成都理工大學(xué)能源學(xué)院

儲(chǔ)罐腐蝕檢測(cè)新技術(shù)

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超聲波罐壁腐蝕檢測(cè)技術(shù)利用超聲波自動(dòng)爬行檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)需要維修的儲(chǔ)罐進(jìn)行壁厚腐蝕狀況檢測(cè)，由原來的點(diǎn)檢測(cè)變成了面檢測(cè)，提高了檢測(cè)精度；不需要抹偶合劑，壁厚腐蝕測(cè)量通過干偶合雙晶傳感器，提高了測(cè)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(qiáng)磁材料吸附在罐壁，通過遙控器控制運(yùn)動(dòng)軌跡，不需要搭腳手架進(jìn)行高空作業(yè)，解決了罐頂檢測(cè)的難題；檢測(cè)結(jié)果不需要人工記錄，傳感器將檢測(cè)結(jié)果通過爬行器的傳輸電纜輸入探傷機(jī)，探傷機(jī)將接收信息的儲(chǔ)存、處理形成檢測(cè)報(bào)告。

容器；儲(chǔ)罐；超聲波罐壁腐蝕檢測(cè)；材料聲速

為了提高儲(chǔ)罐維修的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，從2004年開始了儲(chǔ)罐檢測(cè)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(cè)技術(shù)研究，該項(xiàng)技術(shù)利用超聲波自動(dòng)爬行檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)需要維修的儲(chǔ)罐進(jìn)行壁厚腐蝕狀況檢測(cè)。

1 試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

在試驗(yàn)應(yīng)用中，采取室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和室外試驗(yàn)相結(jié)合的方式，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)試驗(yàn)。

對(duì)不同厚度的標(biāo)準(zhǔn)試塊進(jìn)行反復(fù)檢測(cè)，分別采用雙閘門模式測(cè)試、單閘門模式測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這兩種測(cè)試模式所測(cè)試的厚度值不是真實(shí)數(shù)據(jù)，原因是檢測(cè)爬行系統(tǒng)由一塊鋼板爬行到另一塊鋼板時(shí)，A、B兩個(gè)閘門不能分別套住各自的波峰，導(dǎo)致測(cè)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(dòng)，因?yàn)樵谧詣?dòng)厚度測(cè)量過程中，使用閘門的波形自動(dòng)跟蹤模式，讓閘門自動(dòng)跟蹤到厚度波形，自動(dòng)識(shí)別出正確的厚度值；同時(shí)對(duì)閘門的起始、寬度、高度進(jìn)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(cè)的材料聲速不確定，在自動(dòng)厚度測(cè)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(duì)象相同的材料加工成試塊，然后把自動(dòng)爬行測(cè)量裝置放到試塊上測(cè)厚度。需要把閘門邏輯設(shè)置到自動(dòng)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(cè)量得到的厚度值，不是試塊的真實(shí)厚度，這時(shí)調(diào)節(jié)聲速子菜單單項(xiàng)值（就是被檢測(cè)對(duì)象的材料聲速），通過這種方法可以確定被檢測(cè)的材料聲速。材料聲速是一個(gè)很重要的參數(shù)，如果材料聲速不正確，測(cè)試的精度就不準(zhǔn)確。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2012年4月～2013年5月對(duì)大慶油田某采油廠15座儲(chǔ)罐進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，以某聯(lián)合站一座2 000 m3污水罐為例，該罐1990年投產(chǎn)運(yùn)行17年（2000年已經(jīng)進(jìn)行大修一次），現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試了1 500個(gè)點(diǎn)，通過測(cè)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(jì)厚度對(duì)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(chǔ)罐設(shè)計(jì)規(guī)范》，罐壁計(jì)算厚度按下列公式計(jì)算，且取其中較大值。

式中t1、t2為儲(chǔ)存介質(zhì)時(shí)的設(shè)計(jì)厚度（mm）；ρ為儲(chǔ)液密度（kg/m3）；H為計(jì)算的罐壁板底邊至罐壁頂端（當(dāng)設(shè)有溢流口時(shí)，應(yīng)至溢流口下沿）的垂直距離（m）；D為儲(chǔ)罐內(nèi)直徑（m）；[σ]t為設(shè)計(jì)溫度下儲(chǔ)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(fù)偏差（mm）（當(dāng)鋼材的厚度負(fù)偏差不大于0.25mm，且不超過名義厚度的6%時(shí)，負(fù)偏差可忽略不計(jì)）；C2為腐蝕裕量（mm）。

該聯(lián)合站油崗5 000m3油罐罐壁厚度檢測(cè)點(diǎn)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(gè)檢測(cè)區(qū)用超聲波檢測(cè)，檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)不少于5個(gè)。當(dāng)平均減薄量大于計(jì)算厚度的10%時(shí)，應(yīng)加倍增加檢測(cè)點(diǎn)。本次檢測(cè)每個(gè)檢測(cè)區(qū)檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量均大于10個(gè)。

《鋼制壓力容器（GB150—98）》規(guī)定如下：①設(shè)計(jì)厚度＝計(jì)算厚度＋腐蝕裕量；②名義厚度是指設(shè)計(jì)厚度加上鋼材厚度負(fù)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(fù)偏差。

經(jīng)計(jì)算后，得出該聯(lián)合站油崗5 000m3油罐分散點(diǎn)蝕的最大深度為4.209mm，為設(shè)計(jì)壁板厚度的53%，大于原設(shè)計(jì)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(qiáng)度要求，綜合上述因素應(yīng)停止使用。

3 技術(shù)特點(diǎn)

利用超聲波自動(dòng)爬行檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行檢測(cè)特點(diǎn)如下：一是由原來的點(diǎn)檢測(cè)，變成了面檢測(cè)，提高了檢測(cè)精度；二是不需要抹偶合劑，壁厚腐蝕測(cè)量通過干偶合雙晶傳感器，提高了測(cè)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(qiáng)磁材料吸附在罐壁，通過遙控器控制運(yùn)動(dòng)軌跡，不需要搭腳手架進(jìn)行高空作業(yè)，解決了罐頂檢測(cè)的難題；四是檢測(cè)結(jié)果不需要人工記錄，傳感器將檢測(cè)結(jié)果通過爬行器的傳輸電纜輸入探傷機(jī)，探傷機(jī)將接收的信息儲(chǔ)存、處理形成檢測(cè)報(bào)告。檢測(cè)結(jié)果既有因?yàn)楦g因素改變的壁厚值的變化，還有儲(chǔ)罐焊縫裂隙和殘?jiān)娜毕輬?bào)告，檢測(cè)結(jié)果由隨機(jī)軟件輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。由于避免了人為因素可能造成的誤差，使測(cè)試的精度得到了有效的保證。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）自油田腐蝕檢測(cè)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(cè)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(jì)效益。

（2）加強(qiáng)埋地管道和容器的檢測(cè)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(cè)、評(píng)價(jià)力度，為科學(xué)實(shí)施年度規(guī)劃提供了詳實(shí)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(xiàng)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