聲發(fā)射技術(shù)對在用天然氣儲罐的檢驗及分析

宋鵬

摘 要：開罐檢驗是天然氣儲罐一直沿用的檢罐方法，但它對在用天然氣儲罐檢驗時，會造成影響生產(chǎn)、浪費能源、降低安全等缺陷。文章介紹了聲發(fā)射技術(shù)檢驗方法及利用聲發(fā)射技術(shù)順利檢驗在用天然氣儲罐的實際過程，并著重分析了利用聲發(fā)射技術(shù)檢驗在用天然氣儲罐的優(yōu)勢及聲發(fā)射技術(shù)檢驗的適宜范圍。

關(guān)鍵詞：開罐檢驗；天然氣儲罐；聲發(fā)射技術(shù)檢驗

1 背景

沈陽燃氣有限公司現(xiàn)有8座1000m3天然氣球形儲罐（以下簡稱球罐）均正常使用，總儲氣能力為6.4×104m3。由于球罐屬于壓力容器，依據(jù)國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局下發(fā)壓力容器定期檢驗規(guī)則（TSG R7001-2013）中的相關(guān)規(guī)定，沈陽特種設備檢測研究院（以下簡稱特檢院）對8個球罐進行安全狀況評定后，確定檢驗周期為3年。由于8個球罐在日常使用中，起到調(diào)峰保壓的作用，均屬于在用儲罐，若采用開罐檢驗方法，就必須停產(chǎn)，而且在檢罐過程中，也會造成一定的檢驗缺陷。經(jīng)與特檢院技術(shù)人員研究確認后，2012年11月10日，首次利用聲發(fā)射技術(shù)對球罐進行檢測，檢測結(jié)果合格。

2 開罐檢驗及對在用儲罐的檢驗缺陷

2.1 沈陽燃氣有限公司對在用儲罐進行開罐檢驗的方法

2.1.1 前期準備：按照檢驗周期，由技術(shù)部上報開罐檢驗申請，申請確認后，由生產(chǎn)調(diào)度部根據(jù)實際情況確定檢驗時間，特檢院技術(shù)人員出具檢驗方案，方案確認后，技術(shù)部將檢驗方案分送給儲配站、生產(chǎn)調(diào)度部、安全管理部等職能部門，儲配站工作人員依據(jù)檢驗方案上報一定數(shù)量的檢驗材料。

2.1.2 檢驗過程：在現(xiàn)場滿足安全條件后，由儲配站工作人員將球罐中儲存的氣體排放出去，再對球罐進行氣體置換，置換結(jié)束符合要求后，由特檢院檢驗人員在球罐內(nèi)外壁搭設腳手架，對球罐進行全面檢測，檢測合格后，去除腳手架，封罐，做氣密性試驗，最后由儲配站工作人員重新進行氣體置換并充入天然氣保證正常使用。為保證檢驗安全完成，檢驗全程必須有沈陽燃氣有限公司及特檢院安全管理人員監(jiān)督檢查。

2.2 對在用儲罐開罐檢驗的缺陷

2.2.1 影響生產(chǎn)：對在用儲罐開罐檢驗，儲罐在檢驗過程中必須停用，由于檢驗時需要在儲罐內(nèi)外搭設腳手架，檢驗后，還要將腳手架拆除，根據(jù)檢驗方案及實際檢驗情況，單個儲罐檢驗需10～15天。這就需要生產(chǎn)單位提前做好排產(chǎn)計劃，將儲罐停用損失降到最小。

2.2.2 能源、人員浪費：采用開罐檢驗，開罐前，無法排盡的天然氣只能利用點火塔燃燒掉；檢驗過程中用氮氣進行置換，消耗的氮氣量；罐體上的閥門、人孔開閉過程，均易造成螺栓、墊片、閥門等的損壞，這些都是能源損失。而為保證檢驗安全順利完成，在前期準備和檢驗過程中所有人員必須現(xiàn)場監(jiān)督。

2.2.3 損傷罐體：由于儲罐一般較高（球罐直徑為12米），人孔部分較小，在罐體內(nèi)部搭接、拆除腳手架時，易造成罐體內(nèi)部劃傷，影響檢驗結(jié)果。

2.2.4 易出危險：儲罐內(nèi)腳手架的搭設及對儲罐內(nèi)壁檢驗，均是在密閉空間作業(yè)，且儲罐內(nèi)通風不良、光線昏暗，易出現(xiàn)危險。

3 聲發(fā)射技術(shù)檢驗的原理

聲發(fā)射檢測是無損檢測中的一種，利用的是聲音傳播原理，即振動源發(fā)出的聲波通過空氣介質(zhì)傳入接收機構(gòu)。在儲罐檢驗過程中，儲罐作為振動源若當內(nèi)部的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或承受載荷時，會以應力波的形式向外釋放能量，應力波傳播到接收機構(gòu)的表面，引起可以用聲發(fā)射傳感器探測的表面位移，這些探測器將機械振動轉(zhuǎn)換為電信號，然后再被放大、處理和記錄，通過對所得到的數(shù)據(jù)進行分析，最終評定聲發(fā)射源的參數(shù)性質(zhì)。

4 利用聲發(fā)射技術(shù)檢驗過程

2012年11月10日，沈陽燃氣有限公司首次利用聲發(fā)射技術(shù)對兩臺球罐進行檢測，檢測結(jié)果合格。主要過程如下：

（1）由于已與特檢院技術(shù)人員就聲發(fā)射檢驗方案進行了論證，技術(shù)部在上報檢驗申請時，兩臺球罐共申請檢驗時間為五天（包括前期準備時間）。由于入冬后調(diào)峰壓力較大，經(jīng)生產(chǎn)調(diào)度部確認后，定于11月10日、11日兩天進行聲發(fā)射檢測。技術(shù)部將檢驗方案分送給儲配站、生產(chǎn)調(diào)度部、安全管理部等職能部門。由于根據(jù)檢驗方案，不會造成材料消耗，即儲配站工作人員不用上報檢驗材料。

（2）11月8日，由特檢院檢驗人員在兩臺球罐外壁搭設腳手架，并在一臺球罐外表面均勻放置傳感器用于接收數(shù)據(jù)。安裝部位先打磨露出金屬光澤，再涂上耦合劑，最后用磁性夾具將傳感器牢固固定。由于入冬后天氣原因，整個過程持續(xù)兩天時間完成。

（3）11月10日上午8點，進行聲發(fā)射系統(tǒng)調(diào)試過程：將傳感器與檢測設備連接，依據(jù)承壓設備無損檢測標準（NB/T47013.9-2012）進行系統(tǒng)靈敏度的校準、系統(tǒng)源定位的校準、背景噪音測量等方面調(diào)試，合格后進行檢測試驗。

（4）11月10日上午9點半，進行球罐檢測：按照金屬壓力容器聲發(fā)射檢測及結(jié)果評價方法（GB/T18182-2012）的要求，并結(jié)合球罐現(xiàn)場的實際情況（球罐中有1.2MPa壓力的天然氣），對球罐采取兩次加壓循環(huán)過程。利用CNG槽車對球罐充氣升壓，在10～30min內(nèi)，使壓力從1.2MPa勻速上升至1.45MPa，穩(wěn)壓30min以上。將球罐中壓力降回到1.2MPa，重復上述過程，降壓到初始狀態(tài)。

（5）11月10日中午12點，一臺球罐檢驗完成，檢測結(jié)果滿足要求。檢測人員又將已檢球罐上的傳感器放置在另一臺球罐上。

（6）11月10日下午3點，開始按同樣步驟對另一臺球罐進行檢測，晚7點，檢測完成，另一臺球罐也滿足要求。

5 對在用儲罐聲發(fā)射檢驗的優(yōu)勢

5.1 可靠性高：由于聲發(fā)射傳感器能接收到非常微弱的信號，同時聲發(fā)射信號的高頻特性，排除了很多環(huán)境噪聲，使得聲發(fā)射能比開罐檢驗更早的發(fā)現(xiàn)故障。

5.2 無需開罐：由于聲發(fā)射檢驗只需在罐體外部放置傳感器，即可進行檢驗，因此檢驗時間2～3天即可完成，對在用儲罐不需要停用，不會造成能源、材料浪費，罐體內(nèi)部劃傷，安全性更高。

6 聲發(fā)射技術(shù)檢驗的適宜范圍

6.1 聲發(fā)射技術(shù)檢驗需對儲罐進行兩次加壓循環(huán)過程，對于暫時停用的儲罐，若不考慮檢驗時間，開罐檢驗更適合。

6.2 企業(yè)在選擇檢驗方法時，應全面考慮各項成本費用后，選擇最適宜方法檢測。

6.3 由于聲發(fā)射檢測只能通過測量結(jié)果定性定量的確認缺陷，而不能直觀分析出缺陷對儲罐運行的危害程度，因此，對于已投運年限較長的儲罐，經(jīng)聲發(fā)射技術(shù)檢測出缺陷后，還要進一步開罐確認缺陷具體情況。即聲發(fā)射技術(shù)檢驗投產(chǎn)年限較短的儲罐更適合。

參考文獻

[1]TSG R7001-2013.壓力容器定期檢驗規(guī)則[S].

[2]NB/T47013.9-2012.承壓設備無損檢測標準[S].

[3]GB/T18182-2012.金屬壓力容器聲發(fā)射檢測及結(jié)果評價方法[S].endprint