50 000 m3常壓儲罐底板腐蝕檢測及原因分析

吳蒙蒙* 張子健 張小龍 丁志千 張豪杰 胡 永

（1. 寧波市勞動安全技術(shù)服務(wù)公司；2. 中海石油寧波大榭石化有限公司）

常壓儲罐是石油化工行業(yè)的重要設(shè)備，其運行安全對石油化工企業(yè)至關(guān)重要。一旦儲罐發(fā)生泄漏、爆炸將造成不可挽回的損失，因此，對儲罐的安全狀況進行檢測是十分必要的。其檢測主要可參考SY/T 6620—2014《油罐檢驗、修理、改建和翻建》標準。該標準針對常壓儲罐提供了預(yù)防性維修和檢測技術(shù)要求，并對無損檢測、水壓試驗、滲漏試驗等檢測方法作出了明確規(guī)定。但在實際檢測工作中，采用SY/T 6620—2014 標準中規(guī)定的方法來評定罐底板腐蝕狀況的計算程序較為復(fù)雜，而采用漏磁檢測技術(shù)能夠克服以上難題，該技術(shù)在儲罐檢測行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景。

1 漏磁檢測原理

漏磁檢測是一項自動化程度較高的磁學檢測技術(shù)，與磁粉檢測的原理相似。漏磁檢測是將磁化裝置（永磁體或電磁體）與陣列磁場探針集成于一體的檢測裝置[1]。檢測時儲罐底板進行柵格掃查，使被檢測區(qū)域達到飽和或近磁飽和狀態(tài)。檢測裝置前端的傳感器將缺陷的漏磁場信號轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過放大、濾波和信號處理。該檢測可給出腐蝕凹坑減薄當量百分比，且可以對裂紋類缺陷測進行準確定位。與磁粉檢測相比，漏磁檢測具有較強的穿透能力，不僅能發(fā)現(xiàn)儲罐底板介質(zhì)側(cè)表面及近表面缺陷，同時可檢出底板下表面腐蝕缺陷，且不需要對設(shè)備表面進行打磨處理，也可帶防腐層檢測，極大降低了企業(yè)的檢測輔助成本，提高了檢測效率，降低了檢測人員的勞動強度。

2 儲罐概況與檢測設(shè)備

2.1 儲罐概況

本次檢測對象為2 臺建造于2004 年的常壓外浮頂儲罐，直徑為60 m，罐高為19 350 mm，全容積為52 000 m3，盛裝介質(zhì)為原油，最高儲存溫度為50 ℃，儲存壓力為常壓，服役年限為12 年，加熱盤管工作介質(zhì)為250 ℃過熱蒸汽，具體情況可見表1。

表1 儲罐基本資料

出于安全與成本考慮，決定采用漏磁檢測對中幅板腐蝕狀況進行全面檢測，邊緣板采用超聲相控陣抽查及目視檢查。

2.2 漏磁檢測設(shè)備

采用英國銀翼公司的Floormap 3D 儲罐底板腐蝕掃描繪圖系統(tǒng)進行檢測，該系統(tǒng)具有操作簡單、檢測速度快、結(jié)果直觀，對罐底和環(huán)境沒有任何污染及對人身無傷害等特點，其相關(guān)技術(shù)參數(shù)可見表2。

表2 儲罐底板腐蝕掃描器技術(shù)參數(shù)

3 檢測結(jié)果

中幅板需進行100%檢測，共掃查中幅板134 塊。經(jīng)漏磁檢測發(fā)現(xiàn)2 臺儲罐中幅板存在腐蝕當量小于30%的面積性腐蝕坑較多，且以上表面腐蝕坑為主，中幅板靠近邊緣板處呈凹陷狀態(tài)，所以積水的區(qū)域分布比較集中，圖1 為現(xiàn)場積水部位面積性腐蝕坑。G151B 罐中存在腐蝕當量超過40%的缺陷共33 處，最大腐蝕缺陷信號為46%； G151A 罐中存在腐蝕當量超過30%的缺陷有39 處，最大腐蝕缺陷信號為60%，超過40%的缺陷仍以上表面腐蝕為主，分布較分散。

邊緣板厚度為16 mm，經(jīng)超聲相控陣抽查及目視檢查，未發(fā)現(xiàn)存在當量厚度減薄超過40%的缺陷。

圖2 為G151A 儲罐底板編號9-1 處的漏磁檢測結(jié)果，圖2 中標注的黑色方框為腐蝕當量為60%的缺陷信號顯示。經(jīng)現(xiàn)場復(fù)驗后確認該腐蝕為上表面腐蝕凹坑，圖3 為G151A 儲罐底板編號9-1 處的現(xiàn)場照片，采用凹坑檢驗尺進行測量后可知，腐蝕坑直徑為mm，腐蝕深度為4.9 mm，與漏磁檢測結(jié)果相符。

此次開罐大修未整體更換底板，而是采用了腐蝕凹坑補焊加強的方法，在腐蝕坑較為密集處進行補板，其中最大的一塊補板面積為1 200 mm×1 000 mm。

圖1 面積性腐蝕坑

圖2 G151A底板編號9-1的漏磁檢測結(jié)果

圖3 G151A儲罐底板編號9-1現(xiàn)場照片

4 原因分析與預(yù)防措施

4.1 儲罐腐蝕原因分析

根據(jù)漏磁檢測結(jié)果及現(xiàn)場宏觀檢查情況可知，這2 臺儲罐腐蝕當量超過40%的腐蝕坑較多，主要集中于上表面，且以點腐蝕和面積性腐蝕為主，中幅板凹陷造成的積水區(qū)域使儲罐產(chǎn)生了大量腐蝕坑。

儲罐產(chǎn)生腐蝕的原因如下：一方面隨著我國煉油規(guī)模不斷擴大，原油開采或運輸過程中混入的海水使原油中H2S、硫醇等活化硫含量提高；另一方面，外浮頂結(jié)構(gòu)儲罐不能有效地防止風、沙、雨、雪和灰塵混入，不能完全保證所儲存油品的質(zhì)量；第三方面，儲罐內(nèi)部加熱盤管的工作介質(zhì)為250 ℃過熱蒸汽，50 ℃的儲存溫度會加速儲罐底板的腐蝕速率。

對罐底沉積水進行檢測分析后可知，其pH=7.75，氯離子含量為1.86%，硫離子質(zhì)量含量為4.1 mg/L，硫酸鹽還原菌菌量為155 個/mL，硫化細菌菌量為1.8個/mL，沉積水中存在氯、硫等離子，使得沉積水具有較強的腐蝕性。

在中幅板凹陷部位，底板表面長時間浸泡在沉積水中，較易出現(xiàn)局部點腐蝕。沉積水含有氯離子，會在缺陷部位與金屬結(jié)合形成溶性氧化物，并形成點蝕，逐步發(fā)展成為孔蝕，氯離子向坑內(nèi)移動濃縮酸化，使蝕坑逐漸加深、擴大[3]。硫離子的腐蝕機理如下： 硫離子會催化陽極反應(yīng)，同時降低溶液中的亞鐵離子濃度，導致陽極反應(yīng)的起始電位更負，陽極極化曲線向負方向移動，加劇了罐底板腐蝕程度。微生物腐蝕的機理如下：微生物腐蝕與介質(zhì)中的細菌、藻類或真菌（包括硫酸鹽還原菌、鐵氧化菌、錳氧化菌、硫氧化細菌、鐵還原細菌、酸生產(chǎn)菌和胞外聚合物生產(chǎn)菌）等相關(guān)，微生物一般生存在罐底沉積水中，沉積水檢測結(jié)果顯示其中硫酸鹽還原菌占比較大，其屬于厭氧菌，且重要特征之一是會產(chǎn)生氫化酶，能夠催化氫氣氧化或者質(zhì)子還原，該酶將硫酸鹽還原成硫化氫，最終造成儲罐底板被微生物腐蝕。

4.2 預(yù)防措施

（1）距罐底板小于2 m 的罐內(nèi)壁、罐內(nèi)構(gòu)件處于兩相區(qū)（氣-液相或油-水相）及中幅板凹陷積水較為嚴重的區(qū)域，采用犧牲陽極配合絕緣的重防腐涂料涂層進行聯(lián)合保護。

（2）罐底板內(nèi)表面采用無溶劑環(huán)氧底漆+環(huán)氧玻璃鱗片涂料進行重防腐結(jié)構(gòu)[6]。

5 結(jié)論

（1）漏磁檢測是一種有效且精度較高的底板腐蝕檢測方法，可以100%覆蓋需要檢測的區(qū)域、檢測速度快、實時顯示、定位準確。

（2）儲罐底板的腐蝕主要由于原油中沉積的水分和腐蝕性介質(zhì)在底板上表面長期聚集。