非標(biāo)厚度常壓儲(chǔ)罐底板的漏磁檢測(cè)與剩余壽命計(jì)算

周曉彤* 張子健 吳家喜

（寧波市勞動(dòng)安全技術(shù)服務(wù)公司）

0 前言

至2015 年，我國(guó)已建成8 個(gè)國(guó)家石油儲(chǔ)備基地，總儲(chǔ)備庫(kù)容積為2 860 萬(wàn)m3。其中位于寧波市鎮(zhèn)海區(qū)的基地建設(shè)規(guī)模為520 萬(wàn)m3，共具有52 臺(tái)儲(chǔ)油罐，單個(gè)儲(chǔ)罐的容量可達(dá)10 萬(wàn)m3，儲(chǔ)罐底板邊緣板厚度為20 mm。

JB/T 10765—2007《無(wú)損檢測(cè) 常壓金屬儲(chǔ)罐漏磁檢測(cè)方法》是常壓儲(chǔ)罐漏磁檢測(cè)的主要參考檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，但該標(biāo)準(zhǔn)中僅規(guī)定了6～12 mm 底板的檢測(cè)工藝，而對(duì)于20 mm 厚的底板則未有提及，這就使10 萬(wàn)m3常壓儲(chǔ)罐的邊緣板檢測(cè)存在一定的困難。針對(duì)這一問題，本文采用一種新型漏磁檢測(cè)設(shè)備對(duì)20 mm 厚的比對(duì)試板進(jìn)行了試檢測(cè)，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)應(yīng)用，可為之后開展10 萬(wàn)m3儲(chǔ)罐漏磁檢測(cè)提供相應(yīng)的技術(shù)支持。

1 漏磁檢測(cè)原理與檢測(cè)設(shè)備

1.1 漏磁檢測(cè)原理

漏磁檢測(cè)是運(yùn)用電磁場(chǎng)原理，利用鐵磁性材料的磁導(dǎo)性特征作為基礎(chǔ)而進(jìn)行的一項(xiàng)檢測(cè)活動(dòng)。其基本原理為：通過(guò)漏磁儀對(duì)被測(cè)物體增加外加磁場(chǎng)進(jìn)行磁化作用，當(dāng)材料無(wú)缺陷時(shí)，磁力線均勻通過(guò)被測(cè)物體并無(wú)不規(guī)則磁力線存在；當(dāng)材料有缺陷時(shí)，缺陷的磁導(dǎo)性低，磁阻大，會(huì)阻礙磁力線正常通行，使得磁力線改變路徑。改變路徑的磁通大部分從阻力較小的缺陷底部穿過(guò)，以至于缺陷底部磁通量趨于飽和。此時(shí)，一部分磁通會(huì)泄漏至表面，越過(guò)缺陷之后，形成漏磁場(chǎng)。不同缺陷形成的漏磁場(chǎng)不同，漏磁儀可以通過(guò)不同的信號(hào)捕捉不同漏磁場(chǎng)的變化，從而發(fā)現(xiàn)缺陷[1-2]。同時(shí)，漏磁檢測(cè)方法具有操作簡(jiǎn)單、快速，靈敏度高，成本低，對(duì)材料表面清潔度要求低等特點(diǎn)，大大提高了缺陷檢出率[3-4]。

1.2 檢測(cè)設(shè)備

大部分儲(chǔ)罐底板漏磁檢測(cè)儀將檢測(cè)裝置的主要部分安裝在驅(qū)動(dòng)輪后面的多個(gè)負(fù)重輪上，本次檢測(cè)采用的新型TMT-CGIII 漏磁檢測(cè)儀采用蓄電驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)部分包含蓄電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傘狀齒輪對(duì)、主動(dòng)輪和從動(dòng)輪，精簡(jiǎn)了漏磁儀的結(jié)構(gòu)。

TMT-CGIII 儲(chǔ)罐底板漏磁檢測(cè)儀將納米磁傳感器晶元技術(shù)應(yīng)用到儲(chǔ)罐底板漏磁檢測(cè)設(shè)備掃描裝置中，其靈敏度傳統(tǒng)霍爾傳感器高5～6 倍，且具有熱穩(wěn)定性優(yōu)良、信噪比高等優(yōu)點(diǎn)。該檢測(cè)儀靈敏度高，可檢測(cè)的缺陷更小，可測(cè)板厚更大，穿透涂層能力強(qiáng)，對(duì)永磁鐵的質(zhì)量要求較低。TMT-CGIII 型漏磁檢測(cè)儀主要參數(shù)可見表1。

表1 儀器主要參數(shù)

2 對(duì)比試板檢測(cè)

對(duì)比試板主要用于對(duì)被檢測(cè)缺陷深度當(dāng)量評(píng)定。通常采用材質(zhì)、厚度與被檢工件相同的試板進(jìn)行檢測(cè)，在試板表面加工20%，40%，60%，80%深度的球形孔，對(duì)漏磁儀進(jìn)行靈敏度調(diào)節(jié)，從而確保檢測(cè)質(zhì)量，20 mm 厚的漏磁比對(duì)試板如圖1 所示。

圖1 20 mm厚漏磁檢測(cè)對(duì)比試板（單位:mm）

圖2 TMT-CGIII漏磁檢測(cè)儀檢測(cè)結(jié)果

從圖2 中可以看到，4 處缺陷清晰可見，通過(guò)軟件測(cè)量，腐蝕當(dāng)量分別為20%，38%，62%，83%，檢測(cè)存在一定誤差，最大誤差量為5%，在可接受范圍內(nèi)，與試板人工球孔缺陷尺寸、位置相吻合。對(duì)比試板的檢測(cè)結(jié)果表明，TMT-CGIII 漏磁檢測(cè)儀在20 mm 厚的儲(chǔ)罐底板檢測(cè)中具有較高的缺陷檢出率，可以用于該規(guī)格的底板漏磁檢測(cè)。

3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

3.1 漏磁檢測(cè)

基于對(duì)比試板檢測(cè)結(jié)果，對(duì)某介質(zhì)為原油的大型常壓儲(chǔ)罐進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，其底板結(jié)構(gòu)如圖3 所示。該儲(chǔ)罐的材質(zhì)為Q235B，底板厚度為20 mm，直徑為76.2 m，邊緣環(huán)半數(shù)量為40，服役時(shí)間為10 a。

圖3 原油儲(chǔ)罐底板結(jié)構(gòu)圖

經(jīng)過(guò)漏磁掃查發(fā)現(xiàn)，該儲(chǔ)罐4 塊邊緣板存在≥30%腐蝕當(dāng)量的缺陷，最大腐蝕當(dāng)量為R4 邊緣的37.6%如圖4 所示。分別采用超聲波測(cè)厚進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)復(fù)驗(yàn)，缺陷均為土壤側(cè)腐蝕，復(fù)驗(yàn)結(jié)果與漏磁檢測(cè)結(jié)果相吻合。

圖4 儲(chǔ)罐4塊邊緣板掃查結(jié)果

4 塊邊緣板的腐蝕當(dāng)量統(tǒng)計(jì)如表2 所示。

根據(jù)漏磁檢測(cè)結(jié)果和超聲復(fù)驗(yàn)結(jié)果可以看出，腐蝕以點(diǎn)蝕為主，且分布集中在下表面，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查后發(fā)現(xiàn)，R2～R7 處約10 m 范圍內(nèi)的儲(chǔ)罐地基下陷，防水層明顯破損，存在一段長(zhǎng)約8 m 的裂縫，且有明顯的雨水灌入跡象，造成了局部土壤腐蝕。同時(shí)該儲(chǔ)罐平時(shí)操作溫度為60 ℃，一定程度上加劇了地基開裂處的腐蝕程度。

表2 原油儲(chǔ)罐檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

3.2 儲(chǔ)罐剩余壽命計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)SY/T 6620—2014《油罐的檢驗(yàn)、修理、改建及翻建》對(duì)存在明顯腐蝕缺陷的儲(chǔ)罐進(jìn)行剩余壽命計(jì)算，得出其最長(zhǎng)檢驗(yàn)周期，即下次開罐檢驗(yàn)時(shí)間。

常壓儲(chǔ)罐剩余壽命計(jì)算公式如下：

式中：Or——剩余壽命，即距離下一次內(nèi)部檢驗(yàn)的時(shí)間；

RTbc——修理后底板上表面被腐蝕后的最小剩余厚度；

RTip——修理后底板下表面被腐蝕后的最小剩余厚度；

StPr——未經(jīng)修理的底板上表面最大腐蝕速率，對(duì)有涂層區(qū)域，StPr=0；

MRT——允許最小剩余厚度；

UPr——底板下表面的最大腐蝕速率，對(duì)于有效陰極保護(hù)的區(qū)域，UPr=0。

該儲(chǔ)罐的投用日期為2010 年4 月，服役年限為10 a，邊緣板厚度為20 mm，腐蝕裕量為2 mm，設(shè)定漏磁檢測(cè)修理門檻為40%腐蝕當(dāng)量，MRT 為邊緣板原始厚度（不包括腐蝕裕量）的1/2，即9 mm。RTbc為修理后底板上表面腐蝕的最小剩余厚度，一般對(duì)40%以下缺陷不修補(bǔ)，則認(rèn)為RTbc為60%板厚，則RTbc=12 mm，RTip為修理后底板下表面腐蝕的最小剩余厚度，一般對(duì)40%以下缺陷不修補(bǔ)，則認(rèn)為RTbc為60%板厚，則RTip=12 mm。Pr為未經(jīng)修理的底板上表面最大腐蝕速率，該儲(chǔ)罐內(nèi)表面有防腐層，則StPr=0。UPr為底板下表面的最大腐蝕速率，對(duì)于有效陰極保護(hù)的區(qū)域UPr=0，該儲(chǔ)罐的UPr=（20×37.6%）/10=0.752。將上述參數(shù)帶入式（1），計(jì)算得出剩余壽命Or為3.98 a，圓整后取3.9 a。因此，根據(jù)SY/T 6620—2014 標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算得出該儲(chǔ)罐下次升罐檢驗(yàn)的周期為3.9 a。

4 結(jié)論

本文通過(guò)漏磁比對(duì)試板檢測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)應(yīng)用，證明TMT-CGIII 漏磁檢測(cè)設(shè)備針對(duì)于20 mm 厚非標(biāo)儲(chǔ)罐底板具有良好的檢測(cè)效果，同時(shí)結(jié)合SY/T 6620—2014 標(biāo)準(zhǔn)和漏磁檢測(cè)結(jié)果對(duì)儲(chǔ)罐的剩余壽命進(jìn)行了計(jì)算，建議下次開罐檢驗(yàn)周期定為3.9 a 較為合適。