常压立式储罐罐底腐蚀检测技术的研究与应用.doc

常压立式储罐罐底腐蚀检测技术的研究与应用杨志军，戴光，李伟，张颖，龙飞飞（大庆石油学院，黑龙江省大庆市，163318）摘要：在石油和石化行业使用着大量盛装不同油品的立式储罐，由于盛装介质均为易燃易爆液体，因此，保证立式储罐的安全运行是一个重要而亟待解决的工程问题。本文根据常压立式储罐罐底腐蚀的特点，提出声发射在线检测与评价技术和漏磁扫描检测技术相结合的储罐底板检测方法。声发射在线检测与评价技术是实现储罐底板腐蚀状态检测与预测的有效方法，适合储罐快速普查。漏磁检测技术是储罐开罐后底板腐蚀状态检测的有效手段。在保证安全的情况下,根据声发射普查结果,制定储罐维修计划,对严重等级高的储罐进行开罐漏磁检测。可以实现储罐的科学检测,保证储罐的安全运行,节约检修费用。关键词：常压立式储罐；腐蚀；声发射检测；漏磁检测 中图分类号：TJ765.4+1 文献标志码:AResearch and Application on Detection Technology of Corrosion in Atmosphere Vertical Storage Tank FloorYANG Zhi-jun，DAI Guang，LI Wei，ZHANG Ying, LONG Fei-fei（Daqing Petroleum Institute，Daqing City，163318 ,China）Abstract: In petroleum and chemical industry, lots of vertical storage tanks loaded different oils are in use. Since the mediums are flammable and explosive, it is an important and urgent problem to ensure the safe operation of vertical storage tanks. In this paper, an idea is presented that the detection technology of corrosion by acoustic emission testing and magnetic flux leakage testing in atmosphere vertical storage tank according to the floor corrosion characteristics of atmosphere vertical storage tanks. Acoustic emission testing and evaluation is an effective method to detect and predict tank floor corrosion. When storage tanks are opened, magnetic flux leakage testing is an effective method for corrosive evaluation of tank floor. On the basis of the result of on-line acoustic emission testing, magnetic flux leakage testing can be applied for the tanks which are in high level of danger. Then the purpose of scientific maintenance of tank，safe operation and reduction of maintenance costs will be achieved.Keywords: atmosphere vertical storage tank; corrosion; acoustic emission testing; magnetic flux leakage testing0 引言常压立式储罐是石油、石化行业中的重要装备，通常储存易燃、易爆或有毒的介质。储罐的安全运行不仅关系到经济损失、环境污染且直接危害生命安全，甚至产生严重的社会影响。储罐腐蚀是造成储罐安全隐患的重要原因之一，储罐因长时间腐蚀可能导致钢板变薄变形，产生渗透穿孔，甚至产生罐底塌陷和罐崩事故，因此必须定期对储罐进行检测和评价。在我国，储罐的检测任务越来越重，一方面是由于原有旧储罐的老化以及原油质量的逐步劣化，因腐蚀产生储罐泄漏的现象越来越严重。另一方面，为适应国家经济的高速发展和国家战略原油储备的需要，石油石化行业中的储罐数量和容量比以往都大幅增加，因此储罐的检测任务更加繁重，对于检测技术人员而言，既要求提高检测的可靠性，提高缺陷的判别准确率，同时也要求提高检测效率，降低检测成本。这对工人的健康以及企业的生产都有重要的意义。在储罐的腐蚀中，罐底板的腐蚀是最为多见和最为严重的。由于罐底板下表面与地基接触，在上表面难于发现，因此在常压立式储罐的定期检测中，罐底板的检测最为重要。为此国内外不少专家和学者都致力于罐底板检测的研究，相应地一些检测方法也随即产生。我国目前罐底板的检测方法主要包括真空测漏点、磁粉检测法和超声测厚法等。其中，磁粉检测法需要打磨，费时费力，且只能够定性判断。超声波测厚仪需要清洁表面和耦合剂耦合，是通过在罐底板上表面抽样检测，计算平均板厚，以判断腐蚀情况。这些方法有各自的优点，但存在不同的不足，有的检测速度慢、检测费用高、要求防护严，有的检测深度浅、漏检严重，有的操作复杂、效率低。针对我国立式储罐检测技术现状，结合近年储罐底板检测新技术，本文提出一种储罐底板声发射在线检测与评价技术与漏磁扫描检测技术相结合的检测方法，实现储罐底板科学、高效的检测，为储罐的管理、维修提供可靠依据。1声发射在线检测与评价技术1.1声发射检测技术原理磁化装置底板磁力线探头缺陷图2 漏磁检测原理罐底声源传感器数据处理、存贮、显示前置放大器声信号采集系统分级综合评价图1 储罐底板腐蚀声发射检测技术原理声发射是一种来自于材料内部由于突然释放应变能而形成的弹性应力波，流动声源和腐蚀声源均可视为一种广义声发射波。通过在储罐外壁距底板一定高度沿圆周方向布置一定数目的低频声发射传感器（频率范围2060kHz），可接收到来自罐底板的声发射波信号，传感器将声波信号转换成电信号进而由声发射采集系统来数字化和处理。由于一个声信号可被几个不同的传感器接收到，因此，可以采用平面任意三角形定位方法对声源进行定位计算。根据数据分析处理结果，对储罐底板腐蚀状态作出评价。储罐底板腐蚀状态声发射在线检测原理可用图1表示。1.2储罐声发射在线检测评价方法储罐底板腐蚀的声发射在线检测评价方法参照JB/T 10764-2007无损检测 常压金属储罐声发射检测及评价方法中的结果评价方法，主要考虑声源强度、声源活动性、定位因素的影响，可将底板腐蚀状况分为5级，用AE表示，见表1。储罐底板声发射检测技术检测速度快，可以实现储罐的在线检测，给出储罐的腐蚀状态等级，并且可以确定在一定范围内的腐蚀区域。进行储罐底板声发射检测最重要的作用是判断储罐底板有无严重腐蚀或泄漏，可以实现储罐底板快速普查。声发射方法具有一定的预测性，可节约检测成本，指导后续检验。表1 储罐底板腐蚀状态评价分级等级底板腐蚀状况维修/处理方法（建议）A微少腐蚀没有维修的必要B轻微腐蚀没有立即维修的必要C一定腐蚀考虑维修D严重腐蚀维修计划中优先考虑E腐蚀非常严重或泄漏需立即停工检修 2 储罐底板漏磁扫描检测技术2.1检测原理磁场在单一介质里是连续的，但当磁场从一种介质进入另一种介质时，磁场会出现相应的不连续性，这与光和声的折射相似，称为磁力线的折射。若两种介质的磁导率相差悬殊，例如铁和空气，磁力线折射进入空气后几乎是垂直于交界面，从而引起了磁场方向的改变，导致部分磁通量泄漏于钢材的表面，形成漏磁场。漏磁检测是通过检测被磁化的金属表面溢出的漏磁通，来判断缺陷是否存在的一种检测方法。如果铁磁性材料的表面光滑、无缺陷，将此材料磁化后其磁力线在理论上全部通过由铁磁性材料构成的磁路。漏磁检测原理如图2所示，若表面存在缺陷，经过磁化后，材料表面存在缺陷或组织状态的变化，即磁阻增大，使得磁路中的磁通相应发生畸变。利用磁敏元件(传感器)检测该漏磁场，判断缺陷存在与否以及缺陷大小。2.2储罐底板腐蚀漏磁扫描检测方法储罐底板腐蚀的漏磁扫描检测方法参照JB/T 10765-2007无损检测 常压金属储罐漏磁检测方法。漏磁检测方法对储罐底板表面要求不高，可以有一定厚度的防腐涂层，检测速度快，不易漏检，检测结果准确，可以同时对储罐底板上、下表面的缺陷进行检测。漏磁检测方法是储罐底板腐蚀状态检测的有效手段。3 应用情况及对比分析3.1应用情况应用声发射在线检测技术，完成52台不同容积（1000100000m3）、不同介质、不同类型储罐底板腐蚀状态的在线检测与评价。被检的52台储罐中，A、B级40台，共占67.3%，而D、E级4台，仅占7.7%。这说明应用该方法，不仅可以确定准确的评价出“好罐”（如A、B级），这些储罐不需要进行开罐检测，节省大量的检测费用。而且可以及时查出“坏罐”（如D、E级），制定合理的维修计划，及时开罐进行漏磁检测，维修，保证储罐的安全运行。IIIIII图4 声发射检测三维定位图以2000m3重催原料拱顶罐(124#)为例，对声发射和漏磁检测结果进行对比分析。IIIIII图3声发射检测平面定位图3.2 2000m3重催原料拱顶罐(124#)声发射检测2006年7月18日对2000m3重催原料拱顶罐(124#)进行了罐底声发射在线检测。3.2.1检测过程按检测方案及传感器布点图，在该储罐外壁相应位置处打磨出30mm见金属光泽的区域，作为安装传感器的位置。传感器沿圆周方向均匀排布。各通道连接完成后，设置采集程序，对各通道进行灵敏度标定，使各通道灵敏度与平均灵敏度之差小于3 dB。检测前，使储罐保持在当前液位下，并稳定3小时以上，然后进行2个小时以上的连续监测。3.2.2检测结果对2000m3储罐（124）声发射在线监测数据进行分析，数据处理及分析结果表明：（1）通过罐底声发射信号强度分析可以看出，部分通道信号强度处在45A55范围内，罐底声发射信号强度为中强度；（2）通过罐底声发射信号活动性分析可以看出，大部分通道声发射撞击数较多，罐底声发射撞击总数为7310，声发射信号活度为活性；（3）罐底定位结果表明，储罐底板定位点较多。图3为声发射检测平面定位图，图4为声发射检测三维定位图。综合（1）、（2）和（3）的分析结果认为，2000m3储罐（124#）罐底腐蚀较严重，声发射检测评价结果为C级。建议3年内再次进行检测。3.3 2000m3重催原料拱顶罐(124#)罐底漏磁检测2008年7月29日对2000m3重催原料拱顶罐(124#)进行了罐底漏磁检测。3.3.1检测过程依据2000m3重催原料拱顶罐(124#)的相关资料和图纸，制定了检测方案，建立了储罐底板编号系统，确定了罐底定位的基准参考点和每块板的方向和坐标原点。罐内检测条件良好，但由于进出料管、支柱、补板、焊疤等的存在，使储罐底板磁检测仪有些地方检测不到，采用测厚和缺陷深度测量方法作为辅助检测手段对这些部位进行检验。对大于预先设定槛值的缺陷进行复验。3.3.2检测结果对2000m3重催原料拱顶罐(124#)进行了罐底板的腐蚀状态漏磁检测。根据这些检测和分析结果，得到如下检测及评价结论：2000m3重催原料拱顶罐(124#)底板腐蚀严重，有10处穿孔，41块底板中有36块底板腐蚀达到了壁减40%以上，建议更换底板。罐底漏磁检测腐蚀情况如图5所示。3.3.3复验在2000m3重催原料拱顶罐(124#)的检测过程中，采用测厚和缺陷深度测量方法对部分含有大于预先设定槛值的缺陷的底板进行复验。复验结果与储罐底板磁检测仪的检测结果相吻合。3.4 124#罐底声发射检测与漏磁检测结果对比分析对2000m3重催原料拱顶罐(124#)罐底声发射检测与漏磁检测结果进行对比分析。从图3-图5中可以清楚的看出，图中腐蚀严重的I、II、III三个区域声发射检测的定位结果与漏磁检测的结果有很好的对应关系。漏磁检测腐蚀严重的区域，声发射定位点集中。124#罐声发射检测评价结果为C级，2年后开罐，漏磁检测底板腐蚀严重。4 结论（1）作为一种快速普查的在线检测技术，声发射在线检测与评价技术是实现储罐底板腐蚀状态检测与预测的有效方法,可实现对储罐底板腐蚀状态或泄漏及时发现、分级和预报。（2）漏磁检测具有检测速度快、结果准确等特点，可以准确对整个储罐底板上、下表面的腐蚀情况进行全面检测，是储罐底板腐蚀状态检测的有效手段。IIIIII图5罐底漏磁检测腐蚀情况图（3）在保证安全的前提下，对储罐底板进行声发射在线检测，根据检测结果，制定储罐维修计划，对严重等级高的储罐进行开罐漏磁扫描检测。可以实现储罐的科学、高效的检测和维修，节约检修成本。参考文献：1戴光，李善春，李伟. 储罐的声发射在线检测技术与研究进展J. 压力容器，2005，22 (3)：33-35.2李伟，戴光，龙飞飞等. 地上立式金属油罐罐底在线声发射检测及评价方法J. 大庆石油学院学报, 2003， 27 (1)：93-94.3李光海，刘时风，沈功田.压力容器无损检测漏磁检测技术J.无损检测，2004，26(12)：6