Page 107 - 无损检测2023年第三期

张延兵, 等:

危化品罐区埋地穿越管道声发射检测的可行性分析

当从左侧进行断铅激励时, 可以发现随着传播
1 试验方案制定
距离的增大, 声发射信号幅值的衰减并非呈线性特
对某原油储存罐区的穿越混凝土路面输送管道 点( 见表1 ), 在1号和2号传感器之间, 幅值衰减速

进行在线声发射腐蚀检测试验, 管道结构形式为套 度非常快( 总共衰减24dB ), 而在2号和3 号传感

管, 设计温度为常温, 埋地段长度为24.1m , 外径为 器间, 幅值仅衰减5dB 。这主要是由于从左侧进行
900mm , 材料为 L245M , 壁厚为9.1mm , 设计压力 断铅激励时, 声发射信号向前传播时首先要经过两

个弯头的阻滞和频散, 从而幅值出现大幅衰减; 而当
为1.6MPa , 输送介质为原油, 2014 年投入使用。
声发射信号越过2号传感器进入直管段传播时, 信
检测时选用 Micro-IIEx p ress型声发射检测仪器,
号的频散和结构几何突变影响大大降低, 幅值的降
传感器型号为 R3I-AST , 前置放大器增益为40dB ,
低速率下降非常明显。由于能量和幅值均为表征声
滤波器下限为20kHz , 上限为100MHz 。检测时管
发射信号强度的指标, 随着声音传播距离的增大, 能
道内部充满原油, 且介质静止无输送流动现象。
2021年3 月该企业进行埋地管道开挖检修作 量的衰减幅度对结构几何变化更敏感, 在1号和2
号传感器之间, 能量衰减达到 97.8% , 在直管段能
业, 此时分别在管道两端及底部各布置一个传感器,
量的衰减速率趋于缓和。另一方面由于管道中声发
对管道进行声信号传播距离衰减测试、 腐蚀缺陷声发
射信号的传播路径基本趋于直线, 路径单一, 极少出
射特征参数表征、 传感器布置优化方案测试等。 2022
现信号反射、 散射及相互干涉导致的波形畸变, 因此
年3月, 在管道土壤覆盖层回填并稳定12个月后, 再
声发射信号的平均频率随传播距离的增加几乎没有
次对管道进行检测, 对比两次试验的结果, 从而验证
太大的变化; 但声发射信号上升时间则呈现相对线
埋地穿越管道腐蚀在线声发射检测的可行性。
性的递增趋势。
2 试验结果分析 表1 左侧断铅时的各传感器特征参数
试验采用断铅和人工敲击来模拟埋地管道在日 传感器 传播距离 / 幅值 / 上升时间 / 能量 / 平均频率 /
常使用过程中最常出现的泄漏及腐蚀, 研究埋地管道 编号 m dB μ s eV kHz

中的声发射信号传输特点及在线检测的可行性。 1 0 89 1670 3685 18

2.1 开挖管道断铅激励试验 2 7.2 65 3561 812 15

对开挖后的管道分别在传感器1和3处施加断 3 24.1 60 7891 282 16
铅激励( 见图1 ), 分析其信号传播特征 [ 2-3 ] 。 当从右侧进行断铅激励时, 声发射信号首先进

入管道的直管段传播, 经过 16.9m 的传播后幅值

衰减6dB ( 见表2 ), 在通过管道左侧的两个弯头后

再次衰减12dB , 这相对于左侧断铅时的声发射信
号幅值衰减下降了 50% 。上升时间在直管段的变
化规律同左侧断铅时上升时间的变化规律类似; 能
量则呈现出较为缓和的下降趋势, 并未出现大比例
成倍下降的情况; 平均频率随传播距离的增加仍无
太大变化。
表2 右侧断铅时的各传感器特征参数

传感器 传播距离 / 幅值 / 上升时间 / 能量 / 平均频率 /
编号 m dB μ s eV kHz

3 0 88 2223 5076 19

2 16.9 83 5029 4052 16

1 24.1 71 12268 3026 16
2.2 土壤回填后管道敲击激励试验
管道在回填的前期阶段, 土壤和管道本体的结
图1 管道开挖后检测现场及传感器布置示意
合还处于不稳定状态, 其腐蚀环境和长周期使用的
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2023年 第45卷 第3期
无损检测