《化工成套装置损伤在线监测与评价规范》

3本文件适用于化工成套装置承压设备的损伤在GB/T11344无损检测超声测厚GB/T12604.1无损检测术语超声检测GB/T20737无损检测通用术语和定义GB/T24176-2009金属材料疲劳试验数据统计方案与分析方法GB/T25917.2-2019单轴疲劳试验系统第2部分：动态校准装置用仪器GB/T26077-2021金属材料疲劳试验轴向应变控制方法GB/T26610.1承压设备系统基于风险的检验实施导则第1部分：基本要求和实施程序GB/T26610.3承压设备系统基于风险的检验实施导则第3部分：风险的定性分析方法GB/T26610.4承压设备系统基于风险的检验实施导则第4部分：失效可能性定量分析方法GB/T26610.5承压设备系统基于风险的检验实施导则第5部分：失效后果定量分析方法GB/T39432无损检测超声检测阶梯试块4设备在外部机械载荷、介质环境、热载荷单独或共同作用下，造成的材料性能下降、结构不连续或承载能力下降。采用监测系统对承压设备实现设备工况数据(如温度、压力、湿度、pH值、振动等)、损伤状态数据(如减薄、开裂、疲劳、应变、腐蚀等)和泄漏等设备状态数据的实时原位采集、传输、分析、管理活动。能反映被监测对象状态变化的具体位置或区域。用于设备状态信息采集、传输、存储、处理、分析与结果展示的一套硬件、软件集成化技术体基准信号库reference/benchmarksignallibrary被监测对象初始状态监测信号的集合，作为后续监测数据对比分析的基准。对比分析监测信号与基准信号或历史信号的差异，以评估监测部位状态变化。建立监测信号或信号差异与时间的关联分析，以评估监测部位状态变化趋势。4通则4.1一般根据设备损伤模式、损伤发展速度、失效可能性和后果确定监测对象。4.2监测前，应充分收集监测对象的设计、制造、安装、使用、检验、维修、改造等资料，重点关注已经发生和可能存在的损伤。4.3当存在以下情况时，宜对相关对象开展损伤监测：a)腐蚀回路分析推荐需要监测的对象；b)腐蚀调查、检验检测等认为需要监测的对象；c)运行工况发生显著变化或工艺改变时，认为需要监测的对象；d)风险评估结论为高风险、中高风险的设备；e)接近或达到设计使用年限的对象；f)发生重大自然灾害或事故后，认为需要监测的对象；g)行业历史经验推荐需要监测的对象；h)设计、制造、使用单位认为需要监测的对象。55.1监测方案应至少明确监测目标、对象、部位、损伤形态及监测方法等要素。5.2方案制定过程包括：收集工艺和设备基本资料、确定监测对象、识别损伤模式和损伤形态、确定损伤部位、选择监测方法。5.2.1应收集并分析工艺和设备的基本资料，一般包括：装置操作工艺手册、设备竣工资料、历次检验检测资料、使用维护资料和历史检修记录等。5.2.2采用4.3中的方法确定监测对象。a)依据GB/T30579进行损伤模式识别的结果；b)设备管理或同行业建议；c)历次检验和检测结果；d)其他适用的损伤识别方法。a)检验检测；c)流场、应力、振动、噪音等分析；d)设备使用管理经验；e)本标准附录A~附录E中给出的建议；f)其他有效的损伤部位识别方法。5.2.5根据被监测对象和损伤形态选择合适的监测方法，具体确定方法见5.3。5.2.6监测方案应明确的监测仪器的功能和性能要求、现场安装要求、设备改造要求以及监测设备维护方式和周期等。其中，监测仪器的功能和性能要求不应低于本标准相关附录的规定。5.3.1必要时，对同一种损伤形态，可选择多种方式进行协同监测。5.3.2当采用多种方法协同监测时，应采取有效措施消除相互干扰。5.3.3宜采用有效性较高的监测方法进行监测，各种监测方法对应的监测有效性级别见表1。表1在线监测方法及有效性局部减薄点蚀/孔蚀厚度超声监测lXXX超声导波监测声发射监测X应力应变监测XXXXXX振动监测XXX注：1为监测高度有效，2为监测中高度有效，3为监测中度有效，X监65.3.4在选择监测方法时，应基于损伤模式的敏感参数进行确定。必要时，可将温度、压力、流量等工艺参数监测或其他主动监控方式纳入监测系统，作为损伤监测的补充手段。5.4.1应根据5.2中确定的监测设备、损伤形态、损伤部位，结合拟采用的监测方法选择监测部位。5.4.2应充分考虑安装便利性、可维护性等。5.4.3应充分考虑监测部位所在区域的安全防护要求。5.4.4监测部位应能真实反映监测对象的实际损伤及其变化趋势。5.5监测方案中应至少包括：监测目标、监测对象、损伤部位、损伤形态、监测方法、监测部位、监测设备性能和功能要求、监测设备通讯和供电方式等。6系统要求监测系统宜参考GB/T38881相关规定，至少包括信息采集单元、传输单元、存储单元、处理单元、分析与结果展示单元。监测系统应具备成套装置承压设备关键损伤的监测和数据分析等功能。6.2监测终端监测终端应满足在线监测项目要求的精度和量程，且符合下述基本要求：a)监测终端投用前应进行校准、调试，运行期间应定期进行人工校准或具备自校准功能；b)监测终端采集和预警频次应满足损伤监测需求；c)监测终端应满足监测部位及其所在环境的安全防护要求；d)监测终端应具备将数据上传功能；应保证数据传输的安全性、完整性和实时性；e)必要时，监测终端宜具备参数在线配置功能，可配置的参数包括采集频次、上传数据种类6.2.2.1监测终端供电系统应安全可靠，当无法采用市电供电时，室外安装的监测设备宜采用相适应的方式供电。6.2.2.2当采用电池供电时，电池的防爆等级应满足测量点的安全防护要求。6.2.2.3应定期检查设备供电状态，确保监测终端正常工作。监测终端和通讯中继应满足安装区域、监测对象使用单位和相关安全监管方的防爆等级要求。7监测终端平均无故障工作时间不宜低于监测对象连续运行时长。服务器应满足使用单位数据管理相关要求。7评价方法要求7.1监测系统采集的实时数据，可为设备运行维护提供支撑，应用包括但不限于：设备风险预警、检验检测、腐蚀管理、基于风险的检验(RBI)、完整性操作窗口(IOW)、合于使用评价(FFS)、完整性管理等。7.2损伤级别可参照附录中提出的分级判据进行分级；不同监测方法宜根据损伤级别应按照表2的原则由设备使用单位确定预警分级判据。表2预警分级原则分级原则一级预警二级预警四级预警立即采取有效降低风险的管控措施或停用8运行管理要求8.1应对监测终端进行日常检查和维护工作。8.2监测终端位置信息应能根据实际情况的变化及时更新。8.3应对监测终端进行定期核验，达不到要求的，应及时更换。8.4监测终端发出预警信息时，应按照规定程序及时处置。8(规范性)超声厚度监测A.1超声厚度监测方法通过测量探头发出的超声波信号一次、二次或多次反射穿过被测材料的超声脉冲信号时间来确定被测材料的厚度。A.2超声厚度监测系统A.2.1传感器要求A.2.1.1功能要求具有获取超声波形、测量被监测对象温度等功能。A.2.1.2安装要求A.2.1.2.1满足被测对象曲率、壁厚范围、温度要求。A.2.1.2.2安装后应满足长周期使用要求，并给出维护建议。A.2.1.3.2示值重复性应按照如下方法测量：测量壁厚10mm的试块，每个试块连续采集10次得到的结果为x1、x2、.…、x10,计算测量平均值x;按照式A.1计算示值重复性。使用的试块厚度极限偏差为-0.02mm,表面的粗糙度Ra应不大于0.8um。A.2.1.4测量绝对误差A.2.1.4.1测量绝对误差应使用标称可测量的最小厚度、10mm厚度和标称可测量的最大厚度试块分别测量。A.2.1.4.310mm以上工件，测量绝对误差不大于试件壁厚*0.5%;A.2.1.4.4当标称适配的管道直径小于30mm时，应使用相应直径试块，曲面壁厚误差不大于0.1mm。每个试块连续采集10次得到的结果为x1、x2、…、x10,按照式A.2计算测量绝对误差。使用的试块厚度极限偏差为-0.02mm,表面的粗糙度Ra应不大于0.8um。A.2.1.5温度补偿9应能够测量被监测对象温度，对声速进行修正补偿。可采集次数不少于1500次，并至少可持续监测3年。A.2.1.7环境适应性A.2.1.7.1具备同使用环境相适应的防水、防尘等级；户外使用部分一般不宜低于IP67;A.2.1.7.2具备同使用环境相适应的防爆等级和温度适应性；A.2.1.7.3具备同使用环境相适应的电磁防护能力。对监测单元的核验包括：安装前核验、在用阶段核验。a)监测设备应对温度测量准确性进行核验，宜由制造企业在出厂时进行；b)当超声探头同采集主机不可分离时，安装前核验应使用标准试块。标准试块的声速和厚度应是已知的。标准试块可以是一组，也可以是阶梯试块。试块的厚度宜覆盖传感器标称的可监测厚度范围。其中一个试块的厚度值应不小于传感器测量范围的最大厚度，试块的另一个厚度值应不大于传感器测量范围的最小厚度；c)当超声探头同采集主机分离，且不能保证指定超声探头同指定采集主机配对使用时；采集主机可使用安装固定超声探头的试块对巡检采集设备进行核验，并采用A.5.3.2的b)条通过在用阶段可靠性评价对固定安装的探头进行核验。a)温度测量的在用阶段核验，可将监测设备拆下来进行核验，核验周期不大于1年；也可参考A.5.3.4的规定进行核验；b)当超声探头同采集主机不可分离时，可将监测设备拆下来使用试块进行核验，核验周期不大于1年；也可通过其他物理量溯源实现对监测设备测量准确性的评价和修正。当使用其他物理量溯源时，应参考A.5.3.2中规定的内容执行；c)当超声探头同采集主机分离，且不能保证指定超声探头同指定采集主机配对使用时；应参照A.2.2服务器要求A.2.2.1超声厚度监测服务器A.2.2.1.1超声厚度监测服务器应包含数据接收、存储、处理分析以及预警等功能。A.2.2.1.2超声厚度监测服务器应能够显示监测设备的位置，以便现场巡查设备。A.2.2.1.3超声厚度监测服务器，应具备以下基a)数据通信接收采集到的超声波形；b)数据存储功能；c)对监测数据分析获取壁厚和腐蚀速率等功能；d)显示、统计和报表功能；e)对壁厚在线监测数据超出阈值后的预警指示功能。A.2.2.1.4超声厚度监测服务器系统平均无故障工作时间不应小于8000小时：A.3监测实施A.3.1监测位置选择A.3.1.1监测位置选择原则a)在装置运行情况下，原则上应在易于进行保温拆卸及其他安装作业的位置进行监测；b)部位选择应在容易发生壁厚减薄的设备或部位，如弯头、相变区等；c)对于壁厚减薄严重的代表性部位，点应适当加密厚度监测点数量；d)考虑现场实际，一般不要将在线测厚点选在测厚人员不易操作的位置(腐蚀特别严重，需特别重视的部位除外);e)监测频率应根据介质的腐蚀性、冲蚀情况、部位的重要性、设备或管道的使用年限而定。A.3.1.2下列易腐蚀和冲刷部位应优先考虑布点a)管线腐蚀冲刷严重的部位：弯头、大小头、三通及喷嘴、阀门、调节阀、减压阀、孔板附近b)流速大(气体介质流速大于30m/s、液体介质流速大于10m/s)的部位，如：常减压转油线、加热炉炉管出口处、机泵出口阀后等；c)环烷酸腐蚀环境下的气液相交界处和液相部位；d)硫腐蚀环境下气相和气液相交界处；e)流体的下游端(包括焊缝、直管)容易引起严重冲刷的部位；f)同一管线的热端；g)换热器、空冷器的流体入口管端；h)塔、容器和重沸器、蒸发器的气液相交界处；i)换热器、冷凝器壳程的入口处；j)流速小于1m/s的管线(包括水冷却器管束),有沉积物存在易发生垢下腐蚀的部位；k)盲肠、死角部位，如：排凝管、采样口、调节阀副线、开停工旁路、扫线头等。A.3.1.3腐蚀介质较强的管道输送腐蚀性较强介质的管道，直管段长度大于20m时，一般纵向安排三处测厚点，长度为10~20m时，一般安排两处，小于10m时可安排一处。A.3.1.4介质腐蚀性较轻的管道介质腐蚀性较轻的管道一般在直管段(两个弯头间的连接管)安排一处测厚点，在弯头处安排一处测厚点。A.3.1.5弯头、大小头及三通管线上的弯头、大小头及三通等易腐蚀、冲蚀部位应尽可能多布置测厚点。A.3.2设备选型要求A.3.2.1应考虑被测对象的设计温度、使用温度，选择与之适应的长周期超声厚度监测设备。A.3.2.2应根据被测材料和厚度选择适应的超声厚度监测设备。A.3.2.3应考虑被测对象曲率对测量和设备耦合的影响，选择合适的超声厚度监测设备。A.3.2.4选型时应考虑测量精度要求、现场供电条件、通讯方式和超声厚度监测设备的寿命。A.3.2.5选型时应考虑满足现场防爆要求。A.3.3表面清理监测点位表面应无影响监测的障碍物和干扰监测的异物，如有影响监测的油漆、铁屑、疏松腐蚀残余或金属颗粒等，以及易造成换能器接触面损坏的尖突，应清除。A.3.4.1应充分考虑使用时长、温度等因素选择合适的耦合剂。A.3.4.2宜采用可以固化的有较好透声性能的胶水作为耦合剂。A.3.4.3当被测材料可能出现较高温度时，可采用硬质耦合材料或者硬耦合的方式。当采用此方法时应完善安装工艺，保证探头对被测工件保持较高的压力；同时在使用过程中应关注这个压力以及波形的多次回波是否正常。A.3.4.4电磁超声监测可不考虑耦合剂。A.3.5防护应对超声测厚传感器、线缆等加以必要的防护措施。A.4监测数据采集A.4.1巡检采集模式A.4.1.2监测换能器应具有唯一的设备编号并长期固定在被监测对象上。A.4.1.3同监测换能器分离的采集主机通过有线或无线方式连接到监测换能器上，应能够获取换能器设备编号和全波形超声信号。A.4.2.1超声厚度实时监测设备应具有唯一的设备编号并长期固定在被监测对象上。A.4.2.2应根据设置的监测频次采集并上传数据，可在外部触发时单次采集并上传数据。A.4.2.3上传数据应至少包括：设备编号、全波形超声信号、采集时间。A.5数据分析处理要求A.5.1厚度计算A.5.1.1厚度通过已知声速与脉冲回波时间的乘积除以穿过次数来计算，见式A.3:…n_—超声波穿透次数。A.5.1.2测量声速会根据材料和温度变化而变化，声速确定方法参考GB/T11344;A.5.1.3超声测厚方法包括：单次回波法、单次回波延时法、多次回波法，具体实现方法参考GB/TA.5.2信号可靠性评估A.5.2.1当信噪比大于14、脉宽小于lus、归一化峭度大于1.5是可任务信号具有合格的可靠性。寻找波包包络最大值，确定-6dB脉宽(即包络幅值高于峰值50%的连续时间段)以脉宽下边界再向下扩展一个脉宽距离到边界A,脉宽上边界再向上扩展一个脉宽距离到边界B,将[A,B]区间内看作信号。将该信号区域以外的所有数据视为背景噪声，计算这些噪声数据的包络均值。信噪比 (SNR)定义为：20×log10(包络最大值/背景噪声包络均值)。A.5.2.3脉宽计算方法寻找波包包络最大值，设定最大值的50%(即-6dB)作为阈值。计算包络线上高于该阈值的第一个点与最后一个点之间的时间差，该时间差即为归一化脉宽(单位：微秒)。计算原始超声信号的时间序列统计学峭度(Kurtosis)。计算公式为信号幅值的四阶中心矩除以方差的平方(FisherKurtosis),用于衡量信号分布的尖锐程度或尾部厚度。A.5.2.5当不采用A.5.2.1规定的可靠性评估方法时，可人工对同一型号传感器数据进行标注，并根据标注结果进行机器学习分类。其中标准人员应至少拥有无损检测超声Ⅱ级证书，完全不同的标注数据不少于3000条，其中不合格超声数据不少于500条。A.5.3数据有效性当满足以下条件时，监测获得的厚度数据可被视作准确、可靠、可追溯数据，并用于承压设备定期检验中。条件包括：A.5.3.1应按照A.2.1.8规定的内容进行核验。A.5.3.2当监测设备不能按照A.2.1.8.2b)或c)规定内容定期核验时：a)对于设备系统时钟可被有效溯源；b)按照A.5.2规定内容对信号可靠性进行评估，评估结果为合格的。A.5.3.3可测量本检测对象温度并对声速进行补偿。A.5.3.4当温度核验用传感器不能按照A.2.1.8.2a)规定定期校验时，监测设备应至少包含两个温度传感器，互相核验。A.6.1剩余壁厚率剩余壁厚率——单位：%;t实测——当前测量的壁厚，单位：毫米，mm;A.6.2腐蚀速率近6个月测厚数据，通过最小二乘拟合得到的厚度变化直线斜率×(-1);单位：毫米/年，mm/y。A.6.3当量腐蚀速率当量腐蚀速率——单位：%/年。A.6.4基于剩余壁厚率的损伤评价方法表A.1基于剩余壁厚率的分级I不满足一级要求；但剩余壁厚率大于30%,且当量腐蚀速率小于20%/年I不满足一级、二级要求；但剩余壁厚率大于15%,且当量腐蚀速率小于50%/年I(规范性)超声导波监测B.1超声导波监测方法超声导波监测方法通过固定在被监测结构上的传感器激励出特定模态和频率的超声导波，该导波在结构中可沿波导方向长距离传播；当导波在传播路径上遇到几何不连续(如焊缝、支撑)或损伤 (如腐蚀、裂纹、材料剥离)时，会发生反射、透射、散射和模态转换，导致接收信号时延、频散及频响特性等声学特征参量发生变化。通过建立基准信号库，并对比分析当前监测信号与基准信号的特征参量差异，结合趋势分析，实现对结构整体性、损伤存在性、位置及严重程度的定性、定位与定量评估。B.2超声导波监测系统系统组成一般包括如下内容：a)超声导波监测系统应满足GB/T38881的要求，通常由传感器、监测终端、服务器及数据分析软件构成，必要时可包含数据中转站或专用通讯链路。b)超声导波监测系统是化工成套装置监测系统的一部分，用于提供被监测管段或结构整体的损伤状态信息，支撑总体评价分析和预警。c)传感器负责声-电/电-声信号转换；监测终端负责导波信号的激励、采集、初步处服务器负责数据的接收、存储、深度分析与结果呈现。d)系统应具备远程配置、状态自诊断、数据加密传输等功能。B.2.2监测终端要求监测采用的超声导波仪器应同时至少满足如下要求：a)激励频率范围：覆盖20～250kHz,分辨率不小于1kHz。b)脉冲重复频率：不低于20Hz。c)回波放大增益：不低于60dB。d)损伤监测灵敏度：不低于横截面积损失率3%,使用标准试样对监测系统进行校验，具体实现方法参考GB/T31211.1。e)实时监测仪器防护等级：不低于IP65级。f)环境适应性：工作温度-20℃~50℃,相对湿度10%～80%RH(无冷凝)。B.2.3数据分析软件要求超声导波在线监测系统软件除基本的数据采集、存储、显示功能外，应至少包含以下高级分析a)基准信号库的建立、管理与自动匹配。b)可随时调取历史监测信号，能对信号进行特征标注。c)可显示监测终端的工作状态(如剩余电量、网络通信状态)。d)可显示导波声学参数(激励频率、信号增益、采样频率、信号长度等)。e)具备导波信号温度补偿功能，符合附录B.5.3的要求。f)可采用信号分析算法对信号进行差值分析。g)可根据预设报警阈值对信号进行。B.2.4耦合剂耦合剂应满足被测对象使用温度范围，并保证传感器和被测对象之间良好耦合。B.2.5监测设备的维护和核验B.2.5.3.1在监测设备现场运行期间，应至少每6个月进行一次定期现场核验，利用被监测管道上的焊缝、法兰等结构固定特征产生的反射回波信号为参考基准进行在线核验，通过比对特征回波信号的传播时间、幅值等参数，对设备监测灵敏度、时基(声速)进行校准和补偿。b)同一监测点连续3次采集信号重复性差，均方差超出噪声置信区间2倍。c)离线无损检测抽检结果与在线监测趋势存在重大矛盾。B.3监测实施B.3.1一般要求监测前应当对超声导波仪器进行监测能力验证及核验，标准d)被监测管道制造文件资料：产品合格证、设计资料、竣工图、质量证明文件等，重点了解其e)被监测管道运行记录资料：运行参数、工作环境、载荷变化情况、工作中出现的历史缺陷记f)被监测管道检验资料：历次检验和检测报告。对被监测管道进行勘查，找出所有可能影响监测结果的因素，如支吊架、法兰、紧密贴合的多层防腐层等。了解管道工艺参数，确定合理的磁致伸缩带材布置点，询问管道使用管理人员调查被监测管道容易出现缺陷的位置，综合规划布置点数目实现检测距离全覆盖被检管道，并准确测定管道典型管件特征(弯头、三通、支吊架、变径、法兰等)距离布置点的位置，在单线图或其它图纸中标明。在安装换能器前，应处理管道表面以便传感器能与管道耦合紧密。根据不同工况与耦合方式，管道表面处理分为以下情况：a)对于存在防腐或保温层的管道，必须拆开部分防腐或保温层，便于监测换能器的布b)当防腐层或保温层造成导波衰减较大时(由操作人员现场判定),应重新评估是否具备开展长表面粗糙度要求Ra小于等于12.5。d)对于管道表面油漆部分剥落或起泡，表面有浮锈，应当刮掉油漆，用砂纸处理管道表面。e)当用砂纸难以处理且工况允许的情况下，可使用打磨机，将管道表面打磨至出现金属光泽。B.4监测数据采集B.4.1数据采集模式监测数据采集分为两种模式：a)巡检模式为定期某段时间进行现场信号采集，当腐蚀速率无异常时，采样间隔为1个月；当b)实时采集模式应在现场建立信号传输装置，实时采集信号，采样间隔为1天。B.4.2巡检采集模式超声导波巡检系统主要有两部分组成，监测换能器和导波巡检仪。其中监测换能器永久固定在管道上，人工定期讲监测巡检仪连接到监测换能器上进行采集数据。超声导波实时在线监测系统通过监测换能器将非电信号转换为电信号，将数据传输至信息处理端，然后对波形数据进行分析、处理和融合，最终计算差值分析和趋势分析。超声导波在线监测的数据分析处理流程主要包括以下步骤：基准信号库建立、监测数据采集与处理、差值分析、缺陷特征提取、趋势分析及缺陷类型判断。具体流程处理、差值分析、缺陷特征提取、趋势分析及缺陷类型判断。具体流程见图B.1。否是图B.1数据分析处理流程B.5.2基准信号库建立基准信号库应基于管道正常运行状态下的超声导波信号构建，应涵盖环境温度、基础工况等被监测对象的基本运行条件。基准信号库的建立应符合下列规定：B.5.2.1基准信号采集基准信号与被测管道的温度进行映射，按温度变化量划分信号组，确保温度监测精度满足要求。采集过程应满足以下条件：a)初始采集连续时长大于等于24小时，必须覆盖监测区域最大温差时段；b)同一温度组应采集足够数量的参考数据；c)基准信号库应定期进行复核，当管道结构或运行条件发生重大变更时应重新建立基准库。对同一温度组的基准信号进行组内一致性分析，通过计算信号均方差并设定合理阈值筛选有效信号。阈值应根据历史数据统计确定，无效信号应予以剔除。缺陷特征提取应结合温度影响补偿与噪声抑制，通过差值信号分析识别并验证缺陷特征。超声导波信号受温度影响主要表现为以下情况：b)自动识别当前监测信号的温度，从基准信号库中调用相同或最接近温度条件下的基准信号；c)应用温度补偿算法(如时域伸缩校正、互相关对齐等),消除温度引起的信号变化；b)根据统计学指标设定噪声置信区间，如30;c)根据实际工况需求调整置信区间范围，通过改变置信度参数平衡漏报率与误报率。b)查找差值信号中所有幅值极大值点，筛选超出噪声置信区间上限的点，即疑似缺陷点。基准信号图B.2差值信号分析B.5.6趋势分析缺陷信号趋势分析应按下列方法进行：a)对筛选出的疑似缺陷点进行时间序列跟踪，将其变化趋势进行曲线拟合；b)评估缺陷变化趋势曲线增长斜率，若斜率显著高于噪声自然波动上限，则判定为有效缺陷信号。B.5.7缺陷类型判断通过多个采样时间点计算缺陷信号差值幅值并绘制时间-差值幅值缺陷曲线，根据曲线计算缺陷相对生长速率指数。根据缺陷变化曲线趋势分析，缺陷特征类型分为以下类别：稳定型缺陷和生长型缺陷。a)稳定型缺陷：信号差值幅值及生长速率指数无显著增长趋势，长期保持稳定状态；b)生长型缺陷：信号差值幅值呈现明显的单调增长趋势。B.6评价B.6.1应结合系统噪声水平、损伤信号差值幅值和生长速率指数的变化趋势进行对损伤进行综合评价，具体准则见表B.1。表B.1超声导波监测数据分级损伤信号出现变化，但差值幅值尚未持续、显著地超出系统噪声波动范围，无法确认是否为有效损伤信号。△A长期在预警阈值3σ以下波动，K值在零附近随机波动。I差值幅值超过预警阈值，表明存在可辨识的异△A超过预警阈值3σ,但未连续增Ⅱ长；K值出现间歇正值，未形成稳差值幅值超过预警阈值，呈现明确的单调增长趋势。生长速率指数持续为正，表明损伤处于稳定的活跃生长状态。△A超过预设阈值3σ,且连续多个监测周期单调上升；K值持续为正I差值幅值与生长速率指数在短期内发生快速增长或信号特征突变，增幅或速率显著高于前期在单个采样周期内，△A的增长幅度≥3σ,或其增长折算的年度变化率超过预设阈值(如100%/年);K值发生阶跃式增长或急剧增大，显著高于历史水平。注1:表中“o”指系统噪声幅值标准差，在建立基准信号库时，通过对无损伤区域信号的统计分析获得。注2:表中“△A”指差值信号幅值，为经温度补偿后的监测信号与对应基准信号相减所得残差信号的幅值。注3:表中“K”指生长速率指数，反映差值幅值随时间的变化趋势，宜基于时间序列拟合方法获注4:表中“量化参考指标”列为基于典型工况的示例，旨在明确分级所需的量化维度与基准。注5:年度变化率用于统一评价不同采样间隔下的缺陷增长速率。注6:本文件仅对损伤进行评价，不对设备状态进行分级预警。B.6.2具体阈值(如o的倍数、连续周期数、年度变化率阈值等)应在监测系统调试与验证阶段，根据被监测对象的具体情况(材料、结构、噪声水平、监测周期)通过试验和分析确定，并明确写入监测方案。B.6.3年度变化率的计算应基于相邻两次有效监测的△A变化及实际采样间隔时间(规范性)声发射监测C.1方法概述声发射监测方法通过在被监测结构表面固定声发射传感器捕获结构在受力变形和损伤演化(如裂纹萌生与扩展、腐蚀剥离、材料疲劳等)过程中释放的弹性波信号。结构的损伤类型、严重程度及发展状态直接决定声发射信号的时频特性，如幅值、能量、上升时间、持续时间、振铃计数、频谱特性等声学参量。同时，该信号在结构中传播时，会发生信号的衰减。通过分析声发射信号声学参量，结合声发射源定位技术与趋势跟踪分析，实现对结构损伤类型、位置、发展趋势及严重程度的定性、定位评估。C.2声发射检测系统C.2.1.1声发射监测系统应满足GB/T18182的要求，通常由声发射传感器、信号预处理模块、数据采集单元、服务器及数据分析软件构成，必要时可包含数据中转站、专用通讯链路及同步触发装C.2.1.2声发射监测系统是化工成套装置监测系统的重要组成部分，用于实时反馈被监测结构的动态损伤状态，为装置整体安全评价、风险评估及预警决策提供数据支撑。C.2.1.3声发射传感器负责将声发射弹性波信号转换为电信号；信号预处理模块实现信号滤波、放大及噪声抑制；数据采集单元负责信号的数字化转换、采集存储及初步处理后上传；服务器承担数据接收、集中存储、深度分析与结果可视化呈现功能。C.2.1.4系统应具备远程参数配置、设备状态自诊断、数据加密传输、异常信号自动报警及历史数据追溯等功能。C.2.2设备技术要求C.2.2.1声发射传感器：工作频率范围与损伤声发射信号的频率一致或者覆盖损伤声发射信号频率范围，灵敏度不低于80dB(相对于1V/μbar),具有满足现场条件的防护和防爆等级。C.2.2.2信号预处理模块：具有满足被测损伤声发射信号的频率的滤波，放大增益不低于34dB,具备高通、低通及带通滤波功能。C.2.2.3数据采集单元：采样频率应不低于损伤声发射信号最高频率的2倍且不低于1MHz,采样精度不低于16位，脉冲重复频率适配传感器响应特性。C.2.2.4当采用多通道同步采集，对损伤位置进行定位时，通道之间的时钟同步精度不大于500ns。C.2.2.5具有物联网、4G、5G和网线传输，可传输参量和(或)波形。C.2.3数据分析软件要求C.2.3.1应可设置数据采集参数、存储、显示。C.2.3.2应能对历史监测数据的多条件查询、追溯与信号特征标注功能。C.2.3.3应能够实时显示传感器连接状态、网络通信状态、信号采集状态等监测设备工作状态。C.2.3.4应能够显示GB/T12604.4-2005规定的声发射信号关键参数(采样频率、放大增益、滤波频率、信号幅值、能量、振铃计数、上升时间等和时频波形。C.2.3.5宜支持多种信号分析算法，包括：频谱分析、波形特征提取、聚类分析、小波去噪等。C.2.3.6可根据预设报警阈值自动识别异常信号，触发声光报警或远程通知。C.2.4耦合与安装辅助材料C.2.4.1耦合剂：应满足被测对象工作温度范围，具备良好的声传导性能、粘结强度及耐腐蚀性，确保传感器与被测结构表面紧密耦合，减少信号衰减；高温、腐蚀环境下应选用专用耐高温、耐腐蚀耦合剂；C.2.4.2防护材料：用于传感器安装后的防护，应具备防水、防尘、防腐蚀、抗机械冲击性能，不影响信号采集。C.2.5监测设备的维护和核验C.2.5.1应制定书面维护规程，对监测设备进行周期性维护和检查，维护周期不超过1年，内容包括采用断铅等模拟源或者互校校准传感器的耦合状态和设备的连接状态，检查软件版本更新等，确保仪器性能稳定；C.2.5.2安装前，应按GB/T18182的要求对传感器和监测设备进行核验。C.3监测实施C.3.1人员要求实施本方法的操作分析人员应经过专业培训并考核取得相应的特种设备检验检测人员证(无损检测人员),严格遵循本标准规定的实施流程及分析方法，确保监测过程的准确性和有效性。C.3.2资料审查资料审查应包括下列内容：a)被监测结构制造文件资料：产品合格证、设计图纸、竣工资料、材质证明、质量检验报告、焊接工艺文件等，重点明确结构类型、尺寸参数、材质特性、焊缝分布及制造缺陷记录；b)被监测结构运行记录资料：运行压力、温度、介质成分及腐蚀性、载荷变化情况、启停次数、历史故障记录、异常工况处理记录等；c)被监测结构检验资料：历次无损检测报告、维修记录、缺陷处理情况、定期检验结论等；d)其他相关资料：维护保养计划、改造升级文件、相关行业安全规范及监测标准等。C.3.3现场勘查现场勘查应符合下列要求：a)对被监测结构及周边环境进行全面勘查，识别可能影响监测结果的因素，包括结构表面附着物、保温层、防腐层、支吊架、法兰、焊缝位置、周边振动源、电磁干扰源、高温或腐b)了解结构的工艺运行参数及受力状态，结合历史缺陷记录，确定易发生损伤的关键部位(如焊缝、弯头、三通、变径处、应力集中区域、介质冲刷部位等);c)结合结构尺寸、监测范围及定位精度要求，规划传感器布置方案，确保传感器覆盖所有关键监测区域，传感器间距根据结构类型、损伤传播特性及定位算法确定，避免监测盲区；d)准确测量传感器布置点坐标、关键结构特征(如焊缝、弯头、支吊架)与传感器的距离，在单线图或现场图纸上明确标注，并记录环境条件(如温度、湿度、周边干扰源位置)。C.3.3结构表面处理在安装传感器前，应对结构表面进行处理，确保传感器与结构表面紧密耦合：a)对于存在保温层、防腐层的结构，应拆除监测点处的保温层和防腐层，露出结构本体表面；拆除范围应大于传感器安装面积，确保安装操作空间；监测完成后应及时恢复保温、防腐b)结构表面应清洁、干燥，无油污、尘土、锈蚀、疏松涂层、氧化皮等杂物，采用砂纸或打磨工具处理表面，使表面粗糙度Ra≤6.3μm;c)对于表面存在明显缺陷(如凹坑、凸起、划痕)的部位，应进行平整处理，确保传感器与表面贴合良好，贴合面积不小于传感器有效工作面积的90%;d)处理后的表面应在24小时内完成传感器安装，避免再次生锈或污染；安装后应检查耦合状态，确保无气泡、缝隙。e)当被监测结构运行温度高于传感器的工作温度，可在被监测结构和传感器之间加入波导杆。波导杆可焊接于被监测结构，也可以采用机械或者磁吸方式固定在被监测结构表面。应定期检查波导杆对声发射信号的衰减。在现场安装监测系统，实现信号24小时不间断采集，确保捕捉瞬时损伤信号及动态损伤过程。声发射实时在线监测系统通过传感器持续捕获声发射信号，经信号预处理模块滤波、放大后，由数据采集单元完成数字化转换，通过有线或无线通讯链路实时传输至服务器；系统对数据进行实时分析、特征提取、差值计算、定位分析及趋势跟踪，生成实时监测报告，发现异常时立即触发预警。C.5数据分析处理C.5.1信号预处理与特征提取信号预处理与特征提取应按下列要求进行：a)对采集的声发射信号进行滤波、去噪处理，采用高通滤波去除低频环境噪声，通过小波去噪消除电磁干扰，保留有效损伤信号；b)提取信号特征参量，包括幅值、峰值、上升时间、持续时间、振铃计数、能量、频谱峰值c)对特征参量进行归一化处理，消除传感器灵敏度差异、安装位置差异对分析结果的影响；C.5.2信号源定位信号源定位应按下列方法和要求进行：a)根据传感器布置方案选择适宜的定位算法，对于管道类结构采用线定位法，对于平面结构采用平面定位法；b)基于多传感器接收信号的时差计算，结合传感器坐标信息，确定信号源(损伤点)的具体c)对定位结果进行有效性验证，排除因传感器故障、外部干扰导致的虚假定位点；d)输出定位结果，在结构图纸上标注损伤点位置及置信度。C.5.3噪声水平设置根据实际工况调整置信区间参数，平衡漏报率与误报率，确保既不遗漏真实损伤信号，也不将噪声误判为损伤信号。C.5.4趋势分析对监测信号的趋势分析应按下列方法进行：a)对标记的疑似损伤信号进行时间序列跟踪，记录其特征参量(如幅值、能量、振铃计数)随时间的变化数据；b)对变化数据进行曲线拟合，分析损伤特征参量的增长趋势，计算增长斜率；c)若增长斜率显著高于噪声自然波动范围，且持续时间超过设定阈值(如2个连续采样周期),则判定为有效损伤信号，表明损伤正在发展。C.5.5损伤类型判断通过分析损伤信号的特征参量组合及变化趋势，结合结构材质、运行工况及损伤机理，判断损伤类型。如果损伤信号特征参量呈现单调增长或阶段性快速增长趋势，生长速率指数持续处于较高水平，表明损伤正在持续发展，可能影响结构承载能力。C.6评价应参考表C.1进行损伤评价。表C.1声发射监测数据分级与基准噪声相比，声发射信号幅度、能量等变化幅度较小，且与设备的压力、介I偶尔出现突发型高幅、高能量信号，且信号与设备的Ⅱ间断出现高幅、高能量信号，且信号与设备的压力、介质流速等无关Ⅲ持续出现高幅、高能量信号注：本文件仅对损伤进行评价，不对设备状态进行分级预警。(规范性)电阻式应力应变监测D.1应力应变监测方法本方法将电阻应变计粘贴于被监测结构，利用电阻变化率与应变成正比的特性计算应力应变；对动态应力-时间历程数据采用雨流计数法转化为应力循环统计矩阵，基于累积损伤理论计算疲劳累积损伤，评估设备状态。D.2应力应变监测系统D.2.1应变计要求D.2.1.1功能要求D.2.1.1.1应具有电阻、灵敏系数、机械滞后、蠕变、灵敏系数的温度系数、热输出、漂移、疲劳D.2.1.1.2应能实现监测点位的应力大小、变化情况的测量；D.2.1.1.3工作温度范围应满足待测设备运行工况及工作环境的温度；D.2.1.1.4应具备良好的温度补偿特性，消除温度引起的测量偏差；D.2.1.1.5传感器应有长期测量稳定性、可重复性、耐久性、环境适应性等性能。D.2.1.2安装要求传感器应按照GB/T13992-2010中规定的程序安装在待测设备并上详细记录以下各项：a)试件材料的种类和被测表面的清理步骤；b)粘接剂的种类；c)固化处理和稳定化处理过程；d)应变计安装前后的电阻值；e)安装后应变计的绝缘状态；f)用于热输出、热滞后等技术指标测量的试件，必须标明并记录其材料的线膨胀系数。D2.2.3可靠性要求大镜)进行，重点观察敏感栅有无锈斑和缺陷、是否排列整齐、基底和覆盖层有无损坏以及引线是否完好。阻值测量可采用惠斯通电桥或数字欧姆表，检查敏感栅是否有断路、短路，并进行阻值分选；D.2.1.3.2应变计至少在环境温度(20±5)℃(室温)、相对湿度70%的环境下存放72h后，在上述环境下对其进行检验，测量仪器对其的重复测量误差应小于测量值的0.05%;D.2.1.3.3将应变计与测量仪器连接，应保证连线处的接触电阻稳定并将导线妥善地固定。测量导线应选用电阻率和电阻温度系数都比较小的材料并在规定的工作温度范围内保证电性能的稳定和足够的绝缘电阻。必要时可采用屏蔽导线以减少环境的电磁干扰；D.2.1.3.4应变计的工作温度范围应覆盖监测点预期温度，并具备有效的温度补偿能力；D.2.1.3.5其防护等级应满足现场环境要求；D.2.1.3.6应变计安装应牢固，当采用胶体等粘结材料时应考虑其耐久性。D.2.1.4精度要求D.2.1.4.1应变计的电阻、灵敏系数、横向效应系数、灵敏系数的温度系数及热输出等工作特性应满足GB/T13992-2010规范中用于传感器的应变计的单项技术指标，单项技术指标按性能分为A、B、D.2.1.4.2依据GB/T13992-2010中的规范，应变计指示应变的测量仪器应满足以下要求：a)对于A级应变计，其测量不确定度小于0.1%;b)对于B级及以下的应变计，其测量不确定度小于0.5%c)使用指示电阻相对变化的测量仪器时，其测量不确定度应小于0.03%,显示数字位数不少于7位半。D.2.1.5疲劳寿命D.2.1.5.1疲劳寿命要求应变计的疲劳寿命应该满足规范GB/T13992-2010中各等级的技术指标，室温下及极限工作温度的疲劳寿命应满足：a)A级循环次数不小于10⁷;b)B级循环次数不小于10⁶;c)C级循环次数不小于10⁵。D.2.1.5.2疲劳寿命测试方法应变计疲劳寿命的检测通过疲劳测定装置对应变计施加恒定幅值的交变应变。要求在测定疲劳寿命过程中梁表面机械应变的幅值变化应小于±1%,频率范围为(20~50)Hz。加热装置应能保证标定梁工作长度内的温度不均匀度和波动不超过±2℃,测量动态应变的指示仪器，其不确定度小于1%。调整设备使梁表面的机械应变水平为(1000±50)μm/m。在室温和极限工作温度下进行试验，每隔一定的循环次数或时间，观察一次应变计的输出波形并记录输出幅值，直至疲劳损坏或规定的循环次数为止。当出现下列情况之一者，即认为疲劳损坏：b)应变计输出幅值变化10%;c)应变计输出波形出现穗状尖峰；被测应变计中任意一个最先达到疲劳损坏的循环次数，即为该批或该型号应变计的疲劳寿命。D.2.1.6.1一般要求对应变计的校准包括使用前校准和在用阶段校准。a)应按照GB/T13992-2010《金属粘贴式电阻应变计》及JJG623-2005《电阻应变仪》,在实验室标准条件下(如等强度梁、标准应变模拟器)对应变计和监测系统进行精度校准，包括：应变计的灵敏度、线性度、重复性等及监测系统的示值误差、稳定度等参数；b)具备温度补偿的监测设备应对温度测量准确性进行校准，参考JJF(新)101-2023及JJF1309-2011技术规范的“输入被检点温度标称电量值法”。将监测设备连接标准热电偶，根据设备的温度补偿上限选取不少于3个温度标定点，通过标准热电偶对监测设备顺序输入温度标定点所需的标称电量值，记录设备示值，与热电偶标定温度比较后确定示值误差。以单次模拟升温-降温的过程为一个测量循环，共进行两个循环的测量。根据示值误差确定设备的测温准确度(准确度等级：0.1、0.2、0.5、1.0、2.0,对应最大允许误差为±0.1%、±0.2%、±0.5%、±1%、±2%),并判断其准确度是否满足项目指标与设备标称性能指标要求。温度测量的安装前校准可由制造企业在出厂c)对应变计装贴使用的粘接剂进行校准。应变计的粘贴工艺及粘接剂性能应按照GB/T13992-2010及GB/T7124进行评估，确保其满足监测要求。当应变计的基底和粘接剂的厚度对检测结果有显著影响时，应按照GB/T13992-2010的要求将被测表面轴向机械应变的平均值修正，实现应变计灵敏度系数的校准。D.2.1.6.3在用阶段校准a)监测系统安装后及每次监测对象停机时，应该仔细检查，校对监测仪器设备。新安装的监测系统进行首次校对时，需建立包含项目指标和校对项目的记录档案。校对记录包括：设备型号、编号、外观状况、日期等基本信息；采集速率、线性度、误差限、时间漂移、通道间串扰、动态有效位数、共模抑制比、串模抑制比、温度漂移等与项目指标相关的系统运行信息；维修、更新等检修信息。系统运行周期内校验时，以前次校验记录为参考并更新校验记录。所有仪器应满足监测项目内容、精度的要求，在校验有效期内，处于完好状态；如发现监测设备产生错误或部分变化，不满足校验项目设置标准，也应对仪器功能进行检查和调节，并应对每次维护检查的结果进行记录；b)参照JJF2272-2025的在线校准原理，在被校传感器系统传感器的临近位置安装一个参考传感系统传感器，两传感器的间隔位置宜通过辅助夹具进行限位，在相同的环境与载荷激励条件下同步连续采集响应参量，通过分析比较两者的输出数据序列来评价和校准被校系统，且校准过程不改变监测系统的正常工作状态；c)在监测设备在用阶段，可采用标准电阻接入法对应变计配套的信号调理、模数转换、数据采集等电路(配套电路)进行校准。通过在应变桥路中的工作臂接入不同阻值的标准电阻，模拟输出应变校准点电阻值，使桥路输出已知的标准电压信号与系统采集结果进行对比。参照JJF1469-2014规范，标准电阻阻值可选择监测系统测量范围上限值的0%、10%、20%、40%、60%、80、100%,根据系统响应情况及示值度数情况，对设备示值相对分辨力、示值相对误差、示值重复性、零点漂移、示值稳定性指标进行评估。D.2.2数据采集模块数据采集模块要求至少包括以下方面：a)数据采集硬件、软件模块应保证及时获得数据，采集硬件设备的耐久性和技术指标应符合相关规范、标准的要求；b)数据采集频率应根据被采集信号变化的周期确定，最高采集频率宜不低于50Hz;c)数据采集模块所收集的信号，应进行信号调理和信噪分离以提高数据采集质量，信噪比应不d)数据采集模块应满足在无人值守的情况下能够连续运行，保证无故障连续工作时间>24h;应配备备用电源，在其正常供电电源断电的情况下，应保证能正常工作至少1h;采集模块的校准时间间隔由采集设备的长期稳定性以及使用情况等因素所决定，可根据实际使用情况适当延长或缩短，推荐复校时间间隔不超过1年。D.2.3服务器要求D2.3.1应变疲劳监测服务器监测服务器应具备以下基本功能：a)监测服务器主要实现实时接收各设备的健康监测装备采集的数据，动态显示监测数据，以及基于应力监测的结构健康诊断和损伤预测等健康管理功能；b)监测服务器存储从健康监测装备收集到的实时数据和历史数据，对其进行分析和处理，并将处理及分析结果进行保存以便查询；c)宜根据不同的数据类型设计数据库，数据库应具有数据维护和备份机制。数据管理和存储宜选用成熟的商业数据库软件系统或应用较广的开源数据库软件系统；D.2.3.2数据分析系统D.2.3.2.1系统能解析设备现场采集的各类监测数据，并具备数据预处理、异常处理、二次处理、特征值提取等功能；D.2.3.2.2系统软件应集成高效的实时雨流计数算法或经认可的同效方法，能够在线处理应力-时间历程数据，完成从峰谷值提取到循环统计的全过程；D.2.3.2.3系统应满足GB/T4732-2024及GB/T24176-2009系列标准中规定的方法，基于Miner线性累积损伤计算模型，支持变幅载荷下的损伤评估，并能考虑平均应力影响进行修正；D.2.3.2.4显示、统计和报表功能，能动态显示监测点的应力谱、累积损伤度变化曲线；监测点编号和位置、实时/最大应力幅、当前累积损伤度、剩余寿命等。D.3监测实施D.3.1监测点选择D.3.1.1监测位置应优先选择在设计单位要求、有限元应力分析结果以及历史损伤数据分析结果指出的应力集中区域和潜在疲劳裂纹萌生部位；D.3.1.2下列易发生疲劳失效的典型部位应优先考虑布点：a)容器及管道的开孔接管区、封头与筒体连接区、支座垫板与壳体的连接区。b)高强度钢制设备的焊缝及热影响区。c)承受剧烈压力或温度波动的设备部位，如反应器、再生器、废热锅炉等。d)与往复式压缩机、泵连接的管道，以及可能发生机械振动的管道系统。e)存在局部结构不连续，且无法通过常规设计分析准确评估其疲劳强度的部位。D.3.1.3在主应力方向明确的部位，应沿主应力方向布置单向应变计；D.3.1.4在主应力方向未知或承受复杂应力状态(如多向应力)的部位，应布置三向应变花(如0°,-45°,-90°或0°,-60°,-120°),以确定主应力大小及其方向；D.3.1.5测点应布置在易于安装、维护(如保温拆卸)且能长期稳定工作的位置。在确保监测效果的前提下，应根据监测部位的重要性、设备或管道的使用年限等因素，综合优化确定监测频率与测点D.3.2设备选型D.3.2.1应根据被测对象的材料、设计寿命、环境温度及温度波动范围，选择具有相应温度自补