高正華 高尚磊 張伯瑩

（中海石油技術(shù)檢測(cè)有限公司 天津）

一、容器基本信息

中國(guó)海洋石油渤海某FPSO凈化水罐為低壓容器，屬于生產(chǎn)污水處理系統(tǒng)，主要功能是對(duì)FPSO生產(chǎn)污水進(jìn)行相應(yīng)的化學(xué)工藝處理。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為ASME SECTIONⅧ，設(shè)計(jì)壓力205 kPa，工作壓力0.1 MPa，設(shè)計(jì)溫度110℃，工作溫度45℃，屬Ⅰ類壓力容器。2013年8月檢測(cè)技術(shù)人員對(duì)FPSO凈化水罐年度檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)凈化水罐腐蝕嚴(yán)重。為保證容器的安全，技術(shù)人員對(duì)容器進(jìn)行開(kāi)罐全面檢測(cè)。

二、檢測(cè)情況

1.外檢情況

在進(jìn)行罐體外部保溫檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)罐體保溫情況良好，然后隨機(jī)選取罐體下部?jī)蓚€(gè)位置拆除保溫，進(jìn)行罐體外觀檢測(cè)，其中一個(gè)位于罐體爬梯位置，另一個(gè)位于人孔左側(cè)（圖1）。

圖1 外檢位置

將位置1處保溫拆除，拆除范圍約600 mm×350 mm，發(fā)現(xiàn)本體腐蝕嚴(yán)重，腐蝕面積占拆除保溫面積的50%，見(jiàn)圖2。

將位置2處保溫拆除，拆除范圍為1000 mm×350 mm，發(fā)現(xiàn)本體腐蝕嚴(yán)重，腐蝕面積占拆除保溫面積的85%，且封頭與本體連接焊縫及容器群座與罐體封頭連接焊縫銹蝕嚴(yán)重，見(jiàn)圖3。

對(duì)位置2腐蝕位置進(jìn)行除銹作業(yè)，然后對(duì)除銹位置進(jìn)行超聲波測(cè)厚，腐蝕區(qū)域內(nèi)存在點(diǎn)蝕現(xiàn)象，探頭不能完全接觸，測(cè)量數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，區(qū)域內(nèi)兩點(diǎn)較穩(wěn)定測(cè)量厚度為4.6 mm與5.6 mm，與筒體未腐蝕位置厚度（未腐蝕位置測(cè)量厚度為9.65 mm左右）進(jìn)行對(duì)比，腐蝕位置減薄了5 mm。

圖2 罐體腐蝕照片

圖3 罐體封頭連接焊縫銹蝕

2.內(nèi)檢情況

檢測(cè)內(nèi)容包括容器內(nèi)部外觀檢測(cè)，容器主要焊縫磁粉檢測(cè)（檢驗(yàn)比例20%），容器主要焊縫超生波檢測(cè)（檢驗(yàn)比例20%）以及超聲波測(cè)厚。

容器內(nèi)部外觀檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)銹蝕等缺陷，容器內(nèi)部焊縫磁粉探傷未發(fā)現(xiàn)裂紋，容器超聲波測(cè)厚發(fā)現(xiàn)減薄，筒體腐蝕區(qū)域測(cè)量最小厚度為4.7 mm，筒體未腐蝕區(qū)域測(cè)量厚度為9.6 mm，封頭測(cè)量厚度為11.7 mm，容器超聲波探傷未發(fā)現(xiàn)缺陷。

三、失效機(jī)理分析

容器失效模式為典型的保溫層下腐蝕。從現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及無(wú)損檢測(cè)結(jié)果分析看，引起容器局部腐蝕嚴(yán)重的原因主要與容器底部保溫層下積水有關(guān)，且容器底部局部嚴(yán)重腐蝕與容器本體其他關(guān)鍵性構(gòu)件無(wú)相互依賴關(guān)系。特別是焊道位置，由于防腐時(shí)涂層附著力、張力等原因，造成焊道及周?chē)繉舆_(dá)不到防腐要求或涂層失效，再加上此位置保溫層下積水，導(dǎo)致容器下部封頭與裙座焊道及周?chē)嬖趪?yán)重腐蝕。

四、適應(yīng)性評(píng)價(jià)

適應(yīng)性評(píng)價(jià)原則是針對(duì)“完美無(wú)缺”原則而言的，評(píng)價(jià)技術(shù)是以斷裂力學(xué)、材料力學(xué)、彈塑性力學(xué)及可靠性系統(tǒng)工程為基礎(chǔ)，承認(rèn)結(jié)構(gòu)存在構(gòu)件形狀、材料性能偏差和缺陷的可能性，但在考慮經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，科學(xué)分析已存在缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)完整性的影響，保證結(jié)構(gòu)不發(fā)生任何已知機(jī)制的失效，因而被廣泛應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量評(píng)估中。

適應(yīng)性評(píng)價(jià)技術(shù)中構(gòu)件的剩余壽命可以根據(jù)在預(yù)期服役條件下，所需的最小壁厚、檢查后測(cè)量的壁厚值以及估計(jì)的預(yù)期腐蝕速度加以確定。如果構(gòu)件并沒(méi)有壁厚的相互依賴關(guān)系。那么，這種方法就適用于剩余壽命的確定。見(jiàn)式（1）。

式中Crate——預(yù)期的未來(lái)腐蝕速度（mm/a）；

K——取決于評(píng)價(jià)水平的系數(shù)。按水平1評(píng)價(jià)K=1，按水平2評(píng)價(jià)K=RSFa；對(duì)壓力容器和管線構(gòu)件，對(duì)儲(chǔ)罐的殼板K=1。

RLife——剩余壽命，a

RSFa——許用的剩余強(qiáng)度系數(shù)

tam——在檢查時(shí)，對(duì)構(gòu)件測(cè)量的平均壁厚值，mm

tmin——構(gòu)件需要的最小壁厚，mm

由于FPSO凈化水罐為壓力容器，評(píng)價(jià)水平系數(shù)應(yīng)取1即K=1。由腐蝕機(jī)理分析可知，除容器筒體局部腐蝕嚴(yán)重外，容器其他部位情況良好，筒體局部腐蝕與其他關(guān)鍵性構(gòu)件部位無(wú)相互依賴關(guān)系，通過(guò)查找報(bào)告可知，容器筒體平均厚度8.54 mm。按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，筒體設(shè)計(jì)壁厚9.5 mm，筒體腐蝕裕度為2 mm，即構(gòu)件需要的最小壁厚為7.5 mm，查找該容器歷年腐蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)可知，腐蝕速度平均為0.32 mm/a，由此可以得出剩余壽命RLife=3，即該容器剩余壽命至少還有3年左右的時(shí)間，只要對(duì)局部嚴(yán)重腐蝕部位進(jìn)行修復(fù)，在日常中合理維護(hù)，容器可繼續(xù)使用。

五、修復(fù)策略

結(jié)合失效機(jī)理分析及設(shè)備狀態(tài)評(píng)估結(jié)果，應(yīng)對(duì)該容器保溫層特別是上部封頭、下部封頭及人孔周?chē)任恢眠M(jìn)行檢查，看是否存在破損或雨水滲漏點(diǎn)。如果存在，先對(duì)保溫層進(jìn)行修復(fù)后再考慮對(duì)腐蝕位置進(jìn)行修復(fù)。由于該容器為低壓容器，優(yōu)先考慮使用高分子材料修補(bǔ)劑（如北京東城長(zhǎng)江化工技術(shù)研究所生產(chǎn)的強(qiáng)勁修補(bǔ)劑）進(jìn)行局部修補(bǔ)。采用此方法修復(fù)，既可以防腐，又可對(duì)局部進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，其次也可考慮用局部補(bǔ)板，將腐蝕范圍內(nèi)的金屬表面清理干凈，在其上面補(bǔ)焊一層加強(qiáng)板等。