一文了解儲罐的無損檢測

儲罐是儲存油品的容器，是石油庫儲運系統(tǒng)的主體設(shè)施之一。長期以來，我國許多在役儲罐不同程度的存在著裂紋、腐蝕等缺陷。加之使用過程中管理不善，致使安全事故頻繁發(fā)生，造成設(shè)備損壞，甚至人員傷亡。因而，對在役儲罐進行無損檢測具有重要的意義。

目前，國外主要采用聲發(fā)射技術(shù)在線檢測常壓儲罐罐壁板上的活性缺陷和罐底板上的腐蝕和泄漏信號，采用漏磁方法定期檢測罐底板的腐蝕和泄漏，采用超聲檢測技術(shù)檢測罐壁板和頂板。國內(nèi)對常壓儲罐的定期檢驗近年來剛剛開始，主要采用超聲、磁粉、射線、滲透檢測和超聲測厚等手段。國外現(xiàn)在廣泛采用的聲發(fā)射和漏磁掃查技術(shù)，我國還沒有相應(yīng)的檢測標準及規(guī)范，正處于試驗推廣階段。儲罐施工中采用何種檢測方法是由檢測缺陷的類型、大小、方向和位置以及被檢儲罐構(gòu)件的形狀、大小、焊接部位和材質(zhì)決定的。?儲罐無損檢測方法采用原則常壓儲罐主要是利用預(yù)制成型的頂板、壁板和底板在現(xiàn)場組裝后焊接而成。其中頂板和壁板大多采用對接焊形式，底板大多采用搭接接頭。對于常壓儲罐底圈和第一圈罐壁的鋼板，當(dāng)厚度≥23mm時，應(yīng)按ZBJ74003-1988《壓力容器用鋼板超聲波探傷》進行檢測，達到Ⅲ級標準者為合格。對于屈服點≤390MPa的鋼板，應(yīng)取鋼板張數(shù)的20%進行抽查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)不合格的鋼板時，應(yīng)逐張檢查；對于屈服點>390MPa的鋼板，應(yīng)逐張進行檢查。罐底焊縫無損檢測：

（1）所有底板焊縫應(yīng)采用真空箱法進行嚴密性試驗，試驗負壓值≮53kPa，無滲漏為合格。（2）標準屈服強度＞390MPa的邊緣板對接焊縫，在根部焊道焊接完畢后，應(yīng)進行滲透檢測，在最后一層焊接完畢后，應(yīng)再次進行滲透檢測或磁粉檢測。（3）厚度≥10mm的罐底邊緣板，每條對接焊縫的外端300mm范圍內(nèi)，應(yīng)進行射線探傷；厚度＜10mm的罐底邊緣板，每個焊工施焊的焊縫，應(yīng)按上述方法至少抽查一條。（4）底板三層鋼板重疊部分的搭接接頭焊縫和對接罐底板的丁字焊縫的根部焊道焊完后，在沿三個方向各200mm范圍內(nèi)，應(yīng)進行滲透檢測，全部焊完后，應(yīng)進行滲透檢測或磁粉檢測。（5）磁粉或滲透檢測應(yīng)符合SY/T0444-1998《常壓鋼制焊接儲罐及管道磁粉檢測技術(shù)標準》和SY/T0443-1998《常壓鋼制焊接儲罐及管道滲透檢測技術(shù)標準》。

罐壁焊縫無損檢測：

（1）對于縱向焊縫，每一焊工焊接的每種板厚（板厚差≯1mm時可視為同等厚度），在最初焊接的3m焊縫的任意部位取300mm進行射線探傷。以后不考慮焊工人數(shù)，對每種板厚在每30m焊縫及其尾數(shù)內(nèi)的任意部位取300mm進行射線探傷。探傷部位中的25%應(yīng)位于丁字焊縫處，且每臺罐不少于兩處。（2）對于環(huán)向?qū)雍缚p，每種板厚（以較薄的板厚為準），在最初焊接的3m焊縫的任意部位取300mm進行射線探傷。以后對于每種板厚，在每60m焊縫及其尾數(shù)內(nèi)的任意部位取300mm進行射線探傷。上述檢查均不考慮焊工人數(shù)。（3）當(dāng)?shù)兹Ρ诎搴穸取?0mm時，應(yīng)從每條縱向焊縫中任取300mm進行射線探傷；當(dāng)板厚10mm≤t≤25mm時，應(yīng)從每條縱向焊縫中取兩個300mm進行射線探傷，其中一個應(yīng)靠近底板。（4）厚度25mm≤t≤38mm的各圈壁板，每條縱向焊縫都應(yīng)進行射線探傷；厚度>10mm的壁板，全部丁字焊縫均應(yīng)進行射線探傷。（5）除丁字焊縫外，可用超聲檢測代替射線檢測，但其中20%的部位應(yīng)采用射線檢測復(fù)驗。（6）射線檢測或超聲檢測不合格時，應(yīng)在該探傷長度的兩端延伸300mm作補充探傷，但缺陷的部位距離底片端部或超聲波檢查部位>75mm時可不再延伸。如延伸部位的探傷結(jié)果仍不合格時，應(yīng)繼續(xù)延伸進行檢查。（7）射線檢測應(yīng)按GB/T3323-2005《金屬熔化焊焊接接頭射線照相》的規(guī)定進行。并應(yīng)以Ⅲ級標準為合格；但對屈服點>390MPa的鋼，或厚度≥25mm的普通碳素鋼，或厚度≥16mm的低合金鋼的焊縫，合格標準為Ⅱ級；超聲檢測應(yīng)按JB1152-1981《鍋爐和鋼制壓力容器對接焊縫超聲波探傷》的規(guī)定，合格標準為Ⅱ級。T形接頭罐內(nèi)角焊縫無損檢測：

底圈罐壁與罐底的T形接頭的罐內(nèi)角焊縫無損檢測：（1）當(dāng)罐底邊緣板厚度≥8mm，且底圈壁板厚度≥16mm，或屈服點>390MPa的任意厚度的鋼板，在罐內(nèi)及罐外角焊縫焊完后，應(yīng)對罐內(nèi)角焊縫進行滲透或磁粉檢測。在油罐充水試驗后，應(yīng)采用同樣方法復(fù)驗，探傷要求和標準與底板檢測相同。（2）屈服點>390MPa的鋼板，罐內(nèi)角焊縫初層焊完后，還應(yīng)進行滲透檢測。

?儲罐在線無損檢測技術(shù)儲罐檢測可分為開罐檢測和在線檢測。開罐檢測需要停產(chǎn)、清罐，由檢測人員安全進入罐中進行檢測，檢查時通常采用傳統(tǒng)的無損檢測方法。開罐檢測工期長、成本高，影響生產(chǎn)，因此，合理確定儲罐的檢修周期非常重要，過長和過短的檢修周期都是不合理的。周期過長，儲罐因得不到及時檢修而處于高風(fēng)險之中；而檢修周期過短，會造成不必要的檢修損失，增加生產(chǎn)成本。而由于生產(chǎn)原因，儲罐的檢修周期又往往得不到保證，導(dǎo)致儲罐隱患不能及時發(fā)現(xiàn)，影響儲罐的安全運行。腐蝕是導(dǎo)致鋼制儲罐及其附件損壞的主要原因，因此，泄漏情況和評估腐蝕程度是儲罐檢測的重要內(nèi)容，腐蝕檢測在儲罐檢測中顯得尤為重要。統(tǒng)計資料顯示，在役儲罐的罐底板是腐蝕最為嚴重的區(qū)域。在所有已知儲罐的事故中，罐底板腐蝕泄漏導(dǎo)致的事故占20%以上，是儲罐事故的首要原因，因此，加強儲罐底板腐蝕檢測是提高儲罐安全性的重要手段，應(yīng)把儲罐腐蝕檢測、維修的重點放在罐底板上。儲罐在線檢測可以在不開罐、不停產(chǎn)的情況下實現(xiàn)儲罐底板的安全評估，作為罐底板腐蝕狀況普查和初篩的方法，具有一定的預(yù)測性。通過在線檢測定性評估罐底板結(jié)構(gòu)進行完整性分類，列出維修計劃，使企業(yè)可以合理調(diào)配有限的維修資源，延長“好罐”的檢測周期，及時發(fā)現(xiàn)和維修“壞罐”，減少和避免因泄漏造成的環(huán)境污染，降低運維成本，避免誘發(fā)事故造成的損失。目前，國際上罐底板腐蝕狀況在線檢測技術(shù)主要有聲發(fā)射、導(dǎo)波以及機器人三種技術(shù)。聲發(fā)射檢測技術(shù)

材料中局域源快速釋放能量產(chǎn)生瞬態(tài)彈性波的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射，有時也稱應(yīng)力波發(fā)射。罐底板存在腐蝕缺陷時，強度降低，在液位壓力作用下產(chǎn)生局部微小變形，導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)物的剝離和脫落，產(chǎn)生聲發(fā)射信號。發(fā)生泄漏時，介質(zhì)流動也會產(chǎn)生連續(xù)的聲發(fā)射信號。聲發(fā)射在線檢測儀通過安裝在罐外壁下部的傳感器陣列來接收底板由于腐蝕和泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號，通過分析信號對罐底結(jié)構(gòu)進行腐蝕狀況評價。檢測原理如圖1所示，聲發(fā)射傳感器等距離耦合在儲罐罐壁周圍，被動接收因罐底板腐蝕、泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號。通過傳感器接收到的聲發(fā)射信號的時間間隔來定位聲源，通過分析處理采集到的聲發(fā)射信號來確定罐底板的腐蝕狀況，對罐底板的完整性及安全性進行評估。

聲發(fā)射檢測是動態(tài)檢測方法，可以實現(xiàn)對缺陷的實時監(jiān)控，檢測對象是正在發(fā)生的缺陷，無法檢測已經(jīng)形成的缺陷。特點是無需停產(chǎn)、開罐、倒罐、清罐，只需在檢測前關(guān)閉閥門、泵等部件12~24小時，采集2小時的有效數(shù)據(jù)，檢測完成后儲罐可繼續(xù)投入使用；檢測和評價工作相對方便快捷，通過陣列布置的傳感器，即可獲得罐底板腐蝕聲源的活動信息；傳感器安裝部位的涂層需要清除（保溫儲罐需割開少許保溫層），但不會損傷罐壁。目前，聲發(fā)射檢測技術(shù)是儲罐底板在線檢測中應(yīng)用最為廣泛的一種檢測技術(shù)。超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)

超聲導(dǎo)波是沿著結(jié)構(gòu)長度傳播并被結(jié)構(gòu)幾何邊界導(dǎo)向約束的彈性波，常用于板中缺陷檢測和結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估。在厚度與波長相當(dāng)?shù)陌宀闹袀鞑サ牟ǎQ為板波（又稱平板導(dǎo)波），它主要采用Lamb波進行檢測，具有傳播距離遠、快速便捷、檢測精度不受罐內(nèi)介質(zhì)影響等特點，適合于罐底板和壁板的在線檢測。罐底板超聲導(dǎo)波檢測的原理如圖2所示，安裝在罐底外露邊緣板上的探頭激發(fā)Lamb波，并接收底板缺陷返回的反射波，通過分析處理反射波獲得罐底板的腐蝕狀況。沿罐底邊緣板一周改變探頭的位置，逐點檢測，獲取多個方向的檢測數(shù)據(jù)，最后通過計算機完成數(shù)據(jù)處理，得到整個罐底板的缺陷分布圖像，從而對罐底板的腐蝕狀況進行評價。目前，超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)的應(yīng)用還很少。機器人檢測技術(shù)

機器人檢測技術(shù)集成了現(xiàn)代控制理論、防爆隔離技術(shù)、可視化技術(shù)、罐底板檢測的超聲技術(shù)、漏磁技術(shù)等多種技術(shù)手段，可視為傳統(tǒng)無損檢測技術(shù)的自動化作業(yè)，可根據(jù)不同的檢測項目配置不同的檢測單元，對罐底、內(nèi)部罐壁或其他部位進行檢測，是其他檢測技術(shù)難以比擬的。罐底板機器人在線檢測的原理如圖3所示，將機器人通過罐頂人孔放到罐內(nèi)，由罐外機器人控制車進行操作，通過遙控方式進行罐底板檢測，目前機器人還是采用臍帶繩與控制車實現(xiàn)通訊。國外已經(jīng)推出數(shù)個型號的機器人產(chǎn)品用于儲罐的在線檢測，可以節(jié)省開罐、清罐所耗費的成本，檢測效率高，經(jīng)濟效益明顯。但也存在以下不足：對罐內(nèi)介質(zhì)有要求，不適合檢測淤積層較厚的原油儲罐；對罐內(nèi)結(jié)構(gòu)有要求，內(nèi)浮頂類型儲罐投放機器人比較困難，內(nèi)部有加熱盤管的儲罐，為避免臍帶纏繞盤管，檢測范圍大為受限；機器人內(nèi)部的電路系統(tǒng)，用于原油、成品油儲罐檢測，安全風(fēng)險