大型储罐底板腐蚀浸入式声学检测方法实验研究

发布时间：2020-06-01 23:17

【摘要】：储罐是石化行业中原油储备的主要设备,而近年来随着石油化工行业的快速发展和社会各行业对能源的需求日益增加,因此储罐的数量急剧增加,储罐的尺寸朝着更加大型化的方向设计。由于储罐的整体结构和工作环境的原因导致储罐底板最易发生腐蚀损伤,而一旦石油储罐由于底板发生腐蚀穿孔、裂纹扩展及破裂导致发生泄露或者爆炸等意外事故,这将造成巨大的经济损失和安全危害。然而,现有的罐壁式声发射检测方法对大型储罐的检测存在检测盲区。因此,为了准确地知晓储罐底板的腐蚀严重程度,而设计一种能够对在役大型储罐底板全域检测的移动式全覆盖声发射检测方法,具有重要意义。本文的主要研究内容概括如下:(1)综述在役储罐的罐底板腐蚀的声学检测技术的国内外研究现状,详细探讨了声发射检测技术对在役储罐的底板腐蚀检测的检测原理和技术优势以及存在的问题,并基于现有的实验条件、技术和方案判定论文内容的可行性,制定论文研究内容,明确论文的研究路线;(2)储罐底板浸入式声学检测方法的可行性实验研究,通过对储罐底板腐蚀的原因及机理分析、罐底腐蚀声信号特性研究和罐底腐蚀声信号传播途径的研究,全面地掌握储罐底板腐蚀的环境情况和腐蚀声信号的特征。并进行模拟储罐底板声信号在不同传播路径中的特性实验,从实验结果可知仅通过罐内介质传播的声发射信号衰减程度更小,声源特征保留程度更高。说明在役大型储罐底板腐蚀的浸入式声学检测具有较高的准确性和可行性;(3)本文提出了一种基于时延估计的十字型小基阵平面定位算法。再分别对基于四元十字阵列和五元十字阵列的声源定位方法做出理论推导和对比分析,并对影响方位角估计和测距估计精度的因素做出分析。分析发现当时延方差、阵元间距和声速一定时,四元十字定位算法的测距方差分别与测距r和方位角φ有关,而方位角方差仅与方位角φ有关,与测距r无关。而五元十字定位算法的测距方差仅与测距r有关与方位角φ无关,方位角方差与方位角φ和测距r均无关;(4)分别利用四元十字和五元十字两种小基阵进行了模拟储罐底板声源的定位测试实验,实验结果表明,从测距精度看,四元十字算法的性能明显低于五元十字,并且会受到声源角度的影响,特别是在45°时,四元十字算法不适合用于声源定位,从测向精度来看,两种定位算法均具有较高的测向精度,但是四元十字算法的测向精度会受到声源角度的影响,并且实验结果与定位算法误差的数学分析结果相一致,因此选择五元十字算法作为浸入式声源定位算法;(5)为了解决大型储罐底板存在检测盲区的问题,提出了一种大型储罐底板腐蚀浸入式移动声学全域检测方法。并为实现该方法,设计了一种浸入式自动声学检测仪,该检测仪的整体结构主要分为机体结构、运动机构、检测机构和回收装置四个部分,为保证在役储罐的检测安全,还对检测仪进行了整体的防爆密封设计。
【图文】：

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图 1.1 储罐底板腐蚀声发射检测示意图完毕后，通过后续的信号处理、声源定位和储罐底检测储罐给出有效的维修指导建议。储罐底板腐蚀声图 1.2 储罐底板腐蚀声发射检流程示意图射技术的优势声发射在线检测技术得到了迅速的发展，这与该技是能在储罐在役加载的情况下进行动态监测。储罐

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图 1.2 储罐底板腐蚀声发射检流程示意图储罐声发射技术的优势年来，储罐声发射在线检测技术得到了迅速的发展，，这与该技术的自身特的。其特点是能在储罐在役加载的情况下进行动态监测。储罐声发射技术唯一一种能对大型常压储罐底板腐蚀与泄露进行在线检测的无损检测技术都已得到了大量应用与验证。声发射检测技术在许多方面不同于其它常规，在储罐底板的腐蚀与防护和常规检测中声发射检测技术的优点主要表现1）储罐声发射检测方法是一种动态的检测方法，声发射传感器检测到的储罐底板的腐蚀声源或者泄露声源，而不需要声发射检测仪来提供；2）声发射检测技术是一种在线检测技术，因此在储罐的检测中，声发射于涡流、超声和漏磁等无损检测技术需要储罐停工、倒罐和清罐后才能进。声发射检测技术大幅度地缩短了检测时间和降低了检测成本；3）储罐声发射检测技术可实时地为储罐管理人员，提供储罐存在的损伤的变化、时间的推移、温度的变化等因素而发生变化的信息，这为储罐的提供了有效检测手段；
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE988

【参考文献】