石化储罐缺陷的漏磁检测系统

王鹏飞

（黑龙江兴胜远航市政建设工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150090）

石化储罐是油品存储的典型设备，在生产现场有着广泛的应用。由于储罐内壁与油品中的腐蚀性物质长时间接触，罐底外壁土壤中又含有大量腐蚀性介质，因此储罐(特别是罐底部分)极易发生金属损失，严重时甚至会导致罐壁穿孔、油品泄露事故。若泄露发生在储罐底部，较难及时发现，油品渗入土壤，挥发出易燃气体，便会给维修带来极大不便。油品泄露不仅会造成能源浪费、经济损失，而且严重污染环境、甚至危及人身安全。因此，世界各国，特别是欧美一些工业发达国家非常重视石化储罐的定期检测和维护，防患于未然。漏磁法是适用于铁磁性材料腐蚀的无损检测方法。其基本原理是通过检测被磁化工件表面溢出的漏磁信号，识别缺陷的尺寸和形状。通常工件表面没有缺陷时，漏磁信号分布比较均匀，当某处存在缺陷时，由于介质导磁率变化，引起磁场分布不均，则磁通会在缺陷处发生畸变，通过检测漏磁信号的变化，就可判别缺陷的状态。

目前的漏磁检测技术还无法精确地反映缺陷的几何尺寸，只能粗略的判别缺陷的状态，但是漏磁检测的速度快，可同时检测储罐底板内外表面的缺陷，对被测物表面的光洁度要求较低，且可隔着一定厚度的绝缘层实施检测。

1 漏磁检测的原理

漏磁检测是通过检测被磁化的金属表面溢出的漏磁通，来判断缺陷是否存在的无损检测方法，与磁粉检测原理相同，其检测原理如图所示。一块表面光滑无裂纹，内部无缺陷或夹杂物的铁磁性材料磁化后，其磁力线在理论上全部通过由铁磁材料构成的磁路，如图a所示；若存在缺陷，由于铁磁材料与缺陷处介质的导磁率不同，缺陷处的磁阻大，在磁路中可以视为障碍物，则磁通会在缺陷处发生畸变，如图b所示。

畸变磁通分为三部分，一部分穿过缺陷，另外部分经过裂纹周围的铁磁材料绕过裂纹，其他部分则离开铁磁材料表面，经过空气或其它介质绕过裂纹，即所谓的漏磁通，也就是探头能检测到的部分。

漏磁通信号与缺陷尺寸是对应的，漏磁通的磁场强度与缺陷深度保持近似的线性关系。同时，探头距试件表面的提离值，探头行进速度及探头处的磁场强度对检测结果亦有影响。漏磁法检测速度快，探头灵敏度高，能准确测出腐蚀区域，适合大面积高速检测。同时，从传感器得到的漏磁信号的幅值和波形还受到环境因素的影响。例如:探头距试件表面的提离值、探头行进速度、罐壁的磁化强度、导磁率及储罐底板的剩磁等。在实际检测中时，这些参数是变化的，它们的改变影响了信号的幅值和形状。

漏磁检测技术适用于铁磁性金属材料，不适用于非铁磁性金属。漏磁检测技术应用于金属储罐罐底的检测，主要是利用漏磁方法和现代信号分析技术，对金属储罐底板腐蚀缺陷的漏磁场信号进行检测与评价。通过捕捉和采集这些漏磁场信号并加以相关处理与分析，就可以得到有关储罐罐底腐蚀状态的信息，从而消除储罐安全隐患，确保储罐的安全使用。该技术能对同时对罐底上下表面缺陷同时进行检测，并可以量化，对罐底的整体腐蚀状态做出评价。

2 石化储罐漏磁检测系统检测程序分析

2.1 石化储罐漏磁检测系统总体结构

金属储罐罐底漏磁检测系统应包括磁化机构、承载机构（车轮）、信号接收装置（传感器）、定位装置、稳压电源、数据采集模块、车体框架和计算机等几部分。检测仪器应有实时显示和记录功能，应有覆盖检验区域的足够通道数，应至少能记录超过系统检测阈值的缺陷信号，同时还需记录信号位置参数，以便能够对缺陷进行准确定位。磁化机构包括衬铁、永久磁铁和防止磨损磁极的钢板，可将罐底磁化成最佳检测状态。探头采用霍尔元件传感器，按有一定检测覆盖面积排列，组成无死区的探测结构。为了提高探测精度，采用足够弹力的弹性构件，使探头紧贴罐底。定位装置为固定在行走轮上的光电脉冲式编码器，每行进2毫米向计算机发一次脉冲，启动一次测量，对各路探头扫描一次。探头采集的信号经数据处理模块处理，放大并转换为数字信号，送入计算机。计算机是检测仪器的核心，用于处理、显示及存储检测结果。送到计算机的信号，经软件处理为波形曲线实时显示，其横坐标表示位移参数，纵坐标表示腐蚀程度。为便于观察，也可以用彩色图或三维图形显示，这两种方式都很直观，可作为检测及评估的依据。如c图所示:

C图

2.2 石化储罐的漏磁检测程序

资料审查。对储罐的资料审查包括:图纸审查；检验资料、历次检验报告及记录；运行记录及参数、介质、运行中的异常情况等；有关修理或改造的记录与文件。技术准备。根据现场勘察情况和储罐的工艺运行状况，制定检测方案，包括底板编号，检测顺序，检测条件等。

检测条件。罐内清洗干净，所有人孔、排污孔、透光孔全部打开，进行通风换气后，在罐内进行可燃气体检测和含氧量分析，符合标准，方可进入罐内。

传感器高度调节。传感器距离储罐底板表面的高度与检测结果的灵敏度有着密切的关系，所以正确的调节传感器的高度是检测结果准确可靠的必要条件。当系统在检测铁磁性板时传感器高度应该被设置成从传感器到板间距为1mm。

连接。正确连接传感器-数据采集模块-计算机。接通便携式计算机的电源线和数据线。

参数设置。设定必要的硬件参数与底板设置。包括传感器的提离值、采样率，罐底板的编号、长宽尺寸、扫描方式等。

标定。要保证标定板与要检测的储罐底板具有相同的材质和厚度。让检测仪从小的缺陷向大的缺陷方向进行标定。标定是检测仪质量控制的一个非常重要的部分，它的好坏直接关系到检测结果的准确性。所以在开始检测之前一定要先标定，并且在检测过程中最好每天至少标定一次。

底板编号。由于储罐底板是由很多钢板焊接而成的，在检测每块具体的底板之前，必须对它们进行编号。编号时首先要确定储罐底板的检测基准点，这个检测基准点是储罐底板编号系统、底板坐标系和实际缺陷位置的基准点。

检测。首先，对检测过程做详细记录，包括设置文件、数据文件以及与检测有关的任何情况。其次，按照预先定义扫描模式进行扫描检测在储罐底板的检测过程中采用两种类型的扫描模式，每种扫描模式对应不同的水平板或垂直板的参考点位置不同，有八种扫描方法。这两种扫描模式是:单向扫描和光栅扫描。最后，在现场进行必要的数据返放处理和分析，得出初步的罐底漏磁检测结果。若检测人员对该检测结果有怀疑时，应重新检测或进行超声复验。

检测结果的评价。根据检测时的记录和数据（信号参数）的返放分析，对检测数据进行必要的滤波和分段分析，剔除检测过程中的干扰信号，对罐底的有效检测数据进行详细分析和评价。

3 结论与展望

利用石化储罐缺陷的漏磁检测系统对现场实际储罐底板进行腐蚀缺陷漏磁扫描检测，将达到工作效率高，检测结果准确可靠，可以改善检测人员的工作环境和减少工作强度，提高检测的速度和精度，满足石化企业现场检测的要求，具有广阔的前景。

[1]闫河,沈功田,李邦宪,张亦良.常压储罐罐底腐蚀的漏磁检测与失效分析[J].无损检测 2006-02-10.