常压立式储罐底板腐蚀过程声发射源特性分析及试验研究.pdf

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1、704化工机械2012年常压立式储罐底板腐蚀过程声发射源特性分析及试验研究戴光8张明宇高果柱邱枫(东北石油大学机械科学与工程学院)摘要介绍了常压立式储罐底板腐蚀声发射信号产生的机理，研究了断铅声发射信号在罐内水中的衰减规律，分析了腐蚀声发射信号在不同传播介质中的特征参量取值范围及腐蚀规律。提取并对比分析了放入水中的传感器在不同腐蚀阶段接收到的信号波形特性，为常压立式储罐的腐蚀状态安全性评价提供依据。关键词常压立式储罐声发射检测腐蚀衰减中图分类号TQ053．2文献标识码A文章编号0254-6094(2

2、012)06-0704-05声发射(AcousticEmission，AE)检测作为一种现代无损检测(NDT)方法，以其灵敏度高、频响范围宽等特点被广泛使用。该方法能在储罐不停产、不倒罐的情况下进行在线检测并对储罐底板的腐蚀状况做出评价，通过分级的方式帮助管理者列出储罐的维修顺序，为储罐开罐检验的周期、最佳时机及其风险评估提供安全保障。目前，该技术已经应用在常压立式储罐底板的腐蚀检测中¨．2】。常压立式储罐底板的腐蚀往往包括均匀腐蚀和局部点腐蚀，均匀腐蚀导致底板均匀减薄，点腐蚀导致局部减薄甚至穿孔。

3、腐蚀生成物的剥落或摩擦、腐蚀产生的氢气泡的破裂以及表面钝化膜的破裂等都会产生声发射源¨1。与缺陷扩展信号不同的是，腐蚀过程声发射信号平均幅值较低，同时罐底板腐蚀声波的传播路径具有不唯一性，可以沿罐底板金属传播，也可以沿罐内介质以最短路径传播”1。然而，对于大型常压立式储罐来说，若罐底板中心区域存在腐蚀缺陷声波，无论是沿哪一条路径传播，其衰减幅度都很大。因此，如何更为全面的反映储罐底板的腐蚀状态，一直是声发射检测技术应用研究的重点。目前，对于常压立式储罐底板腐蚀声发射源特性的试验研究主要有两种方法。一

4、种是采用挂片的方法，即将金属试件悬入腐蚀液中，进行局部或全面腐蚀声发射检测，提取声发射源信号的特性；另一种是采用直接对装有介质的模拟储罐罐壁耦合传感器的方法，进行在线腐蚀声发射检测。笔者在此基础上，提出一种新的试验方法，即将腐蚀源放人装有水的小型不锈钢储罐内，同时将一个传感器放人罐内水中，并且在靠近罐底的罐壁周围以阵列方式均布多个传感器来接收腐蚀AE信号。1试验研究1．1研究目的通过在罐内水介质中放入传感器与在靠近罐底的罐壁周围均布阵列传感器相结合的方法研究断铅AE信号在罐内水中的衰减规律；对比腐蚀

5、AE信号在不同传播介质中的特征参量取值范围及腐蚀规律；提取放人罐内水中的传感器在不同腐蚀阶段接收到的腐蚀信号波形特性。1．2试验系统，试验采用美国声学物理公司(PAC)的SA—MOS系统，该系统的核心是并行处理PCI总线的PCI-8声发射功能卡，传感器为DP3I型，工作频率范围为20—220kHz，40dB增益，耦合剂为真空脂。}戴光，男，1954年12月生，教授，系主任。黑龙江省大庆市，163318。第39卷第6期化工机械705试件选尺寸为咖100mm×200mm×4mm，材料为Q235的钢管，其

6、j_二部连接PP—R管，使其与空气接触，底部焊有法兰，其中插入一块材料为9235的盲板并将其固定。在钢管内部装入⋯定量pH值为2的硫酸溶液，并将其放入装有水的立式储罐内，持续进行腐蚀检测15h。储罐选取小型常压立式模拟储罐。图1为腐蚀源装置示意图。螺纹连接蝉接钢竹：法、?梅蚀液底板图1腐蚀源装置示意图装置中传感器的布置如图2所示，在距罐底板50ram的罐壁周围等距离耦合6个传感器，编号i4～6。；在罐外底板处耦合一个传感器，编号为7”；在钢管外壁耦合一一个传感器，距罐底50ram，编号为8”；在水中

7、与8”传感器距底板相同高度处放入9。传感器，并将84、9。传感器与信号线连接处进行衔封。液向{灯水1i锈钢、，八储缶

8、I

9、图2传感器的布置2试验结果分析2．1罐内水中断铅AE信号衰减特性在腐蚀检测试验开始前，将9。传感器放人罐内水中距罐底断铅位置50ram处，待其稳定后，每向上100ram做一点进行罐底断铅，每点断铅3次，共标定10个点。幅值变化结果见表1。表1断铅AE信号幅值随距离变化表项目信号幅值A／dB距离D／mm50150250350450550650750850950断铅次数I"1l827

10、876807470666259532818l777872676864585538l76737l686459555650平均值8I．378．376．076．371．367．064．360．357．652．7图3为信号幅值随距离的变化曲线。该曲线图3断铅AE信号水中衰减曲线表明，由于声波在水中的传播存在反射，因此具有回波性，即传播了一段距离之后出现回波现象(短时高幅值信号)，但曲线整体呈下降趋势。信号幅值由8IdB衰减到53dB，衰减损失近28dB，平均每100mm衰减2