способ контроля технического состояния резервуаров

Формула изобретения

1. Способ акустико-эмиссионного контроля технического состояния резервуаров заключающийся в том, что на внешнюю поверхность стенки контролируемого резервуара устанавливают наружные датчики акустической эмиссии, проводят цикл нагружения резервуара и с помощью датчиков акустической эмиссии фиксируют сигналы акустической эмиссии, испускаемые дефектами стенок и днища контролируемого резервуара, по которым судят о его техническом состоянии, отличающийся тем, что дополнительно используют датчик акустической эмиссии, который помещен внутрь контролируемого резервуара и погружен в продукт, которым производится налив резервуара.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что помимо датчика акустической эмиссии, помещенного внутрь контролируемого резервуара, дополнительно используют еще несколько помещенных внутрь контролируемого резервуара датчиков акустической эмиссии.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что помещенный внутрь контролируемого резервуара датчик акустической эмиссии устанавливают без непосредственного контакта с днищем резервуара.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что помещенный внутрь контролируемого резервуара датчик акустической эмиссии принимает акустико-эмиссионные сигналы непосредственно по продукту, которым производится налив резервуара.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что помещенный внутрь контролируемого резервуара датчик акустической эмиссии совмещен с предусилителем.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что помещенный внутрь контролируемого резервуара датчик акустической эмиссии выполнен герметичным.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что помещенный внутрь контролируемого резервуара датчик акустической эмиссии выполнен искробезопасным.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов акустическими методами и может быть использовано для выявления дефектов и контроля герметичности резервуаров по сигналам акустической эмиссии (АЭ).

Известен способ контроля технического состояния резервуаров для хранения жидкостей, когда при АЭ обследовании на внешнюю поверхность стенки резервуара устанавливаются акустико-эмиссионные датчики и осуществляется нагружение резервуара внутренним давлением. Сигналы АЭ, генерируемые дефектами конструкции контролируемого резервуара, фиксируют датчиками АЭ и по ним судят о техническом состоянии резервуара [1-4].

В отличие от большинства традиционных методов контроля АЭ метод обеспечивает контроль всей конструкции, включая основной металл и сварные соединения, одним или несколькими преобразователями АЭ, неподвижно установленными на поверхности объекта контроля.

Недостатком способа является сложность обнаружения дефектов на резервуарах больших размеров в связи с сильным затуханием АЭ.

Наиболее близким аналогом предложенного способа АЭ контроля является метод MONPAC-PLUS (Procedure for acoustic Emission Testing of metal Tanks-Vessels, Physical Acoustic Corporation. Prinston, 1992) [5].

Суть метода состоит в том, что при контроле технического состояния резервуара, например типа РВС (резервуар вертикальный стальной), при АЭ обследовании на внешнюю поверхность стенки резервуара устанавливаются акустико-эмиссионные датчики, необходимое количество и схема расстановки которых определяется геометрическими размерами резервуара и акустическими свойствами конкретного объекта контроля. Нагружение резервуара осуществляется путем налива жидкости (вода, продукт хранения). Во время нагружения регистрируются и локализуются зоны с так называемыми источниками акустической эмиссии (ИАЭ), которые могут быть связаны с дефектами металла (развивающиеся дефекты в сварных швах и основном металле, зоны коррозионных поражений и места протечек в стенках и днище резервуара). Определение координаты источников АЭ осуществляется по разности времен прихода акустической волны от одного источника АЭ на разные датчики. Необходимым условием лоцирования, т.е. определения координаты источника АЭ на плоскости (днище резервуара) является то, что сигнал от ИАЭ должен быть зафиксирован как минимум тремя датчиками, так называемой «Антенной», иначе даже «услышанный» двумя датчиками полезный сигнал не будет лоцирован. При этом желательно, чтобы источник сигнала находился внутри Антенны.

Недостатком данного способа является то, что полнота выявления ИАЭ и точность определения их координат на днище существенно зависят от диаметра контролируемого резервуара. Это в первую очередь касается центральных областей днища, т.к. акустический сигнал от дефекта сильно затухает с увеличением расстояния от ИАЭ до датчиков, расположенных по периметру резервуара. Таким образом, сигнал ИАЭ может быть либо вообще не услышан либо для него не выполнится условие Антенны и его координата не будет определена.

Также недостатком является то, что при больших размерах Антенн возможно появление ложных локаций в результате неправильного объединения АЭ системой не связанных между собой акустических сигналов внутри Антенны, например объединения шумовых сигналов.

Данное изобретение направлено на решение проблем АЭ контроля внутренних областей днища резервуаров большого диаметра.

Предлагаемый способ акустико-эмиссионного контроля технического состояния резервуаров заключается в том, что на внешнюю поверхность стенки контролируемого резервуара устанавливают наружные датчики акустической эмиссии, проводят цикл нагружения резервуара и с помощью датчиков АЭ фиксируют сигналы АЭ, испускаемые дефектами стенок и днища контролируемого резервуара, по которым судят о его техническом состоянии, помимо внешних датчиков АЭ дополнительно используют герметичный датчик АЭ, который помещают внутрь контролируемого резервуара и погружают в продукт, которым производится налив резервуара.

Погружаемый датчик АЭ (ПАЭД), как правило, совмещенный с предусилителем, может крепиться непосредственно на днище резервуара либо находиться на некотором расстоянии от него, например выше донного осадка. При необходимости, например, при больших диаметрах днища может использоваться одновременно несколько ПАЭД.

Изобретение поясняется фиг.1, на которой показан контролируемый резервуар 1 с системой установленных наружных АЭ датчиков 3, заполненный жидкостью 2, в которую помещен погружной датчик (ПАЭД) 4. Датчики через соединительные кабели 5 подключаются к аппаратуре обработки АЭ сигналов 6.

Так как ПАЭД находится наиболее близко к центральным областям днища и принимает АЭ сигналы непосредственно по продукту, которым производится налив резервуара, то он обладает наибольшей чувствительностью из всех используемых датчиков АЭ и заведомо «услышит» любой сигнал, который зафиксируют внешние датчики. При этом источник АЭ в любом случае будет расположен внутри одной из Антенн, образованных датчиками на обечайке резервуара и ПАЭД.

Таким образом, применение ПАЭД обеспечивает лучшие условия для приема сигналов АЭ и практически гарантирует выполнение обоих условий точного расчета координат источника АЭ. Эти факторы значительно увеличивают общую чувствительность системы датчиков, что в ряде случаев позволяет снизить необходимое количество каналов.

Эффективность использования ПАД заключается в значительном снижении количества ложных локаций, увеличении точности определения координат источников акустической эмиссии и их выявляемости, причем некоторые из источников АЭ проявляются только при использовании погружного датчика.

В качестве акустико-эмиссионного комплекса может использоваться любой стандартный многоканальный АЭ прибор, позволяющий осуществлять многоканальную плоскостную локацию, т.е. вычислить координаты ИАЭ, стандартно применяемый для диагностики днищ резервуаров. Например, акустико-эмиссионные системы серии «Aline» производства фирмы «ИНТЕРЮНИС» (Россия).

Адаптированное под задачу контроля с внутренним датчиком программное обеспечение позволяет использовать схему с произвольным расположением ПАЭД внутри резервуара.

В случае применения ПАЭД в искробезопасном исполнении, возможно, использовать их для контроля резервуаров, содержащих горючие жидкости, например нефтепродукты.

Литература:

1. - РД 03-131-97. Сосуды, аппараты, котлы и технологические трубопроводы. Акустико-эмиссионный метод контроля.

2. - Положение о проведении работ по диагностированию резервуаров для хранения нефти.

3. - РД 08-95-95. Положение о системе технического диагностирования сварных вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов.

4. - Обследование резервуаров для хранения нефти без вывода из эксплуатации. Баранов В.П. ТТН, приложение №1 2000 г.

5. - MONPAC-PLUS (Procedure for acoustic Emission Testing of metal Tanks-Vessels, Physical Acoustic Corporation. Prinston, 1992).