常壓儲罐罐底腐蝕聲發射檢測去噪方法分析

尚普顯

（中韓(武漢)石化，湖北 武漢 430082）

作為無損檢測方法，聲發射檢測技術在很多行業得到了重要應用，如石油化工、電力、地質勘探以及航空航天等。其中聲發射在石油化工領域的應用主要體現在罐底腐蝕檢測、管道泄漏檢測、壓力容器裂紋檢測等。相較于過去的超聲波、漏磁等檢測，聲發射罐底腐蝕檢測應用具有顯著的優勢。聲發射檢測技術使用“被動聽聲”的方法，對儲罐底板的腐蝕信號進行在線監測，從而明確罐底板腐蝕情況，這種檢測方法靈敏度較高，同時還可以將早期開裂現象、腐蝕活性缺陷快速準確的檢測出，檢測過程中不用停產、開罐、倒罐等，還可以保證100%的對儲罐底部開展迅速的檢測。規格為50 米的儲罐整個檢測周期為一天，通過對檢測結果的分析可知儲罐的使用狀態，從過去的定期檢測轉變為當下的狀態檢測，這種檢測方法的使用一方面降低了人工成本，另一方面也縮短了檢測時間。在當前形勢下，大型常壓儲罐底板腐蝕在線檢測與評估作業中常常用到聲發射檢測技術，但是值得注意的是儲罐聲發射檢測方法應用過程中對背景噪聲比較敏感，例如射頻干擾、電磁干擾、儲罐內化學反應等產生的噪聲均會對聲發射檢測產生影響，嚴重情況下還可能導致腐蝕信號的丟失，進而使得后期的判斷出現問題[1-3]。

1 過程去噪

1.1 時間選擇

通過實踐研究發現，白天罐區周圍有施工、設備運行、車輛等情況的發生，因此對于現場儲罐聲發射檢測來說，因受上述因素噪聲的影響導致采集的信號中會有大量的噪聲，而晚上這種情況會明顯降低。例如在太陽照射情況下，罐壁的兩面會受到不同的光照，導致罐壁受熱不均衡，從而會產生熱應力，在熱脹冷縮的影響下應力波隨之產生；另外外加熱盤管夾套上會出現滑動膨脹節，當周圍環境溫度產生變化時，它會產生長時間不連續的突發型聲發射信號；儲罐內的介質（如油品）出現受熱不均勻，液體產生熱對流，其與罐壁、內加熱盤管等會出現摩擦，其產生的噪聲會對聲發射檢測產生影響[4]。

1.2 雙層傳感器的設置

當對儲罐進行聲發射檢測時，多個干擾因素的存在會產生噪聲，從而干擾罐底聲發射檢測信號，如下落的雜物、振動的抗風圈、頂板和壁板所受的腐蝕、因受熱不均而產生的應力波、罐頂油品的滴落聲等。雙層傳感器進行相關設置就可以去除噪聲，如圖1 所示。第一，第一圈傳感器貼近罐底板，距離底板0.2-0.5m，其高度的設置應當保證大于罐底沉積物的高度；第二，可以設置成3-5 米的第二圈傳感器高度，在縱向方向上同第一圈傳感器等距離錯落開。錯開方式應當在保證最大覆蓋范圍的前提下與通道的數量相同，特別是針對大型儲罐來說有效的降低通道數[5]。

圖1 儲罐底板檢測雙層傳感器布置示意圖

第二層護衛傳感器會第一時間接收上層的聲發射，因而可以通過信號到達的時間來去除頂板和壁板背景所產生的噪聲干擾，這樣一來可以有效確保第一圈傳感器所接收的信號是來自底板腐蝕缺陷。

1.3 金屬板附傳感器

自然風雪、大風以及儲罐周圍的機械振動等都會產生極大的環境噪聲，這些噪聲會對聲發射檢測信號產生干擾。專家認為可以通過在儲罐邊緣放一塊金屬板，且保證金屬板與罐底材料相同，同時可以在金屬板上安裝聲發射傳感器并將聲發射采集系統安裝接入其中，如圖2 所示。周圍的噪聲是金屬板傳感器的主要信號采集對象，采集之后對其進行詳細分析，最終可以將環境噪聲的頻率、幅度范圍分辨出，進而在主傳感信號上將其消除。在檢測分析過程中，必須盡可能地將背景噪聲所產生的干擾信號降到最低，以保證聲發射檢測的有效性，提高檢測結果的準確度[6]。

圖2 儲罐底板檢測金屬板附加傳感器布置示意圖

2 檢測儀器設置去噪

2.1 設置閾值

工作人員可以對聲發射信息采集閾值進行設置，這樣一來可以對噪聲進行有效的控制。為了有效降低背景噪聲對聲發射檢測結果的影響，可以設置合理的閾值電壓，這也被稱之為門限電壓，以dB 表示。1μV 表示聲發射檢測中傳感器輸出的電壓信號，即1μV 為0dB，可以篩選出高于或低于閾值的電壓噪聲。另外閾值電壓又可分為兩種，其分別為固定閾值和浮動閾值，如圖3 所示。一般情況下，結合背景噪聲的整體水平，通過固定閾值的設定就可以起到很好的去噪效果。另外有時背景噪音大且隨著時間的變化會有波動的情況，浮動閾值的設定是最好的選擇，通過設置浮動閾值可以降低噪聲起伏對檢測的影響，有效的保證檢測結果的準確性[7]。

圖3 固定閾值和浮動閾值去噪

2.2 濾波器

在聲發射檢測作業中，可以在檢測電路中設置濾波器，以有效降低噪聲的影響。濾波器工作頻率的設置可以根據背景噪聲、材料本身發射頻率來確定。通常情況下標準的劃分是以濾波器幅頻特性進行的，可以將其分為以下四種：高通、低通、帶通、帶阻四種濾波器。帶通濾波器使用時首先需要確定工作頻率，進而才可以對頻率窗口寬度進行相應的確定，也稱為相對寬度。當相對寬度多大時，外界噪聲容易通過，那么濾波作用也就消失了；當相對寬度過小時，采集到的聲發射信號少，那么檢測的靈敏度也隨之降低[8-9]。

3 結語

常壓儲罐底板聲發射在線檢測技術應用過程中，不用開罐就可以對罐底腐蝕情況進行檢測，是當前應用較為廣泛的無損檢測技術。通過降低或者是去除噪聲對檢測信號的影響，可以極大的提升檢測結果的準確性。結合上述分析可以從檢測程序的設置、檢測時間的選擇、閾值的設定、濾波器的選擇等多方面來降低噪聲影響。