海上壓力容器腐蝕檢測(cè)技術(shù)有效性分析

袁東野

中海石油技術(shù)檢測(cè)有限公司 天津 300000

1 背景

海上壓力容器是指具有獨(dú)立工藝作用并承受一定壓力的設(shè)備，一般需要滿足如下要求：最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于2.5MPa·L的氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體的固定式容器。壓力容器的分類方式有很多，按照工藝流程中的作用不同分類，海上壓力容器可分為儲(chǔ)運(yùn)容器、換熱容器和分離容器。

（1）儲(chǔ)運(yùn)容器包括原油緩沖罐，儀表氣罐，供用氣罐，燃料氣儲(chǔ)罐等；

（2）換熱容器包括原油換熱器，生產(chǎn)加熱器，天然氣冷卻器等；

（3）分離容器包括斷塞捕集器，一級(jí)分離器，二級(jí)分離器，電脫水器等；

（4）壓力容器在投產(chǎn)使用前，可能攜帶制造類缺陷。隨著服役時(shí)間的增加，受環(huán)境、介質(zhì)、運(yùn)行條件、應(yīng)力等多種因素的影響，存在多種多樣的損傷可能性。這些風(fēng)險(xiǎn)均給壓力容器的安全使用帶來很大的隱患。此外，容器的失效可能威脅操作人員的安全和環(huán)境的保護(hù)。因此，相關(guān)人員十分注重壓力容器的檢測(cè)管理。

2 海上壓力容器損傷形式

經(jīng)過對(duì)近幾年壓力容器檢測(cè)結(jié)果的分析，壓力容器的主要損傷形式包括本體腐蝕、安全附件失效、接管腐蝕、泄露等。海上壓力容器主要損傷形式比重詳見圖1。其中，本體腐蝕（包括保溫下腐蝕和內(nèi)腐蝕）和接管腐蝕引起的泄漏，是海上壓力容器面臨的主要問題。為了防范腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)通過正確的選材和設(shè)計(jì)、電化學(xué)保護(hù)、添加緩蝕劑、增加金屬和非金屬保護(hù)層等方法。以上方式均屬于主動(dòng)預(yù)防措施，并不能消除腐蝕。因此，定期采用可靠檢測(cè)技術(shù)，對(duì)壓力容器實(shí)施檢測(cè)，是必不可少的措施[1]。

圖1 海上壓力容器主要損傷形式比重

圖2 壓力容器腐蝕檢測(cè)技術(shù)體系

3 檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

為了應(yīng)對(duì)壓力容器腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，針對(duì)整體腐蝕和局部腐蝕，建立了相應(yīng)的腐蝕檢測(cè)技術(shù)體系，詳見圖2。

3.1 整體腐蝕檢測(cè)技術(shù)

聲發(fā)射技術(shù)是利用容器在加壓和保壓過程中，缺陷會(huì)產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)，通過接收到的聲發(fā)射信號(hào)的幅值、位置等信息，可以判斷容器的整體狀況。聲發(fā)射主要用于在容器使用狀態(tài)下，對(duì)本體腐蝕等缺陷進(jìn)行全面，可檢測(cè)到活動(dòng)性缺陷，并評(píng)價(jià)缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)的實(shí)際有害程度。聲發(fā)射檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)是不停產(chǎn)檢測(cè)，經(jīng)過一次加載，就能確定缺陷部位，檢測(cè)效率高。劣勢(shì)是該檢測(cè)技術(shù)需要系統(tǒng)穩(wěn)定，能夠持續(xù)升壓并穩(wěn)定壓力，在實(shí)際使用過程中，現(xiàn)場(chǎng)條件往往很難滿足要求。

3.2 局部腐蝕檢測(cè)技術(shù)

超聲波測(cè)厚技術(shù)是利用超聲波脈沖通過被測(cè)物體材料分界面時(shí)發(fā)生反射的原理，如果發(fā)生發(fā)射，探頭會(huì)接收到反射回波，根據(jù)聲波在被測(cè)物體中傳播的時(shí)間和聲速，計(jì)算物體厚度。該項(xiàng)技術(shù)操作便捷，技術(shù)成熟，能夠直接獲取檢測(cè)點(diǎn)厚度。劣勢(shì)是對(duì)于工件表面粗糙度過大，檢測(cè)部位曲率半徑小等情況，會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果[2]。

相控陣技術(shù)是也是應(yīng)用超聲波的原理，不同于超聲波測(cè)厚技術(shù)，應(yīng)用單個(gè)探頭，聲束角度和聚焦深度固定。相控陣技術(shù)應(yīng)用的探頭具有多個(gè)晶片，每個(gè)晶片可以通過軟件單獨(dú)控制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)波束角度、聚焦位置和焦點(diǎn)尺寸的控制。相對(duì)于超聲波測(cè)厚技術(shù)，檢測(cè)速度更快；缺陷檢出率更高；定量、定位精度也更準(zhǔn)確。

DR技術(shù)應(yīng)用射線原理，可以在不拆除保溫層的情況下發(fā)現(xiàn)本體腐蝕，尤其適用于容器接管腐蝕檢測(cè)。當(dāng)接管存在腐蝕時(shí)，設(shè)備會(huì)形成黑度不同的影像。根據(jù)黑度的變化，可以判斷腐蝕的嚴(yán)重程度。DR檢測(cè)技術(shù)是一種腐蝕的初步判斷技術(shù)，腐蝕程度需要其它技術(shù)來進(jìn)行進(jìn)一步的檢測(cè)。DR技術(shù)檢測(cè)高效，檢測(cè)結(jié)果直觀，不過具有一定的輻射性，對(duì)于檢測(cè)對(duì)象的尺寸有一定限制。

漏磁技術(shù)利用外加磁場(chǎng)使鐵磁性材料被磁化，正常情況下，磁化磁場(chǎng)是規(guī)則的，當(dāng)材料表面或近表面存在缺陷時(shí)，產(chǎn)生漏磁信號(hào)，引起磁場(chǎng)變化，通過檢測(cè)該泄漏磁場(chǎng)信號(hào)變化就能有效檢測(cè)出缺陷的位置和嚴(yán)重程度。漏磁技術(shù)適合于大范圍的腐蝕缺陷檢測(cè)。不過靈敏度不高，一般在20%壁厚。

脈沖渦流技術(shù)采用的激勵(lì)信號(hào)為矩形脈沖，相對(duì)于正弦波，矩形脈沖具有寬頻譜、大電流的激勵(lì)特性，穿透能力較強(qiáng)，從而能透過保溫層檢測(cè)設(shè)備腐蝕。脈沖渦流技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)不拆除保溫層的在線檢測(cè)，無需停機(jī)，適合于快速掃查檢測(cè)。劣勢(shì)檢測(cè)結(jié)果受環(huán)境影響，尤其是鐵磁性物證影響較大，可能影響檢測(cè)結(jié)果的判斷。

電磁渦流技術(shù)是在使用渦流探頭的同時(shí)，在試件上添加一個(gè)磁場(chǎng)，從而增強(qiáng)了試件的滲透率。電磁渦流技術(shù)克服了常規(guī)渦流檢測(cè)只能對(duì)表面和近表面缺陷進(jìn)行檢測(cè)，能夠檢測(cè)試件內(nèi)部或深層的缺陷。電磁渦流技術(shù)的使用還屬于探索階段，實(shí)際應(yīng)用案例較少[3]。

4 結(jié)語

每種檢測(cè)技術(shù)存在不同特點(diǎn)，不同檢測(cè)技術(shù)存在相同性，也存在差異，是各種檢測(cè)的均能夠被采用的主要原因。我們應(yīng)該根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的條件選擇合適的檢測(cè)技術(shù)，發(fā)揮每種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，。同時(shí)，我們也意識(shí)到，技術(shù)是不斷發(fā)展變化，我們要注意引進(jìn)新的檢測(cè)技術(shù)，不斷完善腐蝕檢測(cè)技術(shù)體系，才能夠解決海上壓力容器腐蝕的問題。