[實用新型]基于超聲Lamb波的儲罐底板腐蝕檢測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120354766.1
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN202305480U
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何存富;鄭陽;吳斌;周進節(jié);李楊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/07
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于壓力容器無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用超聲Lamb波無損檢測技術(shù)實現(xiàn)儲罐底板腐蝕檢測的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

大型石油儲罐在工業(yè)生產(chǎn)和國家戰(zhàn)略石油儲備中應(yīng)用廣泛。在長期服役過程中，大型儲罐受諸多因素影響容易發(fā)生腐蝕，導(dǎo)致原油泄漏和結(jié)構(gòu)失效。而儲罐儲存的物料多為易燃易爆或有毒油品，本身容量大，一旦失效往往會造成火災(zāi)、爆炸事故，不僅會給油氣工業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失，而且可能會造成重大人員傷亡事故和嚴(yán)重的環(huán)境污染。

目前儲罐底板腐蝕定期檢測常用的方法有超聲波、射線、滲透、磁粉、漏磁和聲發(fā)射檢測等。除聲發(fā)射檢測外其它方法都需要開罐離線檢測，即停用儲罐、倒料、打開并置換清冼，使檢測人員進入罐中進行各項檢測，并且這些檢測方法都是點檢測，費時費力，檢測成本較高。并且射線檢測對人體有害，磁粉檢測工況惡劣。雖然聲發(fā)射檢測是一種在線檢測技術(shù)，但在檢測前應(yīng)把儲存介質(zhì)液面降低，檢測時再把液位升高，分別在85％，95％和100％液位進行保壓，底板上的腐蝕缺陷處將會產(chǎn)生聲發(fā)射信號。這些信號被等距布置在儲罐底板邊緣的低頻傳感器接收，再采用圓周上任意三個傳感器實現(xiàn)定位。檢測過程復(fù)雜耗時，且易受環(huán)境噪聲的影響，同時由于其是一種被動聲檢測技術(shù)，只能監(jiān)測到活性缺陷，對于已存腐蝕缺陷無法測知。

專利《鋼質(zhì)儲罐底板的導(dǎo)波在線檢測方法》(專利號：200810240571)采用楔形傳感器，有一定的波束指向性，只能依次手動改變檢測方向，重復(fù)檢測過程來實現(xiàn)對底板的檢測，檢測效率低。同時，沿儲罐處邊緣布置一圈傳感器是沒有必要的，因為Lamb波在焊縫處將發(fā)生復(fù)雜的散射與波型轉(zhuǎn)換，穿越焊縫的回波信號無法用于檢測過程。

專利《基于換能器陣列虛擬聚焦的板結(jié)構(gòu)蘭姆波無損檢測方法》(專利號：200910238113)所述的成像方法依賴于兩個重要前提：(1)精確計算板結(jié)構(gòu)的頻散曲線；(2)陣列中所有的傳感器必須具有同樣的發(fā)射與接收靈敏度；(3)消除膺像需要有參考信號(通過理論計算或是在板完整時預(yù)先獲得其參考信號)。此方法對于儲罐底板的檢測將無法使用，原因如下：首先，儲罐底板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且由于其會負(fù)載油液等，目前，并沒有很好的方法精確計算它的頻散曲線，這就使得上述專利中利用波數(shù)域進行波包緊縮的方法無法實現(xiàn)；其次，實際檢測過程中，由于檢測系統(tǒng)及傳感器不可能具有完全一致的表現(xiàn)，因而無法具有同樣的發(fā)射與接收靈敏度；再次，由于儲罐底板結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，很難準(zhǔn)確獲得理論計算的參考信號，且檢測方法多用于已經(jīng)服役的儲罐，無法獲得板完整時的參考信號。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服已存在檢測手段的檢測效率低、檢測實用性不夠的缺點，用Lamb波對儲罐底板腐蝕狀況進行檢測，具體來說就是利用一種低頻(80kHz～1MHz)零階對稱模態(tài)(S0模態(tài))Lamb波實現(xiàn)儲罐底板腐蝕的檢測與定位，采用一種周向一致激勵和接收S0模態(tài)Lamb波的電磁聲傳感器進行信號的激勵接收，運用陣列全聚焦算法對缺陷分布實現(xiàn)成像，檢測過程分邊緣板在線檢測系統(tǒng)與中幅板離線檢測系統(tǒng)兩部分。

本實用新型的技術(shù)方案，具體見圖1，裝置包括：上位機1、任意函數(shù)發(fā)生板卡2、功率放大器3、多通道切換開關(guān)4、檢測傳感器陣列、信號分離器7、前置放大器8和多通道數(shù)據(jù)采集板卡9。由上位機1連接控制任意函數(shù)發(fā)生板卡2，任意函數(shù)發(fā)生板卡2與功率放大器3相連，功率放大器3與多通道切換開關(guān)4相連，多通道切換開關(guān)4與信號分離器7相連，信號分離器7與檢測傳感器陣列及多通道數(shù)據(jù)采集板卡9相連，多通道數(shù)據(jù)采集板卡9連入上位機1，多通道數(shù)據(jù)采集板卡9將采集到的信號傳輸?shù)缴衔粰C。

所述的檢測傳感器陣列包括線型傳感器陣列5與環(huán)型傳感器陣列6。

所述的檢測傳感器陣列采用電磁聲傳感器，信號分離器7與多通道數(shù)據(jù)采集板卡9之間連有前置放大器8。

其中，用于邊緣板檢測的線形傳感器陣列5放置于邊緣板超出管壁的部分上，超出的寬度約為10-15cm；用于中幅板檢測的環(huán)型傳感器陣列6放置于中幅板中間，見圖2、圖3所示。

運用上述的基于超聲Lamb波的儲罐底板腐蝕檢測系統(tǒng)的檢測方法，包括如下步驟：