基于风险与声发射检测数据分析的储罐底板腐蚀剩余寿命预测方法研究

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储罐底板声发射安全检测技术研究

李忠红
（中国石油化工股份有限公司管道储运分公司潍坊输油处，山东潍坊２６１０２１）
摘要：简单介绍了声发射检测原理及声发射源定位方法，并且采用声发射检测技术，对５ ×１０ＩＴＩ。常压储罐底板进行了声发射
在线检测，在对储罐进行资料审查和现场勘察的基础上制定了声发射检验方案，确定了传感器数量、安装位置并调试了检测仪
文章编号：１００７ — ７３２４（２０１３）０４－００５９ — ０４
ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎＡｃｏｕｓｔｉｃＥｍｉｓｓｉｏｎＳｅｃｕｒｉｔｙｅｔＤｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＳｔｏｒａｇｅＴａｎｋＢｏｔｔｏｍ
ｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈｅｒｅｉＳｓｌｉｇｈｔｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｃｃｕｒｒｅｄｉｎｔｈｅｂｏｔｔｏｍｗｉｔｈｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄｐｈｅｎｏｍｅｎａａｔｓｏｍｅｌｏｃａｌａｒｅａ．Ｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｎｇｔｈｅｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｗｉｔｈｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｐｅｎｉｎｇｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｏｆｔａｎｋｂｏｔｔｏｍａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｄｄａｔａ，ｉｔｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｄａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｍｏｎｉｔｏｒａｎｄｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｓａｆｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｓｔｏｒａｇｅｔａｎｋ．

储罐沉降监测及其对腐蚀声发射检测信号的影响研究

储罐沉降监测及其对腐蚀声发射检测信号的影响研究发布时间：2021-07-12T16:02:44.587Z 来源：《科学与技术》2021年8期作者：王懋翔[导读] 大型储罐对于石油工业的重要性不言而喻，不过屡次发生的安全事件王懋翔中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司浙江宁波 315000摘要：大型储罐对于石油工业的重要性不言而喻，不过屡次发生的安全事件，引起了人们对储罐安全问题的强烈重视，对储罐设施的安全性、可靠性也提出了越来越高的要求。

储罐的沉降和底板腐蚀会影响储罐的正常运作，如何有效地对储罐管理并做好储罐安全防护工作一直是石油化工行业面临的一大难题。

罐周不均匀沉降对储罐的破坏最严重，会引起壳体的径向变形以及罐壁与底板的角焊缝和罐底边缘板应力增大，应力的变化会导致罐底板腐蚀速率的变化，通常利用声发射技术检测储罐底板的动态缺陷。

根据《立式圆筒形钢制焊接油罐操作维护修理规程》（SY/T5921-2017）有关规定：无环墙时罐周每3m弧长内任意两点的高差不应大于12mm。

但在现场测试过程中发现，大型储罐相邻测点之间的高程差经常会大于12mm，如果这些隐患不能被巡检人员及时发现，可能会影响储罐的正常运行。

关键词：储罐沉降监测;声发射检测;影响;引言随着我国经济建设发展，大型储罐在石油、化工等领域得到应用，为了便于运输和装卸，大多数储罐建造在浙江、上海等沿海软土地区[3、4]。

软土地基承载力差、压缩性大，建造在这些地区的储罐极易发生整体均匀沉降、整体倾斜沉降和罐周不均匀沉降，其中大型储罐不均匀沉降，发生的概率通常远小于其他分量，但其对储罐造成的危害却是最严重的，国内外的大量储罐工程事故分析显示，储罐不均匀沉降是造成储罐破坏的主要原因[5]。

储罐破坏将导致重大经济损失和环境污染，造成工业生产中断。

为了确保储罐安全有效运行，对储罐的不均匀沉降监测就显得尤为重要。

1储罐底板腐蚀检测的定性与定量分析当前，我国大型储罐一般采用比较成熟的开罐检测技术作为安全管理的定量评价方法，能够针对储罐的缺陷和安全失效问题进行全方位的检测，而且检验结果直观、准确。

声发射技术在罐底腐蚀检测中的应用与研究_张涛

处实际环境的差异及各罐自身特性有关。
储罐声发射信号量随时间变化的曲线，并分析了信
由现场经验及初步分析可得，白天噪声产生的号量变化的趋势；结果表明白天总体噪声水平较高，
潜在原因有以下几个：
信号量随时间变化起伏较大，而夜间的总体噪声水
（ 1）太阳照射局部罐壁，罐壁和罐顶本身由于平较低，声发射信号量表现平稳，更加符合实际的罐
1． 3 × 104 0． 2 × 104 0． 5 × 104 0． 2 × 104
29． 0 % 8． 7 % 16． 2 % 22． 0 %
图 1 各储罐相同时段检测所得 hit 数量随时间变化曲线
第7 期
张涛，李一博等：声发射技术在罐底腐蚀检测中的应用与研究
1051
图 1 为各输油站储罐在相同时段内检测所得 hit 数量随时间变化曲线，从图 1 中可以更加直观的看出信号量在每一小时的分布情况，其中横轴为时间坐标，纵轴坐标为检测到的声发射 hit 数，其含义是在每个小时内声发射信号的累积量。
受热不均匀产生热应力，各处膨胀变形或收缩变形底腐蚀表现；通过对比白天、夜间的罐底腐蚀定位结
不一致，热应力不均使罐壁本身产生大量应力波，这果，推荐在 22∶ 00 至次日凌晨 4∶ 00 的区间内进行检
也可能产生声发射信号进而干扰到声发射对于腐蚀测。并且声发射罐底腐蚀检测结果的这种白天夜间
信号的测量。
表 3 各罐 hit 数汇总表
储罐编号
白天单位时间夜间单位时间夜间 /白天单位 hit 数（个 /小时） hit 数（个 /小时）时间 hit 数比值
丹东 4#罐丹东 1#罐秦皇岛 2#罐郑州 FRT0212 罐
4． 6 × 104 2． 3 × 104 2． 8 × 104 0． 9 × 104

储罐罐底腐蚀声发射信号模式识别研究的开题报告

储罐罐底腐蚀声发射信号模式识别研究的开题报告
一、选题背景
储罐是储存化学品、石油、气体等大型设备，其安全性对保障生产
和人民生命财产安全至关重要。

然而，储罐长期受到腐蚀的影响，被认
为是导致事故的主要原因之一。

其中，罐底腐蚀是最严重的腐蚀形式之一，由于其难以检测和维修，常常导致灾难性的事故。

为了保证储罐的安全运行，需要对储罐罐底腐蚀进行检测和识别。

声发射技术作为一种无损检测方法，被广泛应用于储罐底部腐蚀的检测。

然而，如何对声发射信号进行有效的模式识别，仍然是一个具有挑战性
的问题。

因此，选取储罐罐底腐蚀声发射信号模式识别为研究课题，具有重
要的理论和实际意义。

二、研究内容
基于声发射技术，构建储罐罐底腐蚀声发射信号采集系统，采集储
罐罐底的声发射信号。

开展信号处理分析，探究声发射信号的特征和规律，选择合适的信
号处理方法，提取信号的特征参数。

采用机器学习算法，建立声发射信号模式识别模型，识别不同程度
的腐蚀情况，并进行模型测试和优化。

三、研究意义
储罐罐底腐蚀声发射信号模式识别技术的实现，可以实现对储罐罐
底腐蚀的及时检测、准确判断、快速诊断和有效预警，有助于提高储罐
的安全性和经济性，防止灾难性事故的发生。

同时，该研究的结果也可
以为其他无损检测领域提供参考和借鉴，具有较好的推广和应用前景。

基于ga-bp网络的声发射检测储罐底板腐蚀评价

Measurement Control Technology and Instruments
基于GA-BP网络的声发射检测储罐底板腐蚀评价
刘琪华'，张世杰2 (1.天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津300072； 2.交通运输部天津水运工程科学研究院，天津300456)
摘要：釆取声发射技术检测获得储罐底板声发射信息，结合储罐本身参数，用遗传算法(GA)与BP神经网络相结
2.Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering , M.0.T , Tianjin 300456 , China)
Abstract: Acoustic emission on - line detection method was used to obtain the acoustic emission information of the tank bottom. Combined with the parameters of the tank itself, a genetic algorithm (GA) and BP neural network were combined to establish a mod el to evaluate the corrosion of the tank. BP neural network evaluation model and GA-BP network evaluation model were established respectively, and the results of the two models were compared. The results show that the GA-BP corrosion evaluation model of the tank bottom has better adaptability and higher prediction accuracy than the BP neural network evaluation model alone. The experi ment has reference value for the on 一 line detection of atmospheric tank corrosion, and provides support for China' s independent research and development of acoustic emission detection system of atmospheric pressure metal storage tanks. Key words : tank corrosion ； acoustic emission detection ； BP neural network ； genetic algorithm

声发射技术在储罐腐蚀检测中的应用综述

声发射技术在储罐腐蚀检测中的应用综述摘要：在储罐腐蚀检测的过程中，声发射技术发挥着重要的作用。

声发射是一种前景广阔的油罐无损检测方式，具有时间短、成本低、操作方便等优点。

本文首先分析声发射技术检测原理，其次探讨声发射技术的储罐底板泄漏检测方法，然后研究腐蚀机理分析，最后就储罐罐底腐蚀声发射检测技术进行研究，为将来深入开展相关研究提供了一定参考。

关键词：声发射；漏磁；常压储罐；检测引言管道运输作为一种长距离运输方式，由于不需要运输车辆，且具有运输成本低、安全性高、运输能力强的特点，目前已成为油气等化学产品运输的主要方式。

管道运输的介质通常具有腐蚀性，加之自然环境中土壤等的腐蚀作用，会造成管道破坏，威胁在用管道的安全性，严重时甚至引起环境污染。

因此，有必要对在用管道腐蚀情况进行监测。

声发射技术作为一种新型动态无损检测技术，可动态捕捉应力作用下的缺陷信息，并对活动性缺陷安全性进行评价，该方法在检测时不受环境影响，对各种极限恶劣环境（易燃易爆等）均可实现高效率检测。

1声发射技术检测原理声发射是一种动态实时监测和诊断技术，常用于在役长输管道、压力容器及储罐底板腐蚀或损伤的在线检测。

通过合理布置振动传感器，将局部裂纹或缺陷扩展产生的突发弹性波接收并进行声电转换、信号放大、信号分析及处理，判定声源的位置、活性及强度。

通过数模转换，把表面的振动信号转变成电信号，最终经过前放、过滤等处理，会得到材料中声发射源的特征信号，通过分析信号特征对罐底是否存在泄漏及腐蚀做出判断。

并根据声发射事件的密集程度和时差定位系统对腐蚀区域进行定位及严重性评价。

2储罐的常规无损检测技术（1）超声检测。

超声检测被广泛应用于多种行业的无损检测。

超声波的频率大于 20 kHz，人类无法直接听到。

若材料内存在缺陷，会对超声波的传播形成发射作用。

由于材料性质的不同和缺陷声学性能的差异，反射的超声波波形有所差异。

（2）漏磁法。

漏磁检测利用铁磁性材料的高磁导率特性，用外部磁场磁化材料，当缺陷存在于材料表面或内部时，磁导率和磁力线会发生变化，形成漏磁。

基于声发射检测的罐底腐蚀安全评估

ｉｎｔｏｔｈｅａｎｔｋｂｏｔｔｏｍｃｏ￣ｏｓｉｏｎｗｅｒｅｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ，也ｅｒｅａｓｏｎｓｆｏｒｈｅｔｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａ１ｎｏｉｓｅ，ａｍｂｉｅｎｔｎｏｉｓｅａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｎｏｉｓｅｗｅｒｅｅｘｐｌａｉｎｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｉｌｆｔｅｒｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ，ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｔｈｅｂａｓｉｓ
文献标识码：Ａ文章编号：１６７１ — ０４６０（２０１３）１２ — １６８１ — ０３中图分类号：ＴＰ２７３
ＳａｆｅｔｙＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｔｈｅＴａｎｋＢｏｔｔｏｍＣｏｒｒｏｓｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＡｃｏｕｓｔｉｃＥｍｉｓｓｉｏｎＴｅｓｔｉｎｇＢＡＩＳｈｅｎｇ１，ＹＡＮＧＪｉａｎ－ｆｅｎｇ，ＬＩＵＷｅｎ — ｂｉｎ，ＸＶＦｅｎｇ－ｊｉｎｇ
白晟，杨剑锋，刘文彬，许凤旌
（Ｉ．北京化工大学化工安全教育部工程研究中心，北京１０００２９；２．美国物理声学公司ｊＥ京代表处，北京１０００２９）

储罐腐蚀剩余寿命计算

储罐腐蚀剩余寿命计算
李国义;王爱芳;杨淑香
【期刊名称】《东北石油大学学报》
【年(卷),期】2005(029)001
【摘要】因现场采集腐蚀数据困难,储罐腐蚀剩余寿命估算大多采用定性分析.以储罐腐蚀深度与服役时间的腐蚀关系曲线为基础,根据采集腐蚀数据的样本容量,利用有限折线近似代替腐蚀关系曲线,简化了储罐腐蚀缺陷剩余寿命的计算.
【总页数】2页(P67-68)
【作者】李国义;王爱芳;杨淑香
【作者单位】大庆石油学院,机械科学与工程学院,黑龙江,大庆,163318;大庆石油学院,机械科学与工程学院,黑龙江,大庆,163318;大庆油田有限责任公司,第五采油厂,黑龙江,大庆,163513
【正文语种】中文
【中图分类】TE972
【相关文献】
1.埋地输油管道均匀腐蚀剩余寿命计算 [J], 陈丽;吴明
2.基于风险与声发射检测数据分析的储罐底板腐蚀剩余寿命预测方法研究 [J], 戴光;邱枫;张颖;赵永涛;刘延军
3.在役立式液氨储罐腐蚀剩余强度的安全评定 [J], 吴泽宁;刘长海;李蕊;张莹光
4.基于Monte Carlo法的腐蚀管道剩余寿命计算 [J], 马树锋; 王勃; 苏海平; 李署
英; 何芸芸
5.非标厚度常压储罐底板的漏磁检测与剩余寿命计算 [J], 周晓彤;张子健;吴家喜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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检测，不包括应力腐蚀裂纹和焊接缺陷。该技术
板的特殊运行环境，目前国际上主要采用声发射在线检测及漏磁开罐扫描检测的方法对储罐底板
的腐蚀状态进行评估，并且发现二者的检测评价
是对储罐底板腐蚀损伤状态的综合评估和判定，
不以评估出底板因腐蚀而减薄的绝对量为目的。
ＤＡＩＧｕａｎｇ，ＱｉＵＦｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＹｉｎｇ，ＺＨＡＯＹｏｎｇ—ｔａ，ＬＩＵＹａｈ— ｊｕｎ
（１ＮｏｒｔｈｅａｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｑｉｎｇ１６３３１８，Ｃｈｉｎａ；２ＳｅｃｕｉｒｔｙＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＴｅｅｈｎｏｌ
６２
第３１卷第１期
压
力
容
器
总第２５４期
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔａｎｋ：ａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎ：ｒｉｓｋ：ｒａｔｅ。ｆｃｏｒｒｏｓｉｏｎ：ｌｉｆｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ
～
１００００ｔｌｉ，材质为Ｑ２３５，Ｑ２３５Ａ，底板名义厚度
０ｇ１言
６，８ｔｉｌｔｈ，使用时间６～４３年。从中随机选取１Ｏ
台储罐的检测数据进行分析，建立评价模型，其余常压立式储罐是原油、成品油、中间产品等石油化工原料以及产品的重要存储设备。储罐底板腐蚀状态是影响储罐安全运行的决定性因素，其严重程度是指导储罐维修决策制定的主要指标，而储罐底板腐蚀状态检测则是确保储罐下个周期平稳运行的主要方法。针对储罐底
１１声发射量化评价模型
结果有很好的一致性
。但是，储罐底板腐蚀
状态声发射检测方法尚停留于定性评价阶段，而
漏磁检测技术虽然能够有效地解决储罐底板腐蚀缺陷的定量和定位问题，但容易造成过度维修，产生不必要的浪费。为了保证储罐的安全运行、避免不必要的开罐检测，降低事故的发生率，文中综合分析某一地区盛装原油的１５台做过声发射检测和漏磁检测的储罐检测数据，基于振幅分布理论、统计理论，
ｏｇｙＲｅｓｅａｒｅｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＧｒｏｕｐ，Ｂｅｉｉｉｎｇ１００１０２，Ｃｈｉｎａ）
一一～一一
基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目（１２５１１００。以储罐的底板（简称底板）为研究对象，不包括储罐的侧板和顶板；针对内表面有涂层或者内表面没有涂层情况下，对使用中的储罐内部腐蚀损伤状态进行评估，不包括不锈钢制储罐、加温储罐；使用声发射检测的损伤形态是底板腐蚀减薄和腐蚀穿孔损伤
１００１０２）
一一一一
摘要：基于振幅分布理论、统计理论，ｇ】入风险概念，综合分析储罐底板腐蚀的声发射检测和漏磁检测数据，得到基于漏磁检测数据的声发射参量对储罐底板腐蚀的量化方法。通过对１０台样本储罐的分析，得到某一地区介质为原油的一类储罐的声发射典型参量对储罐底板腐蚀的量化关系，即声发射活度与风险腐蚀速率（ＣＲＰ）的关系为Ｙ＝１３５１４．６５ｘ，该模型的评价准确率为９０２２％。建立实际腐蚀速率（ＣＴＰ）与ＣＲＰ的关系模型，为＝１２．１４ｘ，得到ＣＲＰ的１２倍约为储罐底板腐蚀最严重部位的腐蚀速率的结论。这样对待评估储罐进行声发射检测，利用声发射量化评价模型，可得到ＣＲＰ，进而得到管理腐蚀速率（ＣＭＰ），参照ＡＰＩ６５３￣００９，可对储罐底板的剩余寿命进行预测。关键词：储罐；声发射；风险；腐蚀速率；寿命预测
中国分类号：ＴＨ４９；ＴＱ０５３２；ＴＢ５５９文献标识码：Ｂ文章编号：１００１ — ４８３７（２０１４）ｆ）１ — ００６２— ０６
ｄｏｉ１０３９６９／１ｉｓｓｎ１００１ —４８３７２０１４０ｌ０１０
基于风险与声发射检测数据分析的储罐底板腐蚀剩余寿命预测方法研究
戴光，邱枫，张颖，赵永涛，刘延军（１东北石油大学，黑龙江大庆１６３３１８；２中国石油集团安全环保技术研究院，北京
一～一一一～
ＲｅｍａｉｎｉｎｇＬｉｆｅＰｒｅｄｉｃｉｔｏｎＭｅｔｈｏｄＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＴａｎｋＢｏｔｔｏｍＣｏｒｒｏｓｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＲｉｓｋａｎｄＡｃｏｕｓｉｃｔＥｍｉｓｓｉｏｎＴｅｓｔｉｎｇＤａｔａＡｎａｌｙｓｉｓ