郭忠明 郭清妙 杜偉 王國祿 劉春

中國石油吐哈油田分公司

摘要：原油儲罐作為油氣儲運行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)施，事關(guān)國家能源供應(yīng)和周邊環(huán)境安全。本文聚焦聲發(fā)射檢測技術(shù)在原油儲罐安全評估中的應(yīng)用，介紹了該技術(shù)的原理與優(yōu)勢、檢測過程及在不同容量原油儲罐中的應(yīng)用實例。通過對10000 m³和20000 m³ 原油儲罐的現(xiàn)場檢測，結(jié)果表明聲發(fā)射檢測技術(shù)能夠有效識別儲罐的腐蝕情況，前者罐底存在輕微局部腐蝕，依據(jù)相關(guān)標準其安全評估結(jié)果為Ⅲ級；后者安全評估結(jié)果為Ⅱ級。基于此，提出了科學(xué)合理的后續(xù)檢測或維修建議。該技術(shù)實現(xiàn)了儲罐的不停產(chǎn)在線檢測，減少了經(jīng)濟損失，為儲罐的安全管理提供了科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：原油儲罐；聲發(fā)射檢測技術(shù)；安全評估；腐蝕檢測；在線檢測

在油氣儲運系統(tǒng)中，原油儲罐作為儲存原油的關(guān)鍵設(shè)施，其安全穩(wěn)定運行直接關(guān)乎整個油氣產(chǎn)業(yè)鏈的持續(xù)發(fā)展。隨著原油儲罐服役時間增長以及復(fù)雜的儲存環(huán)境影響，腐蝕問題成為威脅儲罐安全的重要因素[1]。傳統(tǒng)檢測手段在面對儲罐腐蝕檢測時存在諸多局限，難以滿足當下對儲罐高效、精準檢測的需求。聲發(fā)射檢測技術(shù)憑借獨特優(yōu)勢，在油氣儲運安全領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸深入，是原油儲罐腐蝕檢測可靠的技術(shù)路徑[2]。

1  聲發(fā)射檢測技術(shù)原理與優(yōu)勢

1.1  技術(shù)原理

聲發(fā)射現(xiàn)象源于材料在受力或內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化時，以彈性波形式釋放應(yīng)變能[3]。在原油儲罐中，腐蝕、裂紋擴展等損傷會引發(fā)材料內(nèi)部應(yīng)力重分布，進而產(chǎn)生聲發(fā)射信號。聲發(fā)射檢測技術(shù)通過在儲罐外壁合理安裝傳感器，接收這些信號，并對信號的撞擊數(shù)、幅值、能量等特征參數(shù)進行采集、分析和處理。例如，撞擊數(shù)反映聲發(fā)射源活動頻繁程度，幅值與聲發(fā)射源強度相關(guān)。依據(jù)這些參數(shù)，可對聲發(fā)射源的位置、類型及嚴重程度進行判斷，從而評估儲罐的腐蝕狀況。

1.2  技術(shù)優(yōu)勢

聲發(fā)射檢測技術(shù)可實現(xiàn)儲罐在線檢測，無需停產(chǎn)。可大幅減少因停產(chǎn)檢測導(dǎo)致的經(jīng)濟損失，保障生產(chǎn)計劃順利推進；在儲罐正常運行時察覺潛在安全隱患，為企業(yè)安全生產(chǎn)保駕護航。二是與傳統(tǒng)檢測方法相比，能對儲罐整體進行檢測。通過合理布置傳感器，全面獲取儲罐各部位聲發(fā)射信號，進而對儲罐安全狀況進行綜合評估。三是該技術(shù)具有極高的靈敏度，能夠捕捉到儲罐材料內(nèi)部極其微小的應(yīng)力變化所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號，為及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在隱患爭取寶貴時間，有效避免缺陷進一步發(fā)展為嚴重的安全問題。四是采用非接觸式的檢測方式，無需與儲罐表面直接接觸，既保證了檢測工作的順利進行，又保障了檢測人員和設(shè)備的安全。

2  檢測過程

2.1  傳感器安裝

在距離罐底0.5 m的儲罐外壁均勻選定12個位置，打磨出Φ30 mm 顯露金屬光澤區(qū)域，用于安裝傳感器，且傳感器沿圓周方向均勻分布。打磨作業(yè)旨在確保傳感器與儲罐外壁良好耦合，保證聲發(fā)射信號有效傳輸。均勻布點可全方位接收信號，避免檢測盲區(qū)，提升檢測準確性。

2.2  通道連接與靈敏度標定

完成各通道連接后，設(shè)置采集程序并對各通道進行靈敏度標定。靈敏度標定是確保檢測數(shù)據(jù)可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它使傳感器在不同環(huán)境條件下都能精準檢測聲發(fā)射信號，明確各通道對信號的響應(yīng)能力，為后續(xù)數(shù)據(jù)采集和分析筑牢基礎(chǔ)[4]。

2.3  檢測前準備與監(jiān)測

檢測前，讓儲罐維持當前液位并穩(wěn)定72小時以上，隨后進行3小時以上連續(xù)監(jiān)測。穩(wěn)定液位可消除液位波動產(chǎn)生的干擾信號，確保檢測數(shù)據(jù)真實反映儲罐腐蝕狀況。連續(xù)監(jiān)測能獲取充足聲發(fā)射信號，為精確分析腐蝕情況提供豐富數(shù)據(jù)支持，增強安全評估結(jié)果的可信度。

3  應(yīng)用實例分析

10000 m³原油儲罐聲發(fā)射在線監(jiān)測，在罐壁上均勻布置了12只聲發(fā)射傳感器，記錄罐底聲發(fā)射信號活動性，僅通道6、8、10、11號分別撞擊了1、5、9、8次。數(shù)據(jù)顯示，各通道的聲發(fā)射撞擊數(shù)處于較低水平，罐底聲發(fā)射撞擊總數(shù)僅為23次。從聲發(fā)射檢測結(jié)果看，信號源集中在局部，說明大部分罐地板區(qū)域腐蝕情況相對較輕，或者沒有明顯的腐蝕活動。​

10000 m³儲罐罐底存在輕微局部腐蝕，結(jié)合聲發(fā)射信號特征參數(shù)分析，依據(jù)JB/T 10764―2007《無損檢測 常壓金屬儲罐聲發(fā)射檢測及評價方法》標準，其安全評估結(jié)果為Ⅲ級。據(jù)此，從安全管理及設(shè)備維護的角度出發(fā)，建議在2年后再次進行儲罐聲發(fā)射檢測，以便及時追蹤其腐蝕發(fā)展情況；或者選擇開罐維修，從根本上消除潛在安全隱患。

同理，再對20000 m³原油儲罐進行聲發(fā)射檢測，未發(fā)現(xiàn)明顯腐蝕活動，聲發(fā)射信號特征參數(shù)整體表現(xiàn)良好，安全評估結(jié)果為Ⅱ級。給出3年后再次開展聲發(fā)射檢測的建議。

分別對10000 m³原油儲罐和20000 m³原油儲罐進行漏磁檢測。前者罐底板被檢區(qū)域存在5處局部腐蝕、1處均勻腐蝕，腐蝕情況相對較輕，與聲發(fā)射檢測結(jié)果相符。后者未發(fā)現(xiàn)腐蝕，與聲發(fā)射檢測結(jié)果一致。

4  結(jié)語

聲發(fā)射檢測憑借其技術(shù)原理和獨特的優(yōu)勢，能夠全面、精準檢測不同容量原油儲罐的腐蝕情況，結(jié)合標準規(guī)定得出科學(xué)合理的安全評估結(jié)論，提出后續(xù)再檢測和維修維護建議，彌補了傳統(tǒng)檢測方法僅局部檢測的不足，無需停產(chǎn)實現(xiàn)了在線檢測，且與漏磁檢測結(jié)果的一致性驗證了其可靠性，為原油儲罐安全管理提供了有力的技術(shù)支撐，有效保障了企業(yè)生產(chǎn)安全穩(wěn)定運行。​

基于此提出如下建議：一是大力推廣聲發(fā)射檢測技術(shù)在油氣儲運行業(yè)的應(yīng)用，尤其針對大型儲罐，減少停產(chǎn)損失；二是與漏磁檢測等傳統(tǒng)技術(shù)結(jié)合，形成 “主輔互補” 的檢測體系，提升評估精準度；三是持續(xù)完善相關(guān)檢測標準，加強從業(yè)人員技術(shù)培訓(xùn)，確保數(shù)據(jù)解讀的科學(xué)性。

參考文獻：

[1]黃春芳，孫文勇，王富祥.原油儲罐腐蝕失效分析與安全評估 [J].腐蝕與防護，2020，41 (11)：79-84.

[2]周利劍，李自力，孫煥泉.基于聲發(fā)射技術(shù)的原油儲罐底板腐蝕在線監(jiān)測研究[J].石油化工設(shè)備，2019，48 (4)：37-42.

[3]劉時風(fēng)，杜平安，黃潤秋.聲發(fā)射技術(shù)在金屬材料損傷檢測中的應(yīng)用研究進展[J].材料導(dǎo)報，2019，33 (19)：3268-3274.

[4]孫亮，黃松嶺，趙偉.聲發(fā)射檢測技術(shù)在石油化工設(shè)備中的應(yīng)用及挑戰(zhàn) [J].化工進展，2021，40 (3)： 1636-1644.

作者簡介：郭忠明，1972年生，高級工程師，1996年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）油氣儲運專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，2011年獲長江大學(xué)工程碩士學(xué)位，現(xiàn)為吐哈油田油氣儲銷公司一級工程師，研究方向為地面建設(shè)和油氣儲運。聯(lián)系方式：18699509533，243057636@qq.com。