石化儲(chǔ)罐缺陷的漏磁檢測系統(tǒng)

王鵬飛

（黑龍江興勝遠(yuǎn)航市政建設(shè)工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150090）

石化儲(chǔ)罐是油品存儲(chǔ)的典型設(shè)備，在生產(chǎn)現(xiàn)場有著廣泛的應(yīng)用。由于儲(chǔ)罐內(nèi)壁與油品中的腐蝕性物質(zhì)長時(shí)間接觸，罐底外壁土壤中又含有大量腐蝕性介質(zhì)，因此儲(chǔ)罐(特別是罐底部分)極易發(fā)生金屬損失，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致罐壁穿孔、油品泄露事故。若泄露發(fā)生在儲(chǔ)罐底部，較難及時(shí)發(fā)現(xiàn)，油品滲入土壤，揮發(fā)出易燃?xì)怏w，便會(huì)給維修帶來極大不便。油品泄露不僅會(huì)造成能源浪費(fèi)、經(jīng)濟(jì)損失，而且嚴(yán)重污染環(huán)境、甚至危及人身安全。因此，世界各國，特別是歐美一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家非常重視石化儲(chǔ)罐的定期檢測和維護(hù)，防患于未然。漏磁法是適用于鐵磁性材料腐蝕的無損檢測方法。其基本原理是通過檢測被磁化工件表面溢出的漏磁信號(hào)，識(shí)別缺陷的尺寸和形狀。通常工件表面沒有缺陷時(shí)，漏磁信號(hào)分布比較均勻，當(dāng)某處存在缺陷時(shí)，由于介質(zhì)導(dǎo)磁率變化，引起磁場分布不均，則磁通會(huì)在缺陷處發(fā)生畸變，通過檢測漏磁信號(hào)的變化，就可判別缺陷的狀態(tài)。

目前的漏磁檢測技術(shù)還無法精確地反映缺陷的幾何尺寸，只能粗略的判別缺陷的狀態(tài)，但是漏磁檢測的速度快，可同時(shí)檢測儲(chǔ)罐底板內(nèi)外表面的缺陷，對(duì)被測物表面的光潔度要求較低，且可隔著一定厚度的絕緣層實(shí)施檢測。

1 漏磁檢測的原理

漏磁檢測是通過檢測被磁化的金屬表面溢出的漏磁通，來判斷缺陷是否存在的無損檢測方法，與磁粉檢測原理相同，其檢測原理如圖所示。一塊表面光滑無裂紋，內(nèi)部無缺陷或夾雜物的鐵磁性材料磁化后，其磁力線在理論上全部通過由鐵磁材料構(gòu)成的磁路，如圖a所示；若存在缺陷，由于鐵磁材料與缺陷處介質(zhì)的導(dǎo)磁率不同，缺陷處的磁阻大，在磁路中可以視為障礙物，則磁通會(huì)在缺陷處發(fā)生畸變，如圖b所示。

畸變磁通分為三部分，一部分穿過缺陷，另外部分經(jīng)過裂紋周圍的鐵磁材料繞過裂紋，其他部分則離開鐵磁材料表面，經(jīng)過空氣或其它介質(zhì)繞過裂紋，即所謂的漏磁通，也就是探頭能檢測到的部分。

漏磁通信號(hào)與缺陷尺寸是對(duì)應(yīng)的，漏磁通的磁場強(qiáng)度與缺陷深度保持近似的線性關(guān)系。同時(shí)，探頭距試件表面的提離值，探頭行進(jìn)速度及探頭處的磁場強(qiáng)度對(duì)檢測結(jié)果亦有影響。漏磁法檢測速度快，探頭靈敏度高，能準(zhǔn)確測出腐蝕區(qū)域，適合大面積高速檢測。同時(shí)，從傳感器得到的漏磁信號(hào)的幅值和波形還受到環(huán)境因素的影響。例如:探頭距試件表面的提離值、探頭行進(jìn)速度、罐壁的磁化強(qiáng)度、導(dǎo)磁率及儲(chǔ)罐底板的剩磁等。在實(shí)際檢測中時(shí)，這些參數(shù)是變化的，它們的改變影響了信號(hào)的幅值和形狀。

漏磁檢測技術(shù)適用于鐵磁性金屬材料，不適用于非鐵磁性金屬。漏磁檢測技術(shù)應(yīng)用于金屬儲(chǔ)罐罐底的檢測，主要是利用漏磁方法和現(xiàn)代信號(hào)分析技術(shù)，對(duì)金屬儲(chǔ)罐底板腐蝕缺陷的漏磁場信號(hào)進(jìn)行檢測與評(píng)價(jià)。通過捕捉和采集這些漏磁場信號(hào)并加以相關(guān)處理與分析，就可以得到有關(guān)儲(chǔ)罐罐底腐蝕狀態(tài)的信息，從而消除儲(chǔ)罐安全隱患，確保儲(chǔ)罐的安全使用。該技術(shù)能對(duì)同時(shí)對(duì)罐底上下表面缺陷同時(shí)進(jìn)行檢測，并可以量化，對(duì)罐底的整體腐蝕狀態(tài)做出評(píng)價(jià)。

2 石化儲(chǔ)罐漏磁檢測系統(tǒng)檢測程序分析

2.1 石化儲(chǔ)罐漏磁檢測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

金屬儲(chǔ)罐罐底漏磁檢測系統(tǒng)應(yīng)包括磁化機(jī)構(gòu)、承載機(jī)構(gòu)（車輪）、信號(hào)接收裝置（傳感器）、定位裝置、穩(wěn)壓電源、數(shù)據(jù)采集模塊、車體框架和計(jì)算機(jī)等幾部分。檢測儀器應(yīng)有實(shí)時(shí)顯示和記錄功能，應(yīng)有覆蓋檢驗(yàn)區(qū)域的足夠通道數(shù)，應(yīng)至少能記錄超過系統(tǒng)檢測閾值的缺陷信號(hào)，同時(shí)還需記錄信號(hào)位置參數(shù)，以便能夠?qū)θ毕葸M(jìn)行準(zhǔn)確定位。磁化機(jī)構(gòu)包括襯鐵、永久磁鐵和防止磨損磁極的鋼板，可將罐底磁化成最佳檢測狀態(tài)。探頭采用霍爾元件傳感器，按有一定檢測覆蓋面積排列，組成無死區(qū)的探測結(jié)構(gòu)。為了提高探測精度，采用足夠彈力的彈性構(gòu)件，使探頭緊貼罐底。定位裝置為固定在行走輪上的光電脈沖式編碼器，每行進(jìn)2毫米向計(jì)算機(jī)發(fā)一次脈沖，啟動(dòng)一次測量，對(duì)各路探頭掃描一次。探頭采集的信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊處理，放大并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)是檢測儀器的核心，用于處理、顯示及存儲(chǔ)檢測結(jié)果。送到計(jì)算機(jī)的信號(hào)，經(jīng)軟件處理為波形曲線實(shí)時(shí)顯示，其橫坐標(biāo)表示位移參數(shù)，縱坐標(biāo)表示腐蝕程度。為便于觀察，也可以用彩色圖或三維圖形顯示，這兩種方式都很直觀，可作為檢測及評(píng)估的依據(jù)。如c圖所示:

C圖

2.2 石化儲(chǔ)罐的漏磁檢測程序

資料審查。對(duì)儲(chǔ)罐的資料審查包括:圖紙審查；檢驗(yàn)資料、歷次檢驗(yàn)報(bào)告及記錄；運(yùn)行記錄及參數(shù)、介質(zhì)、運(yùn)行中的異常情況等；有關(guān)修理或改造的記錄與文件。技術(shù)準(zhǔn)備。根據(jù)現(xiàn)場勘察情況和儲(chǔ)罐的工藝運(yùn)行狀況，制定檢測方案，包括底板編號(hào)，檢測順序，檢測條件等。

檢測條件。罐內(nèi)清洗干凈，所有人孔、排污孔、透光孔全部打開，進(jìn)行通風(fēng)換氣后，在罐內(nèi)進(jìn)行可燃?xì)怏w檢測和含氧量分析，符合標(biāo)準(zhǔn)，方可進(jìn)入罐內(nèi)。

傳感器高度調(diào)節(jié)。傳感器距離儲(chǔ)罐底板表面的高度與檢測結(jié)果的靈敏度有著密切的關(guān)系，所以正確的調(diào)節(jié)傳感器的高度是檢測結(jié)果準(zhǔn)確可靠的必要條件。當(dāng)系統(tǒng)在檢測鐵磁性板時(shí)傳感器高度應(yīng)該被設(shè)置成從傳感器到板間距為1mm。

連接。正確連接傳感器-數(shù)據(jù)采集模塊-計(jì)算機(jī)。接通便攜式計(jì)算機(jī)的電源線和數(shù)據(jù)線。

參數(shù)設(shè)置。設(shè)定必要的硬件參數(shù)與底板設(shè)置。包括傳感器的提離值、采樣率，罐底板的編號(hào)、長寬尺寸、掃描方式等。

標(biāo)定。要保證標(biāo)定板與要檢測的儲(chǔ)罐底板具有相同的材質(zhì)和厚度。讓檢測儀從小的缺陷向大的缺陷方向進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定是檢測儀質(zhì)量控制的一個(gè)非常重要的部分，它的好壞直接關(guān)系到檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。所以在開始檢測之前一定要先標(biāo)定，并且在檢測過程中最好每天至少標(biāo)定一次。

底板編號(hào)。由于儲(chǔ)罐底板是由很多鋼板焊接而成的，在檢測每塊具體的底板之前，必須對(duì)它們進(jìn)行編號(hào)。編號(hào)時(shí)首先要確定儲(chǔ)罐底板的檢測基準(zhǔn)點(diǎn)，這個(gè)檢測基準(zhǔn)點(diǎn)是儲(chǔ)罐底板編號(hào)系統(tǒng)、底板坐標(biāo)系和實(shí)際缺陷位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。

檢測。首先，對(duì)檢測過程做詳細(xì)記錄，包括設(shè)置文件、數(shù)據(jù)文件以及與檢測有關(guān)的任何情況。其次，按照預(yù)先定義掃描模式進(jìn)行掃描檢測在儲(chǔ)罐底板的檢測過程中采用兩種類型的掃描模式，每種掃描模式對(duì)應(yīng)不同的水平板或垂直板的參考點(diǎn)位置不同，有八種掃描方法。這兩種掃描模式是:單向掃描和光柵掃描。最后，在現(xiàn)場進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)返放處理和分析，得出初步的罐底漏磁檢測結(jié)果。若檢測人員對(duì)該檢測結(jié)果有懷疑時(shí)，應(yīng)重新檢測或進(jìn)行超聲復(fù)驗(yàn)。

檢測結(jié)果的評(píng)價(jià)。根據(jù)檢測時(shí)的記錄和數(shù)據(jù)（信號(hào)參數(shù)）的返放分析，對(duì)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的濾波和分段分析，剔除檢測過程中的干擾信號(hào)，對(duì)罐底的有效檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析和評(píng)價(jià)。

3 結(jié)論與展望

利用石化儲(chǔ)罐缺陷的漏磁檢測系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場實(shí)際儲(chǔ)罐底板進(jìn)行腐蝕缺陷漏磁掃描檢測，將達(dá)到工作效率高，檢測結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可以改善檢測人員的工作環(huán)境和減少工作強(qiáng)度，提高檢測的速度和精度，滿足石化企業(yè)現(xiàn)場檢測的要求，具有廣闊的前景。

[1]閆河,沈功田,李邦憲,張亦良.常壓儲(chǔ)罐罐底腐蝕的漏磁檢測與失效分析[J].無損檢測 2006-02-10.