儲罐腐蝕檢測新技術(shù)

成都理工大學(xué)能源學(xué)院

儲罐腐蝕檢測新技術(shù)

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超聲波罐壁腐蝕檢測技術(shù)利用超聲波自動爬行檢測系統(tǒng)，對需要維修的儲罐進行壁厚腐蝕狀況檢測，由原來的點檢測變成了面檢測，提高了檢測精度；不需要抹偶合劑，壁厚腐蝕測量通過干偶合雙晶傳感器，提高了測試速度和精度；傳感探頭是裝在特殊的罐壁爬行器上，爬行器依靠強磁材料吸附在罐壁，通過遙控器控制運動軌跡，不需要搭腳手架進行高空作業(yè)，解決了罐頂檢測的難題；檢測結(jié)果不需要人工記錄，傳感器將檢測結(jié)果通過爬行器的傳輸電纜輸入探傷機，探傷機將接收信息的儲存、處理形成檢測報告。

容器；儲罐；超聲波罐壁腐蝕檢測；材料聲速

為了提高儲罐維修的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，從2004年開始了儲罐檢測技術(shù)研究工作，在此基礎(chǔ)上，2012年開展了超聲波罐壁腐蝕檢測技術(shù)研究，該項技術(shù)利用超聲波自動爬行檢測系統(tǒng)，對需要維修的儲罐進行壁厚腐蝕狀況檢測。

1 試驗現(xiàn)場檢測

在試驗應(yīng)用中，采取室內(nèi)實驗和室外試驗相結(jié)合的方式，進行現(xiàn)場檢測試驗。

對不同厚度的標(biāo)準(zhǔn)試塊進行反復(fù)檢測，分別采用雙閘門模式測試、單閘門模式測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這兩種測試模式所測試的厚度值不是真實數(shù)據(jù)，原因是檢測爬行系統(tǒng)由一塊鋼板爬行到另一塊鋼板時，A、B兩個閘門不能分別套住各自的波峰，導(dǎo)致測試的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。經(jīng)過反復(fù)摸索，將閘門邏輯設(shè)置為自動，因為在自動厚度測量過程中，使用閘門的波形自動跟蹤模式，讓閘門自動跟蹤到厚度波形，自動識別出正確的厚度值；同時對閘門的起始、寬度、高度進行適當(dāng)調(diào)節(jié)，并使閘門至少能夠套住界面波，一次、二次面回波。

如果被檢測的材料聲速不確定，在自動厚度測量之前，需要校準(zhǔn)儀器中的材料聲速值。校準(zhǔn)過程如下：使用與被檢對象相同的材料加工成試塊，然后把自動爬行測量裝置放到試塊上測厚度。需要把閘門邏輯設(shè)置到自動模式，讓閘門套住界面波和一次底面波，或者一次底面波和二次底面波。開始測量得到的厚度值，不是試塊的真實厚度，這時調(diào)節(jié)聲速子菜單單項值（就是被檢測對象的材料聲速），通過這種方法可以確定被檢測的材料聲速。材料聲速是一個很重要的參數(shù)，如果材料聲速不正確，測試的精度就不準(zhǔn)確。

2 現(xiàn)場應(yīng)用

2012年4月～2013年5月對大慶油田某采油廠15座儲罐進行了現(xiàn)場試驗，以某聯(lián)合站一座2 000 m3污水罐為例，該罐1990年投產(chǎn)運行17年（2000年已經(jīng)進行大修一次），現(xiàn)場測試了1 500個點，通過測試結(jié)果能清晰看出，爬行軌跡中壁厚的變化值。通過與原始設(shè)計厚度對比，可以直觀地看出罐壁的腐蝕狀況。

根據(jù)《石油化工立式圓桶形鋼質(zhì)焊接儲罐設(shè)計規(guī)范》，罐壁計算厚度按下列公式計算，且取其中較大值。

式中t1、t2為儲存介質(zhì)時的設(shè)計厚度（mm）；ρ為儲液密度（kg/m3）；H為計算的罐壁板底邊至罐壁頂端（當(dāng)設(shè)有溢流口時，應(yīng)至溢流口下沿）的垂直距離（m）；D為儲罐內(nèi)直徑（m）；[σ]t為設(shè)計溫度下儲罐鋼板的許用應(yīng)力（MPa）；[]σ為常溫下罐壁鋼板的許用應(yīng)力（MPa）；φ焊縫系數(shù)，取0.9；C1為鋼板厚度負偏差（mm）（當(dāng)鋼材的厚度負偏差不大于0.25mm，且不超過名義厚度的6%時，負偏差可忽略不計）；C2為腐蝕裕量（mm）。

該聯(lián)合站油崗5 000m3油罐罐壁厚度檢測點數(shù)量符合《立式圓筒型鋼制焊接原油罐修理規(guī)程》規(guī)定，一般情況下一個檢測區(qū)用超聲波檢測，檢測點應(yīng)不少于5個。當(dāng)平均減薄量大于計算厚度的10%時，應(yīng)加倍增加檢測點。本次檢測每個檢測區(qū)檢測點數(shù)量均大于10個。

《鋼制壓力容器（GB150—98）》規(guī)定如下：①設(shè)計厚度＝計算厚度＋腐蝕裕量；②名義厚度是指設(shè)計厚度加上鋼材厚度負偏差后向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的厚度，即標(biāo)注在圖樣上的厚度；③有效厚度是指名義厚度減去腐蝕裕量和鋼材厚度負偏差。

經(jīng)計算后，得出該聯(lián)合站油崗5 000m3油罐分散點蝕的最大深度為4.209mm，為設(shè)計壁板厚度的53%，大于原設(shè)計壁板厚度的20%，且大于3mm。沉降罐于1973年11月投產(chǎn)，目前第1、2、3圈壁板厚度均不符合強度要求，綜合上述因素應(yīng)停止使用。

3 技術(shù)特點

利用超聲波自動爬行檢測系統(tǒng)對儲罐進行檢測特點如下：一是由原來的點檢測，變成了面檢測，提高了檢測精度；二是不需要抹偶合劑，壁厚腐蝕測量通過干偶合雙晶傳感器，提高了測試速度和精度；三是傳感探頭是裝在特殊的罐壁爬行器上，爬行器依靠強磁材料吸附在罐壁，通過遙控器控制運動軌跡，不需要搭腳手架進行高空作業(yè)，解決了罐頂檢測的難題；四是檢測結(jié)果不需要人工記錄，傳感器將檢測結(jié)果通過爬行器的傳輸電纜輸入探傷機，探傷機將接收的信息儲存、處理形成檢測報告。檢測結(jié)果既有因為腐蝕因素改變的壁厚值的變化，還有儲罐焊縫裂隙和殘渣的缺陷報告，檢測結(jié)果由隨機軟件輸入計算機系統(tǒng)。由于避免了人為因素可能造成的誤差，使測試的精度得到了有效的保證。

4 結(jié)語

（1）自油田腐蝕檢測技術(shù)工作開展以來，通過科研攻關(guān)，形成了有自己特色的管道容器檢測手段，見到了明顯效果。在某種程度上控制或者減少了金屬管道和容器的腐蝕，控制了區(qū)域腐蝕速度，提高了經(jīng)濟效益。

（2）加強埋地管道和容器的檢測是提高投資利用效率的有效手段。幾年來加大了管道容器的檢測、評價力度，為科學(xué)實施年度規(guī)劃提供了詳實的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，避免了盲目更換管道、容器，把有限的老區(qū)改造投資用到急需的項目上，提高了老區(qū)改造投資的利用效率。

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.048