(kù)10臺(tái)油品進(jìn)行在線聲發(fā)射檢測(cè)，最終結(jié)果如下：3臺(tái)評(píng)為Ⅱ級(jí)，存在輕微局部腐蝕跡象，建議3年后開(kāi)罐檢修；6臺(tái)評(píng)為Ⅲ級(jí)，存在明顯局部腐蝕跡象，建議2年后開(kāi)罐檢修；1臺(tái)評(píng)為Ⅳ級(jí)，存在較嚴(yán)重腐蝕跡象，建議1年內(nèi)考慮檢修，聲發(fā)射檢測(cè)定位源分布圖如圖2顯示。 

圖2 聲發(fā)射定位源分布圖

使用單位依據(jù)聲發(fā)射檢測(cè)結(jié)果，隨即安排對(duì)評(píng)為Ⅳ級(jí)的儲(chǔ)罐進(jìn)行開(kāi)罐漏磁檢驗(yàn)。漏磁檢測(cè)儀器采用英國(guó)銀翼公司FLOORMAP VS2i對(duì)儲(chǔ)罐底板進(jìn)行全面腐蝕掃描，發(fā)現(xiàn)聲發(fā)射定位源處存在嚴(yán)重腐蝕減薄。腐蝕定位1和2處，在儲(chǔ)罐外邊緣板上表面發(fā)現(xiàn)腐蝕；腐蝕定位3處附近底板下表面金屬腐蝕量高達(dá)60%，原底板壁厚6mm，現(xiàn)壁厚不足3mm，腐蝕情況如下圖3所示。

圖3 底板下表面腐蝕圖

三、腐蝕機(jī)理分析

罐底板的腐蝕狀況因裝載的原料不同而不同，歸納起來(lái)主要分為2類：內(nèi)腐蝕和外腐蝕。內(nèi)腐蝕主要因素有沉積水腐蝕、硫化物腐蝕、細(xì)菌微生物腐蝕。沉積水腐蝕：主要由于成品油中含有水分，在罐底板形成電化學(xué)腐蝕，腐蝕產(chǎn)物為氫氧化鐵；硫化物腐蝕：原油中含硫量較高，易發(fā)生低溫下的硫化氫腐蝕；細(xì)菌微生物腐蝕：厭氧環(huán)境下，為硫酸鹽還原菌提供了生存環(huán)境，使沉積水對(duì)罐底板的腐蝕性加大。 

外腐蝕的主要原因有儲(chǔ)罐底板外表面下方通常鋪有砂層與瀝青，不與土壤直接接觸，由于儲(chǔ)罐常年使用和外界溫度的變化，砂層與瀝青層在壓力和熱脹冷縮的作用下出現(xiàn)細(xì)小的裂縫，含鹽分的地下水在毛細(xì)作用下滲透到儲(chǔ)罐底板外表面而發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，對(duì)底板造成腐蝕甚至穿孔。另外，長(zhǎng)期使用過(guò)程中，在儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)重力作用下，儲(chǔ)罐基礎(chǔ)邊緣板微微翹起，容易使得雨水進(jìn)入基礎(chǔ)邊緣板與基礎(chǔ)的縫隙當(dāng)中，造成腐蝕。