10萬立原油儲(chǔ)罐檢驗(yàn)方法的分析

任程

摘 要：隨著大型常壓儲(chǔ)罐制造工藝、安裝技術(shù)的迅速發(fā)展，使其被廣泛應(yīng)用到國防、石油、石化等領(lǐng)域。大多數(shù)儲(chǔ)罐儲(chǔ)存的介質(zhì)具有易燃、易爆、高腐蝕性和易揮發(fā)的特點(diǎn)，在復(fù)雜的工況下，儲(chǔ)罐會(huì)出現(xiàn)老化、腐蝕開裂等失效行為，最終造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)時(shí)效性為，降低事故發(fā)生率，本文主要以10萬立原油儲(chǔ)罐的檢驗(yàn)檢測(cè)方法為例進(jìn)行分析，論述了不同的檢驗(yàn)檢測(cè)方法在常壓儲(chǔ)罐不同部位的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大型常壓儲(chǔ)罐;檢驗(yàn)檢測(cè);缺陷

由于大型常壓儲(chǔ)罐罐容緊張，很多大型常壓儲(chǔ)罐處于超期服役或長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，使其無法得到有效的安全檢測(cè)，運(yùn)行安全無法從根本上得到保障。大型常壓儲(chǔ)罐的制造和檢驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)一直未納入國家管理的范疇，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范也比較少。在檢驗(yàn)方法上，缺乏高效可靠的手段、工作效率低、缺陷檢出率低，導(dǎo)致大型常壓儲(chǔ)油罐在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的缺陷難以被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，致使事故時(shí)有發(fā)生。為使大型常壓儲(chǔ)罐使用單位對(duì)檢驗(yàn)檢測(cè)更加了解，掌握一些重要的檢驗(yàn)檢測(cè)方法，本文主要以10萬立方原油儲(chǔ)罐的檢驗(yàn)方法為例進(jìn)行分析，為日后的其他大型常壓儲(chǔ)罐的檢驗(yàn)檢測(cè)工作起到指導(dǎo)作用。

一、10萬立方原油儲(chǔ)罐基本概況

某10萬立方原油儲(chǔ)罐由中石化北京設(shè)計(jì)院燕化公司設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，1999年11月由北京設(shè)備安裝公司制造，于2001年2月投入使用。儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存介質(zhì)為原油，儲(chǔ)罐圖號(hào)為011-0087，設(shè)計(jì)溫度為50℃，公稱容積為100000m3，油罐內(nèi)徑為81000mm，罐壁高度為21100mm，腐蝕裕量：壁板1.0mm，底板1.0mm，主體材質(zhì)：WH610D2、16MnR、Q235-A，壁板厚度：32/27/21/18/15/12/12/12/12mm，底板厚度：邊緣板18mm，中幅板11mm，頂板厚度：4.5mm。

二、10萬立方原油儲(chǔ)罐檢驗(yàn)方法的分析

對(duì)于10萬立方原油儲(chǔ)罐，主要失效模式為腐蝕和焊接缺陷的開裂，因此檢驗(yàn)的方法也是針對(duì)腐蝕和各種焊縫缺陷進(jìn)行的。檢驗(yàn)員通過了解10萬立方原油儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)、竣工及運(yùn)行、修理、改造資料，制定有針對(duì)性的檢驗(yàn)方案。檢驗(yàn)方案要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定最終檢驗(yàn)方法，儲(chǔ)罐的檢驗(yàn)方法有：內(nèi)外部宏觀檢查、厚度測(cè)量、罐底板的漏磁檢測(cè)、底板和壁板焊縫表面無損檢測(cè)、壁板焊縫超聲檢測(cè)、基礎(chǔ)沉降測(cè)定。此外，必要時(shí)對(duì)于大型儲(chǔ)罐的檢驗(yàn)可以增加真空泄漏箱檢測(cè)和聲發(fā)射檢測(cè)。

（一）內(nèi)外部宏觀檢驗(yàn)

宏觀檢驗(yàn)是大型常壓儲(chǔ)罐基礎(chǔ)的檢驗(yàn)方法，檢查是否有影響儲(chǔ)罐安全使用的要求以及有無可能影響使用的腐蝕、宏觀缺陷或環(huán)境因素。檢驗(yàn)員選擇對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行外觀、結(jié)構(gòu)及幾何尺寸等進(jìn)行檢驗(yàn)。對(duì)常壓儲(chǔ)罐內(nèi)外部宏觀檢驗(yàn)時(shí)，容易忽略一些最容易引起儲(chǔ)罐腐蝕的地方，比如油面波動(dòng)部分、罐頂內(nèi)壁部分、內(nèi)浮盤底部、罐底板外表面等等不容易見到的地方，因此在宏觀檢驗(yàn)時(shí)要仔細(xì)查看儲(chǔ)罐整體、內(nèi)構(gòu)件及附件等。

（二）厚度測(cè)量

壁厚測(cè)量主要以常規(guī)超聲波測(cè)厚儀和帶涂層超聲波測(cè)厚儀為主，必要時(shí)采用超聲波探傷儀。開罐檢查應(yīng)建立壁厚檢測(cè)的數(shù)據(jù)庫，第一：建立使用6年后儲(chǔ)罐底板和壁板的腐蝕情況和一旦存在腐蝕時(shí)的腐蝕速率;第二：設(shè)置壁板腐蝕情況監(jiān)控點(diǎn)，沿盤梯布置固定測(cè)厚點(diǎn)，以便在使用過程中定期測(cè)厚，掌握腐蝕情況。

（1）內(nèi)防腐層厚度測(cè)量：用涂層測(cè)厚儀對(duì)罐底板、壁板和浮船底板、邊緣板防腐層進(jìn)行測(cè)厚，并與建造時(shí)防腐涂層厚度對(duì)比。

（2）浮頂壁厚測(cè)定：浮頂?shù)某椴橹攸c(diǎn)在于宏觀檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的可疑部位。

（3）壁板壁厚測(cè)定：壁板的抽查重點(diǎn)在于下部第一、二層壁板以及宏觀檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的可疑部位，對(duì)于液面波動(dòng)部位和其它有懷疑部位，必要時(shí)可以采用超聲波自動(dòng)爬壁系統(tǒng)對(duì)罐壁進(jìn)行測(cè)定。沿盤梯設(shè)置固定測(cè)厚點(diǎn)，編號(hào)并作記錄，每層壁板設(shè)置2個(gè)測(cè)厚點(diǎn)。

（4）罐底壁厚測(cè)定：重點(diǎn)測(cè)定防腐層損壞部位、及漏磁檢測(cè)方法發(fā)現(xiàn)的可疑部位。全面測(cè)厚驗(yàn)證底板腐蝕情況，按底板分布，每塊板至少設(shè)置5個(gè)測(cè)厚點(diǎn)。

（三）罐底板的漏磁檢測(cè)

漏磁檢測(cè)的原理主要是通過檢測(cè)被磁化的金屬表面溢出的漏磁通，來判斷缺陷是否存在。一塊表面光滑無裂紋，內(nèi)部無缺陷或雜夾物的鐵磁性材料磁化后，其磁力線在理論上全部通過由鐵磁材料構(gòu)成的磁路，如圖1（a）所示。若存在缺陷，由于鐵磁材料與缺陷處材質(zhì)的導(dǎo)磁率不同，缺陷處的磁阻大，在磁路中可以視為障礙物，則磁通會(huì)在缺陷處發(fā)生畸變，如圖1（b）所示。利用漏磁檢測(cè)方法速度很快，檢測(cè)靈敏度也很高，可以對(duì)檢測(cè)結(jié)果定量化，不受儲(chǔ)罐底板表面粗糙度的影響。更重要的是，它能夠檢測(cè)內(nèi)部的缺陷，因此很適合儲(chǔ)罐底板的檢測(cè)。漏磁檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)整個(gè)底板上、下表面的腐蝕情況進(jìn)行全面檢測(cè)，適用于10萬立等大型常壓儲(chǔ)罐，主要檢測(cè)依據(jù)為JB/T 10765-2007《無損檢測(cè) 常壓金屬儲(chǔ)罐漏磁檢測(cè)方法》[1]。

在不去除底板防腐層的狀態(tài)下，罐底板的腐蝕檢測(cè)采用漏磁檢測(cè)方法，并與帶涂層超聲波測(cè)厚儀測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。漏磁檢測(cè)比例為底板的100%，掃描檢測(cè)前應(yīng)先選取儲(chǔ)罐基準(zhǔn)，并將各邊緣板及中幅板編號(hào)。掃描各塊板時(shí)，應(yīng)選取參考點(diǎn)（起始點(diǎn)），使儀器沿底板的長軸方向進(jìn)行掃描，并在長軸兩端沿底板短軸方向再進(jìn)行一次掃描，相鄰掃描帶應(yīng)確保有效重疊，不引起漏檢。記錄超過40%壁厚損失的腐蝕點(diǎn)，用圖像記錄檢測(cè)結(jié)果，對(duì)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的可疑部位進(jìn)行標(biāo)注;對(duì)漏磁檢測(cè)發(fā)現(xiàn)可疑的部位，使用帶涂層超聲波檢測(cè)方法復(fù)驗(yàn)以確認(rèn)壁厚。

（四）底板和壁板焊縫表面無損檢測(cè)

根據(jù)不同的檢測(cè)方法的特點(diǎn)，選擇有針對(duì)性的檢測(cè)方法，對(duì)于大型常壓儲(chǔ)罐底板和壁板焊縫表面無損檢測(cè)方法主要有磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)以及真空泄漏檢驗(yàn)箱檢測(cè)。表面無損檢測(cè)優(yōu)先采用磁粉檢測(cè)方法，罐內(nèi)采用熒光磁粉檢查，在無法采用磁粉檢測(cè)時(shí)，可采用滲透檢測(cè);對(duì)儲(chǔ)罐底板焊縫有懷疑的部位進(jìn)行真空泄漏箱檢測(cè)抽查。通過對(duì)儲(chǔ)罐的宏觀檢查，選擇磁粉檢測(cè)即可，在宏觀未發(fā)現(xiàn)焊縫表面缺陷情況下，可不做其他表面檢測(cè)。

表面無損檢測(cè)抽查儲(chǔ)罐底板焊縫、罐壁與邊緣板角焊縫和儲(chǔ)罐壁板下部對(duì)接焊縫，抽查重點(diǎn)部位要針對(duì)有懷疑的人孔、接管與罐壁連接焊縫，加強(qiáng)板焊縫，檢查支柱對(duì)應(yīng)墊板、加強(qiáng)板焊縫及附近有懷疑部位。根據(jù)NB/T47013-2015要求，選擇合適的檢測(cè)方法，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行評(píng)定。

（五）壁板焊縫超聲檢測(cè)

用斜探頭對(duì)罐壁下部兩圈壁板對(duì)接焊縫進(jìn)行超聲波檢測(cè)抽查，抽查焊縫的長度不小于該部分縱焊縫總長的10%，且包括全部丁字焊縫，檢測(cè)焊縫有無裂紋。儲(chǔ)罐的壁板焊縫超聲檢測(cè)，檢驗(yàn)員選擇第一圈與第二圈之間的丁字口（22個(gè)）超聲波檢測(cè)，每個(gè)丁字口三個(gè)方向各1米。選擇丁字口部位抽查主要原因是丁字口是焊縫質(zhì)量最薄弱處，也是最容易產(chǎn)生缺陷處，因此對(duì)壁板焊縫抽查一般選擇丁字口焊縫處。

（六）基礎(chǔ)沉降測(cè)定

常壓儲(chǔ)罐的基礎(chǔ)沉降可分為均勻沉降、剛性傾斜、罐壁底端的非平面沉降、邊緣沉降和靠近壁板的罐底沉降。儲(chǔ)罐在自重和載荷的作用下，由于地質(zhì)狀況的不均勻性，大型儲(chǔ)罐會(huì)產(chǎn)生各種沉降變形，包括壁板沉降（均勻沉降、平面傾斜和不均勻沉降）和底板沉降（邊緣沉降和局部凹陷）。國內(nèi)外大量儲(chǔ)罐事故表面，地基沉降是導(dǎo)致儲(chǔ)罐破壞的主要原因，尤其是罐周不均勻性沉降[2]。不均勻性沉降可引起罐體幾何變形和應(yīng)力集中，導(dǎo)致浮盤運(yùn)行受阻，甚至使焊縫撕裂、原油泄漏而釀成事故。為保證大型儲(chǔ)罐的運(yùn)行安全，需定期檢驗(yàn)與維修，沉降觀測(cè)是檢驗(yàn)項(xiàng)目的重要一項(xiàng)。常壓儲(chǔ)罐基礎(chǔ)沉降測(cè)定方法采取目視或放大鏡方法，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)參照NB/T47013.7《承壓設(shè)備無損檢測(cè)-目視檢測(cè)》，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求[3]，使用沉降測(cè)定儀器，一般使用水準(zhǔn)儀，遵循罐周等分布點(diǎn)原則，罐壁周邊的基礎(chǔ)設(shè)置水準(zhǔn)觀測(cè)點(diǎn)24個(gè)，考慮儲(chǔ)罐滿載情況下沉降最大，為安全起見，盡量取最高液位下的沉降觀測(cè)值。

三、其他檢驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用

（一）聲發(fā)射技術(shù)[4]

現(xiàn)階段的聲發(fā)射技術(shù)主要用于其他檢測(cè)方法難以或不能使用的對(duì)象和環(huán)境，對(duì)于常壓儲(chǔ)罐底板的泄漏檢測(cè)有廣泛應(yīng)用。聲發(fā)射技術(shù)可以確定底板是否存在腐蝕和泄漏的問題，作為底板腐蝕狀況“普查”和“初篩”方法，具有一定的預(yù)測(cè)性，可大大減小泄漏事故發(fā)生的概率，指導(dǎo)用戶如何確定是否實(shí)施開罐檢驗(yàn)和開罐時(shí)間順序的問題。聲發(fā)射檢測(cè)優(yōu)點(diǎn)是可以在線檢測(cè)，不影響生產(chǎn)，可以覆蓋整個(gè)被檢結(jié)構(gòu)，檢測(cè)系統(tǒng)可快速安裝，檢測(cè)費(fèi)用和勞動(dòng)強(qiáng)度低，檢測(cè)速度快;可檢測(cè)動(dòng)態(tài)缺陷和缺陷本身發(fā)射出缺陷信息和對(duì)結(jié)構(gòu)安全更為有害的活動(dòng)性缺陷;對(duì)大型構(gòu)件可提供整體或大范圍的快速檢測(cè)，可提供缺陷隨載荷、時(shí)間、溫度等外變量而變化的實(shí)時(shí)或連續(xù)信息;對(duì)被檢件的幾何形狀存在環(huán)境要求不高，可在高低溫、核輻射等環(huán)境下檢測(cè)。其缺點(diǎn)是對(duì)材料敏感，易受噪聲干擾，缺陷不能準(zhǔn)確定量定性，需要依賴其他無損檢測(cè)方法。采用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)常壓儲(chǔ)罐進(jìn)行檢測(cè)既可以達(dá)到提高檢測(cè)效率，節(jié)省檢測(cè)費(fèi)用，又可達(dá)到保證儲(chǔ)罐安全運(yùn)行的目的。

（二）定量RBI技術(shù)[5]

定量RBI方法是通過量化風(fēng)險(xiǎn)對(duì)儲(chǔ)罐群進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)排序，使具有較大風(fēng)險(xiǎn)的儲(chǔ)罐得到有效的管理，從原來的預(yù)防性檢驗(yàn)變?yōu)轭A(yù)知性檢驗(yàn)，在降低成本的同時(shí)提高檢驗(yàn)的合理性和針對(duì)性。定量RBI技術(shù)是一門新型的工業(yè)管理技術(shù)，是風(fēng)險(xiǎn)管理的基礎(chǔ)，安全生產(chǎn)的需要，可以最大限度減少儲(chǔ)罐盲目管理帶來的經(jīng)濟(jì)損失，在我國石化行業(yè)發(fā)揮很大作用。

四、結(jié)論

為保證大型常壓儲(chǔ)罐的長周期運(yùn)行，應(yīng)充分考慮到材料、工藝因素的影響，以及可能出現(xiàn)腐蝕和缺陷形態(tài)，選擇最佳的檢驗(yàn)檢測(cè)方法。因此，全面檢驗(yàn)檢測(cè)方法的選擇對(duì)于大型常壓儲(chǔ)罐的長周期運(yùn)行具有十分重要的意義。因?yàn)椴煌臋z驗(yàn)檢測(cè)方法具有不同的特點(diǎn)，所以在檢驗(yàn)檢測(cè)不同的材質(zhì)和不同的部位時(shí)所產(chǎn)生的效果不同。將儲(chǔ)罐的完整性評(píng)價(jià)技術(shù)引入到儲(chǔ)罐群的管理中，對(duì)每一個(gè)儲(chǔ)罐及附屬設(shè)施的失效性、失效模式進(jìn)行分析判斷，對(duì)可能產(chǎn)生的失效結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，最后進(jìn)行綜合完整性的評(píng)價(jià)，為儲(chǔ)罐的安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供有效的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

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[2]石磊，帥健，許葵，大型油罐基礎(chǔ)沉降國內(nèi)外評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比[J].投產(chǎn)與運(yùn)行，2014，8

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[4]馮展杭，聲發(fā)射在油田常壓儲(chǔ)罐檢測(cè)中的應(yīng)用[J].安全技術(shù)，2011，11（2）

[5]王偉華，基于腐蝕的常壓儲(chǔ)罐定量RBI方法[J].化工裝備技術(shù)，2011，6