储罐是石油、天然气等产品的重要存储设备，在油气田开发、炼化、储运等领域广泛使用，近年来我国储罐数量迅速增加，而且正朝着大型化方向发展，储罐在运行过程中会受到许多外部以及内部因素的影响，它们的安全性就备受关注，需要对其进行定期检测［１］。目前，储罐的常规检测都需要在停产状态下对其进行清罐、除锈、甚至拆除保温层后进行，而储罐底板声发射在线检测技术能够在不开罐的情况下完成对储罐底板整体腐蚀损伤状态的检测与评价，这就能节省大量因停产造成的损失及检验费用，也是储罐使用单位和检测单位所迫切需要的［２］。
１ 储罐底板声发射在线检测原理
声发射是指材料或结构受外力或内力产生变形或断裂，释放出弹性波的物理现象［３］。声发射检测就是利用声发射源发出的弹性波传播到材料表面时能够引起材料的表面位移，而声发射传感器能够探测到并将材料的机械振动转换为电信号，然后再被放大、处理和记录。储罐底板声发射在线检测是利用储罐中介质的高液位对罐底板造成一定压力，使底板存在泄露或腐蚀等活性缺陷部位发出声发射波，声发射波可以通过罐内介质传播到布置在罐壁底部的声发射探头，探头接收这些信号并经过分析处理系统进行处理，并对罐底板泄露及腐蚀进行整体评价。
２ 试验内容
检测对象是某输油站３＃原油储罐，直径２２ｍ，容积５ｋｍ３，至今已运行近１０年。储罐底板声发射在线检测采用美国物理声学公司（ＰＡＣ）的ＳＡＭＯＳ－３２检测系统，该系统包括４个ＰＣＩ－８采集卡，共３２个声发射输入通道，其输入阻抗为５０Ω，每个通道的响应频率为１～４００ｋＨｚ，最大信号振幅为１００ｄＢ。声发射探头型号为ＤＰ３Ｉ，频率范围３０～６０ｋＨｚ，前置放大器型号１２２４Ｄ。１～７号探头均匀分布于罐壁，距罐底０．８ｍ，如图１所示。
由于储罐底板声发射在线检测直接采用充装的原油提供载荷，故在采集数据前，需将储罐液位升至其最高操作液位的８５％以上，试验高度达到１０．３ｍ。并且在采集时关闭所有进出口阀门，液位静置１２ｈ以上，以保证液位完全静置，消除原油撞击储罐、阀门振动等产生的噪声。液位静置以后，相当于一直处于保压阶段，然后完成采集系统的调试和断铅试验，使每个通道的断铅信号幅值达到要求，再进行数据采集。采集时选择天气状况良好的时间段，尽量避开外界的干扰，且保证每组采集的有效数据在１０ｈ以上，具体加压程序、采集时间如图２所示，采集到两组稳定的数据后进行数据的对比及分析处理。
３ 数据的分析处理
目前，声发射信号的分析与处理方法分为两种。一种是先用简化的特征参数表示声发射信号的特征，然后分析和处理这些特征参数［４］；另外一种是直接存贮和记录声发射信号的波形，对波形进行频谱分析。其中简化波形的特征参数分析法是广泛采用的经典声发射信号分析方法，在声发射检测中广泛使用［５－６］。由于声发射特征参数之间具有一定的相似性，可以利用这些相似性基于距离标准进行计算，将声发射定位信号进行聚类，然后综合有效声发射信号的一些特性，选取合理类数据进行后续处理，罐底板最后的腐蚀评价是基于这些有效声发射信号的活动性统计的［７－８］。
通过比较，选取采集到的更加稳定的一组数据进行处理及分析。其中，典型的特征参数图形如图３所示。
将采集到的原始数据通过初步的滤波、选取等方法进行分析处理后再进行相应的聚类定位分析得到声发射数据的特征及定位图，如图４～９所示。
４ 开罐检测结果
储罐底板声发射在线检测结束后进行开罐常规无损检测，得到储罐底板的真实腐蚀情况，如图１０所示。图中方框处表示补板位置，黑点表示存在腐蚀的位置。
由开罐后的检测结果可以看出整个储罐底板上有６处腐蚀严重程度比较集中的部位，而这些部位基本都能够同在线检测的结果对应上，如图９、１０所示，这证明了此次储罐底板声发射在线检测与开罐检测结果在整体上有较高的一致性。但是，还可以发现二者在储罐底板的局部也存在着一定的偏差，具体表现为在某些部位的声发射信号量较实际腐蚀情况要少一些。
［１］ 戴光．声发射检测技术在中国———庆祝中国机械工程学会无损检测分会成立三十周年［Ｊ］．无损检测，２００８，３０（７）：３８９－３９６．
［２］ 闫河，沈功田，李光海，等．常压储罐底板特性的声发射
检测［Ｊ］．压力容器，２００８，２５（２）：５３－７５．
［３］ ＣＡＲＰＥＳＴＥＲ Ｓ Ｈ．Ｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｐｌａｓｔｉｃ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ７０７５ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ，１９７７，８（１０）：６２９－１６３２．
［４］ ＳＴＯＮＥ Ｄ Ｅ Ｗ，ＤＩＮＧＷＡＬＬ Ｐ Ｆ．Ａｃｏｕｓｔｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＮＤＴ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，１９７７，１０（４）：５１－６２．
［５］ ＢＥＲＴＨＥＬＯＴ Ｊ Ｍ，ＢＥＮ Ｓｏｕｄａ Ｍ．Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｉｇｎａｌｓ ｉｎ ｃｏｎｃｒｅｔｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ，１９９３，１１（１）：１１－１８．
［６］ ＫＡＭＡＬＡ Ｇ，ＨＡＳＨＥＭＩ Ｊ，ＢＡＲＨＯＲＳＴ，ｅｔ ａｌ． Ｄｉｓｃｒｅｔｅ－ｗａｖｅｌｅｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｄｕｒｉｎｇ ｆａｔｉｇｕｅ ｌｏａｄｉｎｇ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，２００１，２０（３）：２２２－２３８．
［７］ 林明春，辛爱华，高金杰，等．罐底声发射在线检测及其可靠性验证［Ｊ］．油气储运，２０１０，２９（１０）：７７６－７７９．
［８］ ＧＯＤＩＮ Ｎ，ＨＵＧＵＥＴ Ｓ，ＧＡＥＲＴＮＥＲ Ｒ．Ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ｏｆ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｉｇｎａｌｓ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｅｎｓｉｌｅ ｔｅｓｔｓ ｏｎ ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｇｌａｓｓ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｕｓｉｎｇ ｓｕｐｅｒｖｉｓｅｄ ａｎｄ ｕｎｓｕｐｅｒｖｉｓｅｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒｓ［Ｊ］．ＮＤＴ ＆ ＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００，３７（４）：253-264
朱建伟１，杨宏宇１，王维斌１，康叶伟２，邵长金３，周广刚３，朱子东１，庞笑１
（１．中国石油管道沈阳龙昌管道检测中心，沈阳 １１００３１；２．中国石油管道科技研究中心，廊坊 ０６５０００；３．中国石油大学（北京），北京１０２２４９）
鹏翔新闻
