柴油加氫裝置的在線聲發(fā)射檢測(cè)與評(píng)定

摘 要：通過對(duì)柴油加氫裝置中選定的有代表性的塔、罐類型的容器同時(shí)進(jìn)行在線聲發(fā)射檢測(cè)，將聲發(fā)射檢測(cè)、無損檢測(cè)復(fù)驗(yàn)與外部檢驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行綜合分析，確定該裝置能否繼續(xù)安全使用至下一檢驗(yàn)周期。探索石化設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行中在線檢驗(yàn)的方法，并與下一次全面檢驗(yàn)結(jié)果相比對(duì)，證明了聲發(fā)射方法檢測(cè)到的有效定位源與容器中存在的活性缺陷有較好的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，總結(jié)出高溫承壓狀態(tài)下溫度和波導(dǎo)桿對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的影響和內(nèi)表面腐蝕缺陷所產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)的判別。
關(guān)鍵詞聲發(fā)射（AE）；無損檢測(cè)；評(píng)定 超聲波液位計(jì) 超聲波物位計(jì) 超聲波清洗機(jī) 超聲波測(cè)厚儀 洗片機(jī)
0 前言
柴油加氫裝置是石油化工行業(yè)中最常見的基本生產(chǎn)裝置之一，它是由大量長(zhǎng)期在高溫承壓狀態(tài)下運(yùn)行的壓力容器和壓力管道等設(shè)備組成。為保證其安全可靠地運(yùn)行，按照《容規(guī)》和石化行業(yè)的有關(guān)管理規(guī)定，應(yīng)定期停車進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)和維修。但隨著石化裝置運(yùn)行周期的逐漸延長(zhǎng)，在第二個(gè)檢修周期尚未來臨時(shí)，裝置中的許多壓力容器和壓力管道就已達(dá)到了檢驗(yàn)周期，運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)大大增加。
聲發(fā)射在線檢測(cè)可以在壓力容器的工作狀態(tài)下，通過改變裝置的生產(chǎn)操作工藝參數(shù)，使之滿足"Kaiser效應(yīng)"，使裝置中壓力容器的活性缺陷可以產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)，利用聲發(fā)射儀采集信號(hào)，進(jìn)行在線檢驗(yàn)，可以快速找尋出存在的活性缺陷，針對(duì)這些活性缺陷進(jìn)行復(fù)驗(yàn)和評(píng)定，從而決定能否延長(zhǎng)這些壓力容器的檢驗(yàn)周期。
1 概述
某煉油廠一套柴油加氫裝置，共有24臺(tái)壓力容器已到檢驗(yàn)周期，因無法交出進(jìn)行全面檢驗(yàn)而申請(qǐng)采取外部檢驗(yàn)+聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行在線檢測(cè)，管理部門依據(jù)檢測(cè)結(jié)果來決定該24壓力容器能否延期檢驗(yàn)。在該裝置到期壓力容器中，根據(jù)制造質(zhì)量、操作參數(shù)、安全等級(jí)、事故危害程度等方面選出4臺(tái)壓力容器進(jìn)行聲發(fā)射在線檢測(cè)，它們是硫化氫汽提塔C201、低壓氣體脫硫塔C203、汽提塔頂回流罐D(zhuǎn)201、酸性氣分液罐D(zhuǎn)204，具體參數(shù)見表1，而對(duì)其余壓力容器僅進(jìn)行年度檢驗(yàn)。
2 檢測(cè)儀器及參數(shù)
本次檢測(cè)使用的儀器為德國(guó)Vallen公司制造的AMSY-5型32通道聲發(fā)射檢測(cè)儀2臺(tái)，傳感器型號(hào)為RIC15R(帶旁通電路自標(biāo)定)，共振頻率150KHz，檢測(cè)門檻值為45dB，增益40dB，濾波器帶寬為100-300 KHz，傳感器平均靈敏度為81dB，全波形采集和參數(shù)采集，定位方式為柱面定位。對(duì)硫化氫汽提塔C201加裝波導(dǎo)桿進(jìn)行信號(hào)傳輸。
3 檢測(cè)方案
采用二次加載的方法，使檢測(cè)數(shù)據(jù)更充分，結(jié)果更可靠。加載前對(duì)所有通道進(jìn)行自標(biāo)定，得到良好的一一定位結(jié)果后開始進(jìn)行升壓加載。加載結(jié)束后，再次對(duì)所有通道進(jìn)行自標(biāo)定。
經(jīng)與裝置的工藝生產(chǎn)方進(jìn)行商討，確定在檢測(cè)前一個(gè)多月開始降壓操作，將系統(tǒng)操作壓力調(diào)整至正常工藝操作壓力的90%左右，穩(wěn)定操作一個(gè)月后進(jìn)行聲發(fā)射檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)系統(tǒng)的最高加載壓力值限定為1.1倍的正常工藝操作壓力。檢測(cè)時(shí)的加載程序見圖1。
表1 四臺(tái)容器具體參數(shù)
容器名稱 硫化氫汽提塔 低壓氣體脫硫塔 汽提塔頂回流罐 酸性氣分液罐
設(shè)計(jì)壓力 0.98 MPa 0.88 MPa 0.83MPa 0.88MPa
設(shè)計(jì)溫度 350℃ 80℃ 80℃ 80℃
規(guī)格 Ф2400×26573×(20+3) Ф1200×26409×12 Ф2400×7308×16 Ф1000×4433×8
材質(zhì) 321+20R 20R 20R 20R
容積 76 m3 23.6 m3 32 m3 2.66 m3
操作壓力 0.8 MPa 0.70 MPa 0.65 MPa 0.70 MPa
介質(zhì) 柴油、水、H2S C1-C4、水、H2S 粗柴油、C1～C4、H2S C1～C4、H2S
壁溫 280℃ 常溫 40℃ 40℃
4檢測(cè)結(jié)果及信號(hào)分析
本次檢測(cè)是在該裝置使用過程中，用介質(zhì)加壓進(jìn)行聲發(fā)射整體檢測(cè)。從系統(tǒng)壓力分別為0.59-0.72MPa開始對(duì)被檢4臺(tái)容器進(jìn)行聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集，共進(jìn)行二次加壓和二次保壓過程。在加壓和保壓過程中，硫化氫汽提塔未出現(xiàn)有效聲發(fā)射定位源信號(hào)。低壓氣體脫硫塔出現(xiàn)有效聲發(fā)射定位源信號(hào)S1（強(qiáng)活性、中強(qiáng)度），S2（弱活性、中強(qiáng)度），S3（弱活性、中強(qiáng)度），S4（非活性、中強(qiáng)度），S5（非活性、中強(qiáng)度），S6（非活性、中強(qiáng)度），S7（非活性、中強(qiáng)度），見圖2-4。汽提塔頂回流罐出現(xiàn)有效聲發(fā)射定位源信號(hào)S1（非活性、中強(qiáng)度），見圖5。酸性氣分液罐出現(xiàn)有效聲發(fā)射定位源信號(hào)S1（強(qiáng)活性、中強(qiáng)度），S2（活性、中強(qiáng)度），S3（活性、中強(qiáng)度），見圖6-9。
根據(jù)《金屬壓力容器聲發(fā)射檢測(cè)及結(jié)果評(píng)價(jià)方法》(GB/T18182-2000)，檢測(cè)結(jié)果見表2：
表2 檢測(cè)結(jié)果
容器名稱 有效定位源 源的活度 源的強(qiáng)度 綜合等級(jí) 常規(guī)無損檢測(cè)復(fù)驗(yàn)
低壓氣體脫硫塔 S1 強(qiáng)活性 中強(qiáng)度 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)該處為貧胺溶液入口，角焊縫外表面無裂紋，判斷為介質(zhì)注入容器所產(chǎn)生的信號(hào)
S2 弱活性 中強(qiáng)度 C級(jí) 經(jīng)UT復(fù)驗(yàn)，焊縫中有一深7mm,高2mm，長(zhǎng)5mm的缺陷
S3 弱活性 中強(qiáng)度 C級(jí) 經(jīng)UT復(fù)驗(yàn)，焊縫中有一深4mm,高3mm，長(zhǎng)4mm的缺陷
S4 非活性 中強(qiáng)度 A級(jí) 不需進(jìn)行
S5 非活性 中強(qiáng)度 A級(jí) 不需進(jìn)行
S6 非活性 中強(qiáng)度 A級(jí) 不需進(jìn)行
S7 非活性 中強(qiáng)度 A級(jí) 不需進(jìn)行
汽提塔頂回流罐 S1 非活性 中強(qiáng)度 A級(jí) 不需進(jìn)行
酸性氣分液罐 S1 強(qiáng)活性 中強(qiáng)度 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)該處為酸性氣入口，角焊縫外表面無裂紋，判斷為介質(zhì)注入容器所產(chǎn)生的信號(hào)
S2 活性 中強(qiáng)度 D級(jí) 經(jīng)UT、MT復(fù)驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)外表面和埋藏缺陷，比對(duì)圖紙，疑為內(nèi)件碰撞磨擦內(nèi)壁所產(chǎn)生的信號(hào)
S3 活性 中強(qiáng)度 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)該處為酸性氣出口，角焊縫外表面無裂紋，判斷為介質(zhì)輸出容器所產(chǎn)生的信號(hào)
根據(jù)聲發(fā)射檢測(cè)結(jié)果，在有代表性的關(guān)鍵設(shè)備上未發(fā)現(xiàn)存在危害的活性缺陷。該24臺(tái)壓力容器可以延期檢驗(yàn)。
5 聲發(fā)射檢測(cè)與全面檢驗(yàn)結(jié)果的比較
次年1月，該裝置停車進(jìn)行全面檢驗(yàn)，針對(duì)該4臺(tái)進(jìn)行聲發(fā)射檢測(cè)的容器中出現(xiàn)有效定位源信號(hào)的部位和硫化氫汽提塔，檢驗(yàn)單位重新進(jìn)行復(fù)驗(yàn)檢測(cè)，比對(duì)結(jié)果見下表：
容器名稱 聲發(fā)射檢測(cè)結(jié)果 全面檢驗(yàn)結(jié)果
硫化氫汽提塔 無有效定位源 H1環(huán)焊縫基層處有一長(zhǎng)5mm的條渣，H5環(huán)焊縫基層處有一長(zhǎng)6mm的條渣，H2環(huán)焊縫內(nèi)表面有一長(zhǎng)8mm深1mm的環(huán)向裂紋
低壓氣體脫硫塔 S1 角焊縫內(nèi)表面無裂紋
S2 焊縫中有一長(zhǎng)4mm的條渣
S3 焊縫中有一長(zhǎng)4mm的條渣
S4 內(nèi)表面有一4×5mm深2mm的蝕坑，表面有垢層
S5 內(nèi)表面有一4×6mm深2mm的蝕坑，表面有垢層
S6 內(nèi)表面有一3×3mm深1.5mm的蝕坑，表面有垢層
S7 內(nèi)表面有多個(gè)Φ2-3mm深1.5mm的蝕坑，表面有垢層
汽提塔頂回流罐 S1 筒體母材內(nèi)部及內(nèi)表面無缺陷
酸性氣分液罐 S1 角焊縫內(nèi)表面無裂紋
S2 筒體母材內(nèi)部及內(nèi)表面無缺陷，有金屬絲網(wǎng)碰擦內(nèi)壁面痕跡
S3 角焊縫內(nèi)表面無裂紋
無有效定位源 底部?jī)?nèi)表面有多個(gè)Φ1.5-2mm深約0.5-1.0mm的蝕坑
6 結(jié)論
1． 聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)可以應(yīng)用于承壓設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)，檢測(cè)到的聲發(fā)射有效定位源與容器中存在的活性缺陷有較好的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。是一種安全、可靠、實(shí)用的方法。
2． 應(yīng)用聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)可以在不停車、不清罐的情況下對(duì)在用容器進(jìn)行檢驗(yàn)，具有檢測(cè)速度快、缺陷定位準(zhǔn)、檢驗(yàn)費(fèi)用省等優(yōu)點(diǎn)，符合石化設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行的需要。
3． 高溫承壓狀態(tài)下，聲發(fā)射信號(hào)的傳播速度和波形都有一定的改變。
4． 使用波導(dǎo)桿后，聲發(fā)射信號(hào)有一定的歧變，信號(hào)的幅值有一定的減少，采集到的聲發(fā)射信號(hào)的分布較為彌散，活性缺陷所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)不能形成明顯的有效定位源。
5． 較小的腐蝕缺陷不能產(chǎn)生有效定位源信號(hào)。
殘余應(yīng)力釋放、振動(dòng)、蝕坑表面垢層的剝落、內(nèi)件碰撞磨擦、介質(zhì)改變流動(dòng)狀況等均會(huì)產(chǎn)生大量聲發(fā)射噪聲信號(hào)，可通過門檻值的設(shè)定進(jìn)行濾除，通過波形分析進(jìn)行判別。