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儲罐腐蝕檢測新技術(shù)

2015-02-15 06:57成都理工大學(xué)能源學(xué)院
油氣田地面工程 2015年1期
關(guān)鍵詞:罐壁聲速閘門

成都理工大學(xué)能源學(xué)院

儲罐腐蝕檢測新技術(shù)

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超聲波罐壁腐蝕檢測技術(shù)利用超聲波自動爬行檢測系統(tǒng),對需要維修的儲罐進行壁厚腐蝕狀況檢測,由原來的點檢測變成了面檢測,提高了檢測精度;不需要抹偶合劑,壁厚腐蝕測量通過干偶合雙晶傳感器,提高了測試速度和精度;傳感探頭是裝在特殊的罐壁爬行器上,爬行器依靠強磁材料吸附在罐壁,通過遙控器控制運動軌跡,不需要搭腳手架進行高空作業(yè),解決了罐頂檢測的難題;檢測結(jié)果不需要人工記錄,傳感器將檢測結(jié)果通過爬行器的傳輸電纜輸入探傷機,探傷機將接收信息的儲存、處理形成檢測報告。

容器;儲罐;超聲波罐壁腐蝕檢測;材料聲速

為了提高儲罐維修的科學(xué)性和準(zhǔn)確性,從2004年開始了儲罐檢測技術(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技術(shù)研究,該項技術(shù)利用超聲波自動爬行檢測系統(tǒng),對需要維修的儲罐進行壁厚腐蝕狀況檢測。

1 試驗現(xiàn)場檢測

在試驗應(yīng)用中,采取室內(nèi)實驗和室外試驗相結(jié)合的方式,進行現(xiàn)場檢測試驗。

對不同厚度的標(biāo)準(zhǔn)試塊進行反復(fù)檢測,分別采用雙閘門模式測試、單閘門模式測試,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這兩種測試模式所測試的厚度值不是真實數(shù)據(jù),原因是檢測爬行系統(tǒng)由一塊鋼板爬行到另一塊鋼板時,A、B兩個閘門不能分別套住各自的波峰,導(dǎo)致測試的數(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,因為在自動厚度測量過程中,使用閘門的波形自動跟蹤模式,讓閘門自動跟蹤到厚度波形,自動識別出正確的厚度值;同時對閘門的起始、寬度、高度進行適當(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。

如果被檢測的材料聲速不確定,在自動厚度測量之前,需要校準(zhǔn)儀器中的材料聲速值。校準(zhǔn)過程如下:使用與被檢對象相同的材料加工成試塊,然后把自動爬行測量裝置放到試塊上測厚度。需要把閘門邏輯設(shè)置到自動模式,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。開始測量得到的厚度值,不是試塊的真實厚度,這時調(diào)節(jié)聲速子菜單單項值(就是被檢測對象的材料聲速),通過這種方法可以確定被檢測的材料聲速。材料聲速是一個很重要的參數(shù),如果材料聲速不正確,測試的精度就不準(zhǔn)確。

2 現(xiàn)場應(yīng)用

2012年4月~2013年5月對大慶油田某采油廠15座儲罐進行了現(xiàn)場試驗,以某聯(lián)合站一座2 000 m3污水罐為例,該罐1990年投產(chǎn)運行17年(2000年已經(jīng)進行大修一次),現(xiàn)場測試了1 500個點,通過測試結(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)計厚度對比,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)焊接儲罐設(shè)計規(guī)范》,罐壁計算厚度按下列公式計算,且取其中較大值。

式中t1、t2為儲存介質(zhì)時的設(shè)計厚度(mm);ρ為儲液密度(kg/m3);H為計算的罐壁板底邊至罐壁頂端(當(dāng)設(shè)有溢流口時,應(yīng)至溢流口下沿)的垂直距離(m);D為儲罐內(nèi)直徑(m);[σ]t為設(shè)計溫度下儲罐鋼板的許用應(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,負(fù)偏差可忽略不計);C2為腐蝕裕量(mm)。

該聯(lián)合站油崗5 000m3油罐罐壁厚度檢測點數(shù)量符合《立式圓筒型鋼制焊接原油罐修理規(guī)程》規(guī)定,一般情況下一個檢測區(qū)用超聲波檢測,檢測點應(yīng)不少于5個。當(dāng)平均減薄量大于計算厚度的10%時,應(yīng)加倍增加檢測點。本次檢測每個檢測區(qū)檢測點數(shù)量均大于10個。

《鋼制壓力容器(GB150—98)》規(guī)定如下:①設(shè)計厚度=計算厚度+腐蝕裕量;②名義厚度是指設(shè)計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)計算后,得出該聯(lián)合站油崗5 000m3油罐分散點蝕的最大深度為4.209mm,為設(shè)計壁板厚度的53%,大于原設(shè)計壁板厚度的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度要求,綜合上述因素應(yīng)停止使用。

3 技術(shù)特點

利用超聲波自動爬行檢測系統(tǒng)對儲罐進行檢測特點如下:一是由原來的點檢測,變成了面檢測,提高了檢測精度;二是不需要抹偶合劑,壁厚腐蝕測量通過干偶合雙晶傳感器,提高了測試速度和精度;三是傳感探頭是裝在特殊的罐壁爬行器上,爬行器依靠強磁材料吸附在罐壁,通過遙控器控制運動軌跡,不需要搭腳手架進行高空作業(yè),解決了罐頂檢測的難題;四是檢測結(jié)果不需要人工記錄,傳感器將檢測結(jié)果通過爬行器的傳輸電纜輸入探傷機,探傷機將接收的信息儲存、處理形成檢測報告。檢測結(jié)果既有因為腐蝕因素改變的壁厚值的變化,還有儲罐焊縫裂隙和殘渣的缺陷報告,檢測結(jié)果由隨機軟件輸入計算機系統(tǒng)。由于避免了人為因素可能造成的誤差,使測試的精度得到了有效的保證。

4 結(jié)語

(1)自油田腐蝕檢測技術(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)濟效益。

(2)加強埋地管道和容器的檢測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、評價力度,為科學(xué)實施年度規(guī)劃提供了詳實的基礎(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

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