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

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。

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。

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。

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。

储罐底板声发射安全检测技术研究李忠红【摘要】The principle of acoustic emission detection technology and acoustic emission source positioning technology are introduced in general.Online testing for 5 × 104 m3 atmospheric tank bottom is conducted with acoustic emission detection technology.Based the documents review and on-spot survey,the acoustic emission detection scheme is defined,and the sensor quantity,installation location are determined,and the detection instrument is tuned.The inspection result indicates there is slight corrosion occurred in the bottom with centralized phenomena at some local area.By comparing and evaluating the inspection result with ultrasonic thickness opening inspection of tank bottom and the result of acoustic emission measured data,it is indicated acoustic emission detection technology can be used to monitor and evaluate the safe production of storage tank.%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5×104 m3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器.检测结果表明底板出现轻微腐蚀,且有局部集中的现象.通过分析超声波测厚开罐检验罐底的实际情况,表明声发射检测技术可以对储罐的安全生产进行监控与评价.【期刊名称】《石油化工自动化》【年(卷),期】2013(049)004【总页数】4页(P59-62)【关键词】储罐底板;声发射技术;安全检测【作者】李忠红【作者单位】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【正文语种】中文【中图分类】TG115.28常压储罐是原油储存、分离、外输、中转的一个重要设备，是油田使用普遍、在役时间较长的设备之一。

腐蚀条件下储罐底板泄漏的声发射检测
顾建平;顾建宏;许飞云;张延兵
【期刊名称】《无损检测》
【年(卷),期】2014(036)006
【摘要】为了研究腐蚀条件下储罐声发射检测泄漏信号的特征,利用具有一定腐蚀程度的储罐模型,分别在无泄漏、滴漏、线状泄漏三种工况下进行声发射检测试验并对信号进行分析.试验结果表明,有泄漏时撞击数和事件数会明显增加,并且在定位图中会出现明显的事件聚集,泄漏信号的参数范围与腐蚀信号基本相同.因此在实际检测中,虽然泄漏信号与腐蚀信号难以区分,但是从定位图以及撞击数、事件累积数可以综合评定储罐的腐蚀和泄漏情况.
【总页数】6页(P32-36,39)
【作者】顾建平;顾建宏;许飞云;张延兵
【作者单位】江苏省特种设备安全监督检验研究院南通分院,南通226011;东南大学机械工程学院,南京211189;东南大学机械工程学院,南京211189;江苏省特种设备安全监督检验研究院南通分院,南通226011
【正文语种】中文
【中图分类】TG115.28
【相关文献】
1.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
2.基于GA-BP网络的声发射检测储罐底板腐蚀评价 [J], 刘琪华; 张世杰
3.基于BP神经网络训练的储罐底板声发射检测评价方法 [J], 张延兵; 宋高峰
4.常压储罐底板泄漏的声发射检测信号特征 [J], 吴铮
5.立式圆筒形常压金属储罐底板声发射检测应用浅析 [J], 肖冬飞;侯冀川;王瑄;黎任刚;刘芝花
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基于风险腐蚀速率的储罐底板腐蚀声发射量化评价方法研究戴光;邱枫;张颖;赵永涛;刘延军
【期刊名称】《压力容器》
【年(卷),期】2012(029)011
【摘要】基于统计理论,引入风险概念,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6台储罐的分析,得到某一地区介质为原油的一类储罐的声发射典型参量与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=13946.9758x,得到CRP与实际腐蚀速率CTP的关系为:y=12.0412x.对评估储罐进行声发射检测,利用该评价模型可得到CRP,进而得到管理腐蚀速率CMP,为储罐管理维修决策提供依据.
【总页数】5页(P52-56)
【作者】戴光;邱枫;张颖;赵永涛;刘延军
【作者单位】东北石油大学,黑龙江大庆163318;东北石油大学,黑龙江大庆163318;东北石油大学,黑龙江大庆163318;中国石油集团安全环保技术研究院,北京100102;东北石油大学,黑龙江大庆163318
【正文语种】中文
【中图分类】TH49;TB553
【相关文献】
1.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
2.常压储罐底板腐蚀速率与声发射活度的相关性探讨 [J], 毕海胜;李自力;程远鹏;陈健飞;王军
3.石油储罐底板腐蚀影响因素及腐蚀速率预测研究 [J], 陈思维
4.基于储罐底板腐蚀声发射监测技术的信号能量分析 [J], 胡志海; 丁克勤; 魏化中; 舒安庆; 张继旺
5.基于GA-BP网络的声发射检测储罐底板腐蚀评价 [J], 刘琪华; 张世杰
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储罐底板腐蚀状况的贝叶斯判别预测方法
张颖;陈荣刚;戴光;龙飞飞
【期刊名称】《压力容器》
【年(卷),期】2010(027)001
【摘要】储罐底板腐蚀状况的严重程度是指导储罐维修的主要指标.针对难以停产检测储罐底板腐蚀的情况,利用统计相关分析方法,结合专家经验,确定反应储罐底板腐蚀状况的主要外部表征因素,建立基于外部表征因素的储罐底板腐蚀状况贝叶斯判别预测方法.通过对某油库16台储罐的预测分析,对比声发射在线检测结果,符合率为87.5%.计算结果表明,该方法能够解决储罐底板腐蚀状况的预测问题,具有一定的工程应用价值.
【总页数】4页(P31-34)
【作者】张颖;陈荣刚;戴光;龙飞飞
【作者单位】大庆石油学院,黑龙江,大庆,163318;大庆石油学院,黑龙江,大
庆,163318;大庆石油学院,黑龙江,大庆,163318;大庆石油学院,黑龙江,大庆,163318【正文语种】中文
【中图分类】TE972
【相关文献】
1.常压储罐底板腐蚀状况检测与安全评估方法 [J], 林远龙;陈虎;祝金丹
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.储罐底板腐蚀状况检测与安全探讨 [J], 朱磊;彭宇;刘泽鑫
4.储罐底板腐蚀状况的贝叶斯网络智能评价方法 [J], 张颖;陈荣刚;韩丽艳;张永功
5.贝叶斯网络在储罐底板腐蚀状况预测的应用研究 [J], 张颖;陈荣刚;戴光;王晓鹏;董立敏
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常压储罐底板腐蚀速率与声发射活度的相关性探讨毕海胜;李自力;程远鹏;陈健飞;王军【摘要】常压储罐底板声发射在线检测是一种不用开罐而评估罐底腐蚀状况的无损检测技术,根据检测结果可以对储罐腐蚀状况进行分级.通过分析声发射信号的幅度分布和开罐检测后腐蚀减薄量分布规律,结果发现,两者都具有相似的幂函数形式,表明底板腐蚀具有分形特征,找出两者的相关性,实现了通过声发射活度定量描述底板的腐蚀速率大小,进而可预测底板的腐蚀剩余寿命.【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2015(036)006【总页数】5页(P573-576,589)【关键词】储罐;腐蚀;声发射活度;分形维数;相关性【作者】毕海胜;李自力;程远鹏;陈健飞;王军【作者单位】中国石油大学储运与建筑工程学院,青岛266580;中国石油大学储运与建筑工程学院,青岛266580;中国石油大学储运与建筑工程学院,青岛266580;中国石化胜利油田技术检测中心,东营257000;中国石油大学储运与建筑工程学院,青岛266580【正文语种】中文【中图分类】TG174;TQ050.9声发射是材料中局域源能量快速释放而产生瞬态弹性波的现象,也称应力波发射（stress wave emission）、微震动活动（microseismic activity）等。

用声发射仪探测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术［1-2］,它是一种动态无损检测技术。

近十几年来,在石油化工、电力工业、金属加工等诸多领域得到了广泛的应用［3］。

罐底声发射检测相对于传统的漏磁（MFL）、超声测厚（UT）、渗透（PT）等无损检测,具有两个明显的特点：首先,它检测的有用信号来自缺陷本身,反映罐底板缺陷的本源特征；其次,它着重于连续动态在线监测,揭示腐蚀缺陷随时间和应力演变的发展规律［4-6］。

它无需倒罐和清罐,快速低成本的实现罐底板100%覆盖检测,对底板腐蚀缺陷和裂纹的萌生进行早期预判并形成聚类、定位,跟踪缺陷的发展,不干扰储罐的正常运行。

声发射技术在罐底腐蚀检测中的应用与研究张涛;李一博;王伟魁;杜刚;艾民连;杨晓明;刘海龙【期刊名称】《传感技术学报》【年(卷),期】2010(023)007【摘要】在利用声发射技术对四个大型原油储罐底板腐蚀情况进行现场检测的基础上,对采集到的声发射信号进行处理分析,并对比了不同时段的用于罐底信号定位的声发射事件.结果表明:同样一个储罐在白天和夜间得到的声发射事件数量差异巨大,在夜间采集的声发射数据更能代表罐底腐蚀的实际情况.可用于判别检测过程是否受到噪声影响;可以为以后的声发射检测时间的选择提供指导意义.【总页数】4页(P1049-1052)【作者】张涛;李一博;王伟魁;杜刚;艾民连;杨晓明;刘海龙【作者单位】天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室,天津,300072;天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室,天津,300072;天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室,天津,300072;天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室,天津,300072;中石油秦皇岛输油气分公司,河北,秦皇岛,066200;中石油秦皇岛输油气分公司,河北,秦皇岛,066200;中石油秦皇岛输油气分公司,河北,秦皇岛,066200【正文语种】中文【中图分类】TP212.9【相关文献】1.油田立式储罐罐底腐蚀检测及防护措施的选择 [J], 智彦利;许振清2.基于自适应仿射传播的储罐罐底声发射腐蚀检测 [J], 朱峰;胡建中;张延兵3.国内储罐罐底腐蚀检测技术研究进展 [J], 卢军科;徐继刚4.常压立式储罐罐底腐蚀检测技术的研究与应用 [J], 杨志军;戴光;李伟;张颖;龙飞飞5.基于声发射的储罐罐底腐蚀检测及其可靠性验证 [J], 高廷岩; 刘玉琢; 李西涛; 倪静因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

声发射在线检测技术在储油罐罐底腐蚀监控中的应用
李保国;杨扬
【期刊名称】《安全、健康和环境》
【年(卷),期】2013(013)011
【摘要】大型立式金属储罐具有容积大，分布集中，可储存易燃、易爆、有毒介质等特点，由于各种原因，常压立式储罐事故频发，引起储罐事故的主要原因是腐蚀和泄漏，尤其是罐底板的腐蚀和泄漏最难控制。

原油储罐底板穿孔后大量原油泄漏，会严重污染环境，存在火灾和爆炸危险，造成储罐被迫停用，其直接和间接经济损失非常巨大。

利用声发射在线检测技术对大型储罐罐底的腐蚀状况进行评价，可以为合理安排开罐检修计划和实施储罐完整性评价提供依据。

【总页数】3页(P17-19)
【作者】李保国;杨扬
【作者单位】中国石化管道储运公司黄岛油库,山东青岛266500;中国石化管道储运公司黄岛油库,山东青岛266500
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于平均频谱的储油罐罐底腐蚀声发射特征分析
2.声发射技术在罐底腐蚀检测中的应用与研究
3.基于模糊物元法的钢质储油罐罐底腐蚀评价
4.储油罐罐底腐蚀状态分析及对策
5.储油罐罐底腐蚀状态分析及对策
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