大型常壓儲罐在線檢測技術(shù)及應(yīng)用探析

鄭峰剛

（廣東省特種設(shè)備檢測研究院湛江檢測院，廣東 湛江 524000）

常壓儲罐是我國石油化工行業(yè)重要的儲油設(shè)備之一，最大容積為15萬立方米。然而，在其應(yīng)用過程中，受各方面因素的影響，往往很難對其進行測試。由于長時間使用石油和化學(xué)品造成的環(huán)境污染或泄漏，往往會導(dǎo)致產(chǎn)品在儲存過程中受到嚴重污染。在嚴重情況下，還會導(dǎo)致災(zāi)難性事故。因此，加強常壓儲罐檢測技術(shù)的研究具有重要意義。

1 在線檢測技術(shù)

使用在線檢測技術(shù)的優(yōu)點：（1）可根據(jù)設(shè)備的絕緣狀況選擇不同的檢測周期，從而顯著提高測試的有效性。（2）在線檢測可以積累大量數(shù)據(jù)，將被測設(shè)備的當(dāng)前測試數(shù)據(jù)與之前的測試數(shù)據(jù)進行比較，并采用各種數(shù)值分析方法進行及時、全面的綜合分析和判斷，以便及時發(fā)現(xiàn)和捕捉早期缺陷，確保安全運行，減少預(yù)防性試驗間隔時間過長造成的誤差。（3）在線檢測技術(shù)的普及，有利于從常規(guī)維修向更合理的狀態(tài)維修過渡。

在線檢測相關(guān)的技術(shù)難點：（1）沒有統(tǒng)一的標準。各研究單位和開發(fā)商采用的檢測方法、檢測參數(shù)和判斷標準不同，導(dǎo)致不同在線檢測設(shè)備之間沒有可比性。（2）理論和技術(shù)尚不完善，對電氣設(shè)備絕緣特征量的研究還不夠，每次檢測和測量與絕緣剩余壽命之間沒有明確的數(shù)值關(guān)系。（3）在線檢測和干擾抑制非常困難。運操作環(huán)境中的各種干擾直接影響檢測結(jié)果的正確性，這些問題直接影響了現(xiàn)場測試的開展。

2 大型金屬儲罐檢測方式發(fā)展過程

由于檢測技術(shù)的落后，儲存設(shè)備會隨著時間的推移而老化，在定期檢測過程中停機會帶來經(jīng)濟損失，但隨著我國經(jīng)濟實力和科學(xué)探索的不斷進步，大型金屬儲罐的檢測方法也在不斷創(chuàng)新。

2.1 傳統(tǒng)檢測方案

過去，許多企業(yè)和相關(guān)部門對大型金屬儲罐進行了抽查檢測，雖然這種方法在檢測過程中也能反映大多數(shù)儲罐的安全性，但由于隨機抽樣的不確定性，一些老化儲罐可能無法檢測到，造成危險。此外，傳統(tǒng)的檢測方法還存在一些問題，如檢測過程中停機造成的資金消耗過多、檢測人員工作困難、檢測過程中存在一定風(fēng)險等。因此，傳統(tǒng)的檢測方法不適合定期檢測。由于傳統(tǒng)的檢測方法無法實現(xiàn)定期檢測，也給儲罐的老化和爆炸帶來了方便，因此，傳統(tǒng)的檢測方法會給企業(yè)和相關(guān)部門帶來一定的損失和生產(chǎn)隱患。

2.2 在線檢測以及風(fēng)險評估

中國經(jīng)濟和技術(shù)的不斷發(fā)展也帶來了大型金屬儲罐檢測方法的變化，為了降低和減少儲罐檢測給相關(guān)企業(yè)和部門造成的經(jīng)濟損失，提高儲罐檢測的安全性和效率，中國通過技術(shù)創(chuàng)新和研究，優(yōu)化了儲罐檢測方法。采用檢測與風(fēng)險評估相結(jié)合的方法，區(qū)分各區(qū)域的儲罐材料和儲罐使用時間，例如，對于一些存在安全隱患和儲存物質(zhì)高風(fēng)險的儲罐，采用新的聲發(fā)射技術(shù)，采用漏磁檢測等檢測方法進行詳細檢查。對于一些材料耐用、儲存物質(zhì)相對安全的儲罐，只需進行簡單的檢測，相關(guān)企業(yè)和部門可以減少開罐試驗次數(shù)，從而減少經(jīng)濟損失，提高儲罐的安全率。

3 常壓儲罐定期檢驗手段

3.1 常壓儲罐停工開罐檢驗手段

在儲罐停工期間，檢測人員可進入儲罐進行檢測，并根據(jù)常壓儲罐的常見故障模式，采用多種檢測方法的組合。首先，采用目視檢測法進行宏觀檢查，檢查儲罐整體結(jié)構(gòu)布置、焊縫表面質(zhì)量、儲罐附件、表面腐蝕等；然后，采用超聲波測厚法測量容易發(fā)生腐蝕、結(jié)垢腐蝕和液位波動的零件的厚度，從而確定壁厚的減薄情況；對于鐵磁性材料，可采用漏磁檢測方法對儲罐底板進行全面掃描，從而更直觀地獲得底板的腐蝕情況；磁粉檢測、滲透檢測、真空檢漏和其他方法可用于檢測焊接缺陷。

3.2 常壓儲罐在線檢驗

由于生產(chǎn)運行需要或大修停車的過程中殘留介質(zhì)儲存，一些常壓儲罐受條件限制，很難排空儲罐進行停堆檢驗。可采用在線檢測方法完成檢驗。該方法主要采用基于聲發(fā)射檢測的評價方法，輔以常規(guī)超聲波測厚、目視檢測等手段。當(dāng)聲發(fā)射檢測發(fā)現(xiàn)底板腐蝕程度嚴重或?qū)β暟l(fā)射檢測結(jié)果有疑問時，可采用超聲導(dǎo)波檢測方法進行復(fù)檢，以便在不打開儲罐的情況下有效確定儲罐的運行狀況，確保儲罐的安全運行。

4 常見大型常壓儲罐在線檢測技術(shù)及應(yīng)用

4.1 在線檢測技術(shù)及應(yīng)用

（1）聲發(fā)射檢測技術(shù)。這種檢測方法是利用聲波在儲罐壁上傳播，然后對數(shù)據(jù)進行分析，判斷儲罐是否存在老化和泄漏的風(fēng)險。聲發(fā)射檢測時，聲發(fā)射傳感設(shè)備應(yīng)放置在儲罐附近，然后，在使用傳感設(shè)備將聲信號傳輸?shù)絻藓螅夹g(shù)人員分析傳感設(shè)備返回的聲信號。通過聲信號分析，可以發(fā)現(xiàn)儲罐內(nèi)是否存在老化和泄漏風(fēng)險，并標出老化點和泄漏點的具體位置。射線檢測技術(shù)是通過射線的穿透來檢測產(chǎn)品，通過射線強度的變化來判斷產(chǎn)品是否有缺陷。由于聲發(fā)射檢測在儲罐檢測過程中不需要停止工作，檢測過程中也不需要太多的檢測人員，更不用說能夠完成檢測并清楚顯示儲罐內(nèi)問題點的檢測人員了，所以，這種方法在儲罐檢測中經(jīng)常使用。

檢測前需要做的準備：①根據(jù)儲罐容量、介質(zhì)等數(shù)據(jù)，制定相應(yīng)的檢測方案。②根據(jù)檢測方案的要求放置相應(yīng)的聲學(xué)檢測裝置。對于非常溫暖的儲罐，在所有放置點的15cm直徑范圍內(nèi)對其進行打磨光滑。③在聲發(fā)射檢測之前，將罐內(nèi)介質(zhì)填充至罐內(nèi)位置的60%～80%，靜置10～24h。④檢測前，注意避免外部電磁干擾信號、外部機械操作聲、人員行走等外部噪聲。⑤確定并設(shè)置聲發(fā)射裝置的參數(shù)，并根據(jù)罐內(nèi)不同介質(zhì)來設(shè)置相應(yīng)聲發(fā)射裝置的聲速和閾值，這對實驗結(jié)果的準確性具有重要的意義。不同的儲罐有著不同的標準。

（2）漏磁檢測技術(shù)。隨著我國的經(jīng)濟實力的逐步增強和技術(shù)研究的不斷擴大，儲罐檢測技術(shù)出現(xiàn)了新的突破，即漏磁檢測技術(shù)，將大型金屬儲罐的檢測提高到了一個新的水平。漏磁檢測的工作方式是在儲罐周圍布置強磁場，通過磁場與儲罐罐壁的相互作用進行檢測。如果儲罐沒有老化和泄漏，磁場將均勻分布在儲罐管壁上。但是，如果罐壁內(nèi)部出現(xiàn)裂紋或老化，管壁外部會出現(xiàn)漏磁，在檢測到漏磁點后，人員可以計算與罐壁相關(guān)的風(fēng)險。與傳統(tǒng)的檢測方法相比，該項檢測方法能在短時間內(nèi)完成檢測工作，并能夠快速地計算出老化位置和尺寸。

（3）超聲波自動爬行壁厚檢測系統(tǒng)。由于大型常壓儲罐通常放置在室外，并經(jīng)歷風(fēng)雨，儲罐在這種外部環(huán)境的影響下容易老化和腐蝕。因此，在大型常壓儲罐的使用過程中，相關(guān)企業(yè)和部門需要定期、及時地對儲罐壁進行檢測，并注意儲罐壁的厚度，以便隨時關(guān)注和掌握儲罐的腐蝕情況。通常，超聲波儀器用于檢測罐壁厚度。但是，由于大型常壓儲罐的設(shè)備太高，要完成測量工作，必須進行攀爬作業(yè)。這不僅需要時間來建造攀爬設(shè)備，還對檢查員的生命安全構(gòu)成一定的威脅，導(dǎo)致工作效率降低。如果采用超聲波自動爬行壁厚檢測系統(tǒng)進行監(jiān)測，將大大提高工作效率和人員安全。因為超聲波自動爬行壁厚檢測系統(tǒng)是用磁鐵將小車放置在儲罐的外壁上，然后拉動小車沿著儲罐的外壁進行測量。這樣不僅不允許人員爬得更高，而且小車會投射出準確的數(shù)據(jù)，然后通過系統(tǒng)分析，從而準確掌握儲罐的壁厚，從而進行有效的保護和檢測。

（4）射線檢測技術(shù)。由于射線穿透產(chǎn)品時強度會大大或輕微減弱，檢查員可以將減弱的射線照射到膠片上，從而清楚地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，判斷被測產(chǎn)品的質(zhì)量。一般來說，測試中常用的輻射有2種，一種是x射線，另一種是β射線。隨著電子成像技術(shù)的發(fā)展，射線探測技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)檢測中可以取得顯著的效果，并能將鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)部狀態(tài)反饋給電子成像設(shè)備。一般來說，除了儲罐和壓力容器外，它在確保建筑用鋼的質(zhì)量方面更為有效。

（5）紅外線成像技術(shù)。紅外攝像機電子設(shè)備可以吸收儲罐輻射信號，處理信號，然后反映儲罐材料內(nèi)部的溫度變化。在儲罐在線檢測過程中，紅外線成像技術(shù)主要用于測試儲罐的液位和內(nèi)部完整性。

（6）渦流檢測技術(shù)。渦流檢測技術(shù)采用電磁感應(yīng)原理，通過電磁感應(yīng)渦流的變化來檢測儲罐和壓力容器的內(nèi)部和性能缺陷。在采用渦流檢測技術(shù)的過程中，需要采用多種線圈形式，以保證在檢測過程中能夠準確地檢測到目標。與其他檢測技術(shù)相比，渦流檢測技術(shù)具有操作方便、檢測速度快、檢測成本低等優(yōu)點。它的主體由不同的線圈形式?jīng)Q定。渦流檢測技術(shù)主要應(yīng)用于以下幾個方面：一方面，根據(jù)大型儲罐的電磁響應(yīng)，對材料的密度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和硬度進行分析比較，以檢測結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷；另一方面，檢測線圈可以檢測金屬制品和鋼材等導(dǎo)電材料。通過這種方法，我們可以有效地檢測出材料的細微差別，從而更準確地評價材料的質(zhì)量。

（7）相控陣檢測技術(shù)。相控陣檢測技術(shù)，這項技術(shù)越來越多地應(yīng)用于工業(yè)無損檢測應(yīng)用中，探頭小巧靈活，可以探測不同類型的儲罐和復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

4.2 各種在線檢測技術(shù)對比（表1）

表1

5 結(jié)語

總之，將先進的檢測技術(shù)應(yīng)用于儲罐和壓力容器的結(jié)構(gòu)檢測中，可以為檢測工作提供可靠的判斷依據(jù)，為提高工程質(zhì)量提供有效的技術(shù)支持，對促進工程質(zhì)量檢測工作的科學(xué)化、規(guī)范化發(fā)展起到了積極作用。