柴油加氫裝置的在線聲發(fā)射檢測與評定

柴油加氫裝置的在線聲發(fā)射檢測與評定

摘 要：通過對柴油加氫裝置中選定的有代表性的塔、罐類型的容器同時進(jìn)行在線聲發(fā)射檢測，將聲發(fā)射檢測、無損檢測復(fù)驗與外部檢驗的結(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周期。探索石化設(shè)備長周期運(yùn)行中在線檢驗的方法，并與下一次全面檢驗結(jié)果相比對，證明了聲發(fā)射方法檢測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)桿對聲發(fā)射信號的影響和內(nèi)表面腐蝕缺陷所產(chǎn)生聲發(fā)射信號的判別。
關(guān)鍵詞聲發(fā)射（AE）；無損檢測；評定 超聲波液位計 超聲波物位計 超聲波清洗機(jī) 超聲波測厚儀 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)行檢驗檢測和維修。但隨著石化裝置運(yùn)行周期的逐漸延長，在第二個檢修周期尚未來臨時，裝置中的許多壓力容器和壓力管道就已達(dá)到了檢驗周期，運(yùn)行風(fēng)險大大增加。
聲發(fā)射在線檢測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，利用聲發(fā)射儀采集信號，進(jìn)行在線檢驗，可以快速找尋出存在的活性缺陷，針對這些活性缺陷進(jìn)行復(fù)驗和評定，從而決定能否延長這些壓力容器的檢驗周期。
1 概述
某煉油廠一套柴油加氫裝置，共有24臺壓力容器已到檢驗周期，因無法交出進(jìn)行全面檢驗而申請采取外部檢驗+聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行在線檢測，管理部門依據(jù)檢測結(jié)果來決定該24壓力容器能否延期檢驗。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、事故危害程度等方面選出4臺壓力容器進(jìn)行聲發(fā)射在線檢測，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，而對其余壓力容器僅進(jìn)行年度檢驗。
2 檢測儀器及參數(shù)
本次檢測使用的儀器為德國Vallen公司制造的AMSY-5型32通道聲發(fā)射檢測儀2臺，傳感器型號為RIC15R(帶旁通電路自標(biāo)定)，共振頻率150KHz，檢測門檻值為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。對硫化氫汽提塔C201加裝波導(dǎo)桿進(jìn)行信號傳輸。
3 檢測方案
采用二次加載的方法，使檢測數(shù)據(jù)更充分，結(jié)果更可靠。加載前對所有通道進(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，確定在檢測前一個多月開始降壓操作，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)定操作一個月后進(jìn)行聲發(fā)射檢測，檢測時系統(tǒng)的最高加載壓力值限定為1.1倍的正常工藝操作壓力。檢測時的加載程序見圖1。
表1 四臺容器具體參數(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)計壓力 0.98 MPa 0.88 MPa 0.83MPa 0.88MPa
設(shè)計溫度 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檢測結(jié)果及信號分析
本次檢測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。從系統(tǒng)壓力分別為0.59-0.72MPa開始對被檢4臺容器進(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。低壓氣體脫硫塔出現(xiàn)有效聲發(fā)射定位源信號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)射檢測及結(jié)果評價方法》(GB/T18182-2000)，檢測結(jié)果見表2：
表2 檢測結(jié)果
容器名稱 有效定位源 源的活度 源的強(qiáng)度 綜合等級 常規(guī)無損檢測復(fù)驗
低壓氣體脫硫塔 S1 強(qiáng)活性 中強(qiáng)度 經(jīng)現(xiàn)場確認(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
S2 弱活性 中強(qiáng)度 C級 經(jīng)UT復(fù)驗，焊縫中有一深7mm,高2mm，長5mm的缺陷
S3 弱活性 中強(qiáng)度 C級 經(jīng)UT復(fù)驗，焊縫中有一深4mm,高3mm，長4mm的缺陷
S4 非活性 中強(qiáng)度 A級 不需進(jìn)行
S5 非活性 中強(qiáng)度 A級 不需進(jìn)行
S6 非活性 中強(qiáng)度 A級 不需進(jìn)行
S7 非活性 中強(qiáng)度 A級 不需進(jìn)行
汽提塔頂回流罐 S1 非活性 中強(qiáng)度 A級 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
S2 活性 中強(qiáng)度 D級 經(jīng)UT、MT復(fù)驗，未發(fā)現(xiàn)外表面和埋藏缺陷，比對圖紙，疑為內(nèi)件碰撞磨擦內(nèi)壁所產(chǎn)生的信號
S3 活性 中強(qiáng)度 經(jīng)現(xiàn)場確認(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
根據(jù)聲發(fā)射檢測結(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臺壓力容器可以延期檢驗。
5 聲發(fā)射檢測與全面檢驗結(jié)果的比較
次年1月，該裝置停車進(jìn)行全面檢驗，針對該4臺進(jìn)行聲發(fā)射檢測的容器中出現(xiàn)有效定位源信號的部位和硫化氫汽提塔，檢驗單位重新進(jìn)行復(fù)驗檢測，比對結(jié)果見下表：
容器名稱 聲發(fā)射檢測結(jié)果 全面檢驗結(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5mm的條渣，H5環(huán)焊縫基層處有一長6mm的條渣，H2環(huán)焊縫內(nèi)表面有一長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4mm的條渣
S3 焊縫中有一長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 底部內(nèi)表面有多個Φ1.5-2mm深約0.5-1.0mm的蝕坑
6 結(jié)論
1． 聲發(fā)射檢測技術(shù)可以應(yīng)用于承壓設(shè)備的在線監(jiān)測，檢測到的聲發(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應(yīng)關(guān)系。是一種安全、可靠、實用的方法。
2． 應(yīng)用聲發(fā)射檢測技術(shù)可以在不停車、不清罐的情況下對在用容器進(jìn)行檢驗，具有檢測速度快、缺陷定位準(zhǔn)、檢驗費(fèi)用省等優(yōu)點(diǎn)，符合石化設(shè)備長周期運(yùn)行的需要。
3． 高溫承壓狀態(tài)下，聲發(fā)射信號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)射信號有一定的歧變，信號的幅值有一定的減少，采集到的聲發(fā)射信號的分布較為彌散，活性缺陷所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號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。
殘余應(yīng)力釋放、振動、蝕坑表面垢層的剝落、內(nèi)件碰撞磨擦、介質(zhì)改變流動狀況等均會產(chǎn)生大量聲發(fā)射噪聲信號，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。