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1、704化工機械2012年常壓立式儲罐底板腐蝕過程聲發(fā)射源特性分析及試驗研究戴光8張明宇高果柱邱楓(東北石油大學機械科學與工程學院)摘要介紹了常壓立式儲罐底板腐蝕聲發(fā)射信號產生的機理，研究了斷鉛聲發(fā)射信號在罐內水中的衰減規(guī)律，分析了腐蝕聲發(fā)射信號在不同傳播介質中的特征參量取值范圍及腐蝕規(guī)律。提取并對比分析了放入水中的傳感器在不同腐蝕階段接收到的信號波形特性，為常壓立式儲罐的腐蝕狀態(tài)安全性評價提供依據(jù)。關鍵詞常壓立式儲罐聲發(fā)射檢測腐蝕衰減中圖分類號TQ053．2文獻標識碼A文章編號0254-6094(2
2、012)06-0704-05聲發(fā)射(AcousticEmission，AE)檢測作為一種現(xiàn)代無損檢測(NDT)方法，以其靈敏度高、頻響范圍寬等特點被廣泛使用。該方法能在儲罐不停產、不倒罐的情況下進行在線檢測并對儲罐底板的腐蝕狀況做出評價，通過分級的方式幫助管理者列出儲罐的維修順序，為儲罐開罐檢驗的周期、最佳時機及其風險評估提供安全保障。目前，該技術已經應用在常壓立式儲罐底板的腐蝕檢測中¨．2】。常壓立式儲罐底板的腐蝕往往包括均勻腐蝕和局部點腐蝕，均勻腐蝕導致底板均勻減薄，點腐蝕導致局部減薄甚至穿孔。
3、腐蝕生成物的剝落或摩擦、腐蝕產生的氫氣泡的破裂以及表面鈍化膜的破裂等都會產生聲發(fā)射源¨1。與缺陷擴展信號不同的是，腐蝕過程聲發(fā)射信號平均幅值較低，同時罐底板腐蝕聲波的傳播路徑具有不唯一性，可以沿罐底板金屬傳播，也可以沿罐內介質以最短路徑傳播”1。然而，對于大型常壓立式儲罐來說，若罐底板中心區(qū)域存在腐蝕缺陷聲波，無論是沿哪一條路徑傳播，其衰減幅度都很大。因此，如何更為全面的反映儲罐底板的腐蝕狀態(tài)，一直是聲發(fā)射檢測技術應用研究的重點。目前，對于常壓立式儲罐底板腐蝕聲發(fā)射源特性的試驗研究主要有兩種方法。一
4、種是采用掛片的方法，即將金屬試件懸入腐蝕液中，進行局部或全面腐蝕聲發(fā)射檢測，提取聲發(fā)射源信號的特性；另一種是采用直接對裝有介質的模擬儲罐罐壁耦合傳感器的方法，進行在線腐蝕聲發(fā)射檢測。筆者在此基礎上，提出一種新的試驗方法，即將腐蝕源放人裝有水的小型不銹鋼儲罐內，同時將一個傳感器放人罐內水中，并且在靠近罐底的罐壁周圍以陣列方式均布多個傳感器來接收腐蝕AE信號。1試驗研究1．1研究目的通過在罐內水介質中放入傳感器與在靠近罐底的罐壁周圍均布陣列傳感器相結合的方法研究斷鉛AE信號在罐內水中的衰減規(guī)律；對比腐蝕
5、AE信號在不同傳播介質中的特征參量取值范圍及腐蝕規(guī)律；提取放人罐內水中的傳感器在不同腐蝕階段接收到的腐蝕信號波形特性。1．2試驗系統(tǒng)，試驗采用美國聲學物理公司(PAC)的SA—MOS系統(tǒng)，該系統(tǒng)的核心是并行處理PCI總線的PCI-8聲發(fā)射功能卡，傳感器為DP3I型，工作頻率范圍為20—220kHz，40dB增益，耦合劑為真空脂。}戴光，男，1954年12月生，教授，系主任。黑龍江省大慶市，163318。第39卷第6期化工機械705試件選尺寸為咖100mm×200mm×4mm，材料為Q235的鋼管，其
6、j_二部連接PP—R管，使其與空氣接觸，底部焊有法蘭，其中插入一塊材料為9235的盲板并將其固定。在鋼管內部裝入?定量pH值為2的硫酸溶液，并將其放入裝有水的立式儲罐內，持續(xù)進行腐蝕檢測15h。儲罐選取小型常壓立式模擬儲罐。圖1為腐蝕源裝置示意圖。螺紋連接蟬接鋼竹：法、?梅蝕液底板圖1腐蝕源裝置示意圖裝置中傳感器的布置如圖2所示，在距罐底板50ram的罐壁周圍等距離耦合6個傳感器，編號i4～6。；在罐外底板處耦合一個傳感器，編號為7”；在鋼管外壁耦合一一個傳感器，距罐底50ram，編號為8”；在水中
7、與8”傳感器距底板相同高度處放入9。傳感器，并將84、9。傳感器與信號線連接處進行銜封。液向{燈水1i銹鋼、，八儲缶
8、I
9、圖2傳感器的布置2試驗結果分析2．1罐內水中斷鉛AE信號衰減特性在腐蝕檢測試驗開始前，將9。傳感器放人罐內水中距罐底斷鉛位置50ram處，待其穩(wěn)定后，每向上100ram做一點進行罐底斷鉛，每點斷鉛3次，共標定10個點。幅值變化結果見表1。表1斷鉛AE信號幅值隨距離變化表項目信號幅值A／dB距離D／mm50150250350450550650750850950斷鉛次數(shù)I"1l827
10、876807470666259532818l777872676864585538l76737l686459555650平均值8I．378．376．076．371．367．064．360．357．652．7圖3為信號幅值隨距離的變化曲線。該曲線圖3斷鉛AE信號水中衰減曲線表明，由于聲波在水中的傳播存在反射，因此具有回波性，即傳播了一段距離之后出現(xiàn)回波現(xiàn)象(短時高幅值信號)，但曲線整體呈下降趨勢。信號幅值由8IdB衰減到53dB，衰減損失近28dB，平均每100mm衰減2
