聲發(fā)射技術(shù)對在用天然氣儲(chǔ)罐的檢驗(yàn)及分析

宋鵬

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

關(guān)鍵詞：開罐檢驗(yàn)；天然氣儲(chǔ)罐；聲發(fā)射技術(shù)檢驗(yàn)

1 背景

沈陽燃?xì)庥邢薰粳F(xiàn)有8座1000m3天然氣球形儲(chǔ)罐（以下簡稱球罐）均正常使用，總儲(chǔ)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(yàn)檢疫總局下發(fā)壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則（TSG R7001-2013）中的相關(guān)規(guī)定，沈陽特種設(shè)備檢測研究院（以下簡稱特檢院）對8個(gè)球罐進(jìn)行安全狀況評定后，確定檢驗(yàn)周期為3年。由于8個(gè)球罐在日常使用中，起到調(diào)峰保壓的作用，均屬于在用儲(chǔ)罐，若采用開罐檢驗(yàn)方法，就必須停產(chǎn)，而且在檢罐過程中，也會(huì)造成一定的檢驗(yàn)缺陷。經(jīng)與特檢院技術(shù)人員研究確認(rèn)后，2012年11月10日，首次利用聲發(fā)射技術(shù)對球罐進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果合格。

2 開罐檢驗(yàn)及對在用儲(chǔ)罐的檢驗(yàn)缺陷

2.1 沈陽燃?xì)庥邢薰緦υ谟脙?chǔ)罐進(jìn)行開罐檢驗(yàn)的方法

2.1.1 前期準(zhǔn)備：按照檢驗(yàn)周期，由技術(shù)部上報(bào)開罐檢驗(yàn)申請，申請確認(rèn)后，由生產(chǎn)調(diào)度部根據(jù)實(shí)際情況確定檢驗(yàn)時(shí)間，特檢院技術(shù)人員出具檢驗(yàn)方案，方案確認(rèn)后，技術(shù)部將檢驗(yàn)方案分送給儲(chǔ)配站、生產(chǎn)調(diào)度部、安全管理部等職能部門，儲(chǔ)配站工作人員依據(jù)檢驗(yàn)方案上報(bào)一定數(shù)量的檢驗(yàn)材料。

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

2.2 對在用儲(chǔ)罐開罐檢驗(yàn)的缺陷

2.2.1 影響生產(chǎn)：對在用儲(chǔ)罐開罐檢驗(yàn)，儲(chǔ)罐在檢驗(yàn)過程中必須停用，由于檢驗(yàn)時(shí)需要在儲(chǔ)罐內(nèi)外搭設(shè)腳手架，檢驗(yàn)后，還要將腳手架拆除，根據(jù)檢驗(yàn)方案及實(shí)際檢驗(yàn)情況，單個(gè)儲(chǔ)罐檢驗(yàn)需10～15天。這就需要生產(chǎn)單位提前做好排產(chǎn)計(jì)劃，將儲(chǔ)罐停用損失降到最小。

2.2.2 能源、人員浪費(fèi)：采用開罐檢驗(yàn)，開罐前，無法排盡的天然氣只能利用點(diǎn)火塔燃燒掉；檢驗(yàn)過程中用氮?dú)膺M(jìn)行置換，消耗的氮?dú)饬浚还摅w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(yàn)安全順利完成，在前期準(zhǔn)備和檢驗(yàn)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(chǔ)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(shí)，易造成罐體內(nèi)部劃傷，影響檢驗(yàn)結(jié)果。

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

3 聲發(fā)射技術(shù)檢驗(yàn)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(dòng)源發(fā)出的聲波通過空氣介質(zhì)傳入接收機(jī)構(gòu)。在儲(chǔ)罐檢驗(yàn)過程中，儲(chǔ)罐作為振動(dòng)源若當(dāng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或承受載荷時(shí)，會(huì)以應(yīng)力波的形式向外釋放能量，應(yīng)力波傳播到接收機(jī)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(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后再被放大、處理和記錄，通過對所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)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(yàn)過程

2012年11月10日，沈陽燃?xì)庥邢薰臼状卫寐暟l(fā)射技術(shù)對兩臺(tái)球罐進(jìn)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(yàn)方案進(jìn)行了論證，技術(shù)部在上報(bào)檢驗(yàn)申請時(shí)，兩臺(tái)球罐共申請檢驗(yàn)時(shí)間為五天（包括前期準(zhǔn)備時(shí)間）。由于入冬后調(diào)峰壓力較大，經(jīng)生產(chǎn)調(diào)度部確認(rèn)后，定于11月10日、11日兩天進(jìn)行聲發(fā)射檢測。技術(shù)部將檢驗(yàn)方案分送給儲(chǔ)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(yàn)方案，不會(huì)造成材料消耗，即儲(chǔ)配站工作人員不用上報(bào)檢驗(yàn)材料。

（2）11月8日，由特檢院檢驗(yàn)人員在兩臺(tái)球罐外壁搭設(shè)腳手架，并在一臺(tái)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(gè)過程持續(xù)兩天時(shí)間完成。

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

（4）11月10日上午9點(diǎn)半，進(jìn)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(jià)方法（GB/T18182-2012）的要求，并結(jié)合球罐現(xiàn)場的實(shí)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(fù)上述過程，降壓到初始狀態(tài)。

（5）11月10日中午12點(diǎn)，一臺(tái)球罐檢驗(yàn)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(tái)球罐上。

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

5 對在用儲(chǔ)罐聲發(fā)射檢驗(yàn)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(hào)，同時(shí)聲發(fā)射信號(hào)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(yàn)更早的發(fā)現(xiàn)故障。

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

6 聲發(fā)射技術(shù)檢驗(yàn)的適宜范圍

6.1 聲發(fā)射技術(shù)檢驗(yàn)需對儲(chǔ)罐進(jìn)行兩次加壓循環(huán)過程，對于暫時(shí)停用的儲(chǔ)罐，若不考慮檢驗(yàn)時(shí)間，開罐檢驗(yàn)更適合。

6.2 企業(yè)在選擇檢驗(yàn)方法時(shí)，應(yīng)全面考慮各項(xiàng)成本費(fèi)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(rèn)缺陷，而不能直觀分析出缺陷對儲(chǔ)罐運(yùn)行的危害程度，因此，對于已投運(yùn)年限較長的儲(chǔ)罐，經(jīng)聲發(fā)射技術(shù)檢測出缺陷后，還要進(jìn)一步開罐確認(rèn)缺陷具體情況。即聲發(fā)射技術(shù)檢驗(yàn)投產(chǎn)年限較短的儲(chǔ)罐更適合。

參考文獻(xiàn)

[1]TSG R7001-2013.壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則[S].

[2]NB/T47013.9-2012.承壓設(shè)備無損檢測標(biāo)準(zhǔn)[S].

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