任程

摘 要：隨著大型常壓儲罐制造工藝、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)儲罐儲存的介質(zhì)具有易燃、易爆、高腐蝕性和易揮發(fā)的特點，在復(fù)雜的工況下，儲罐會出現(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。為了及時發(fā)現(xiàn)時效性為，降低事故發(fā)生率，本文主要以10萬立原油儲罐的檢驗檢測方法為例進(jìn)行分析，論述了不同的檢驗檢測方法在常壓儲罐不同部位的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大型常壓儲罐;檢驗檢測;缺陷

由于大型常壓儲罐罐容緊張，很多大型常壓儲罐處于超期服役或長期連續(xù)運轉(zhuǎn)，使其無法得到有效的安全檢測，運行安全無法從根本上得到保障。大型常壓儲罐的制造和檢驗檢測標(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)致大型常壓儲油罐在運行過程中產(chǎn)生的缺陷難以被及時發(fā)現(xiàn)，致使事故時有發(fā)生。為使大型常壓儲罐使用單位對檢驗檢測更加了解，掌握一些重要的檢驗檢測方法，本文主要以10萬立方原油儲罐的檢驗方法為例進(jìn)行分析，為日后的其他大型常壓儲罐的檢驗檢測工作起到指導(dǎo)作用。

一、10萬立方原油儲罐基本概況

某10萬立方原油儲罐由中石化北京設(shè)計院燕化公司設(shè)計院設(shè)計，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。儲罐的儲存介質(zhì)為原油，儲罐圖號為011-0087，設(shè)計溫度為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、10萬立方原油儲罐檢驗方法的分析

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

（一）內(nèi)外部宏觀檢驗

宏觀檢驗是大型常壓儲罐基礎(chǔ)的檢驗方法，檢查是否有影響儲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。檢驗員選擇對儲罐進(jìn)行外觀、結(jié)構(gòu)及幾何尺寸等進(jìn)行檢驗。對常壓儲罐內(nèi)外部宏觀檢驗時，容易忽略一些最容易引起儲罐腐蝕的地方，比如油面波動部分、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，因此在宏觀檢驗時要仔細(xì)查看儲罐整體、內(nèi)構(gòu)件及附件等。

（二）厚度測量

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

（1）內(nèi)防腐層厚度測量：用涂層測厚儀對罐底板、壁板和浮船底板、邊緣板防腐層進(jìn)行測厚，并與建造時防腐涂層厚度對比。

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

（3）壁板壁厚測定：壁板的抽查重點在于下部第一、二層壁板以及宏觀檢測發(fā)現(xiàn)的可疑部位，對于液面波動部位和其它有懷疑部位，必要時可以采用超聲波自動爬壁系統(tǒng)對罐壁進(jìn)行測定。沿盤梯設(shè)置固定測厚點，編號并作記錄，每層壁板設(shè)置2個測厚點。

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

（三）罐底板的漏磁檢測

漏磁檢測的原理主要是通過檢測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，則磁通會在缺陷處發(fā)生畸變，如圖1（b）所示。利用漏磁檢測方法速度很快，檢測靈敏度也很高，可以對檢測結(jié)果定量化，不受儲罐底板表面粗糙度的影響。更重要的是，它能夠檢測內(nèi)部的缺陷，因此很適合儲罐底板的檢測。漏磁檢測技術(shù)可以對整個底板上、下表面的腐蝕情況進(jìn)行全面檢測，適用于10萬立等大型常壓儲罐，主要檢測依據(jù)為JB/T 10765-2007《無損檢測 常壓金屬儲罐漏磁檢測方法》[1]。

在不去除底板防腐層的狀態(tài)下，罐底板的腐蝕檢測采用漏磁檢測方法，并與帶涂層超聲波測厚儀測量結(jié)果進(jìn)行對比。漏磁檢測比例為底板的100%，掃描檢測前應(yīng)先選取儲罐基準(zhǔn)，并將各邊緣板及中幅板編號。掃描各塊板時，應(yīng)選取參考點（起始點），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，用圖像記錄檢測結(jié)果，對檢測中發(fā)現(xiàn)的可疑部位進(jìn)行標(biāo)注;對漏磁檢測發(fā)現(xiàn)可疑的部位，使用帶涂層超聲波檢測方法復(fù)驗以確認(rèn)壁厚。

（四）底板和壁板焊縫表面無損檢測

根據(jù)不同的檢測方法的特點，選擇有針對性的檢測方法，對于大型常壓儲罐底板和壁板焊縫表面無損檢測方法主要有磁粉檢測、滲透檢測以及真空泄漏檢驗箱檢測。表面無損檢測優(yōu)先采用磁粉檢測方法，罐內(nèi)采用熒光磁粉檢查，在無法采用磁粉檢測時，可采用滲透檢測;對儲罐底板焊縫有懷疑的部位進(jìn)行真空泄漏箱檢測抽查。通過對儲罐的宏觀檢查，選擇磁粉檢測即可，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。

表面無損檢測抽查儲罐底板焊縫、罐壁與邊緣板角焊縫和儲罐壁板下部對接焊縫，抽查重點部位要針對有懷疑的人孔、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，選擇合適的檢測方法，并對檢測結(jié)果進(jìn)行評定。

（五）壁板焊縫超聲檢測

用斜探頭對罐壁下部兩圈壁板對接焊縫進(jìn)行超聲波檢測抽查，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，檢測焊縫有無裂紋。儲罐的壁板焊縫超聲檢測，檢驗員選擇第一圈與第二圈之間的丁字口（22個）超聲波檢測，每個丁字口三個方向各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，因此對壁板焊縫抽查一般選擇丁字口焊縫處。

（六）基礎(chǔ)沉降測定

常壓儲罐的基礎(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，大型儲罐會產(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)外大量儲罐事故表面，地基沉降是導(dǎo)致儲罐破壞的主要原因，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。為保證大型儲罐的運行安全，需定期檢驗與維修，沉降觀測是檢驗項目的重要一項。常壓儲罐基礎(chǔ)沉降測定方法采取目視或放大鏡方法，檢測標(biāo)準(zhǔn)參照NB/T47013.7《承壓設(shè)備無損檢測-目視檢測》，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求[3]，使用沉降測定儀器，一般使用水準(zhǔn)儀，遵循罐周等分布點原則，罐壁周邊的基礎(chǔ)設(shè)置水準(zhǔn)觀測點24個，考慮儲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值。

三、其他檢驗技術(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)主要用于其他檢測方法難以或不能使用的對象和環(huán)境，對于常壓儲罐底板的泄漏檢測有廣泛應(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施開罐檢驗和開罐時間順序的問題。聲發(fā)射檢測優(yōu)點是可以在線檢測，不影響生產(chǎn)，可以覆蓋整個被檢結(jié)構(gòu)，檢測系統(tǒng)可快速安裝，檢測費用和勞動強(qiáng)度低，檢測速度快;可檢測動態(tài)缺陷和缺陷本身發(fā)射出缺陷信息和對結(jié)構(gòu)安全更為有害的活動性缺陷;對大型構(gòu)件可提供整體或大范圍的快速檢測，可提供缺陷隨載荷、時間、溫度等外變量而變化的實時或連續(xù)信息;對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。其缺點是對材料敏感，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方法。采用聲發(fā)射技術(shù)對常壓儲罐進(jìn)行檢測既可以達(dá)到提高檢測效率，節(jié)省檢測費用，又可達(dá)到保證儲罐安全運行的目的。

（二）定量RBI技術(shù)[5]

定量RBI方法是通過量化風(fēng)險對儲罐群進(jìn)行風(fēng)險排序，使具有較大風(fēng)險的儲罐得到有效的管理，從原來的預(yù)防性檢驗變?yōu)轭A(yù)知性檢驗，在降低成本的同時提高檢驗的合理性和針對性。定量RBI技術(shù)是一門新型的工業(yè)管理技術(shù)，是風(fēng)險管理的基礎(chǔ)，安全生產(chǎn)的需要，可以最大限度減少儲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

為保證大型常壓儲罐的長周期運行，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)，選擇最佳的檢驗檢測方法。因此，全面檢驗檢測方法的選擇對于大型常壓儲罐的長周期運行具有十分重要的意義。因為不同的檢驗檢測方法具有不同的特點，所以在檢驗檢測不同的材質(zhì)和不同的部位時所產(chǎn)生的效果不同。將儲罐的完整性評價技術(shù)引入到儲罐群的管理中，對每一個儲罐及附屬設(shè)施的失效性、失效模式進(jìn)行分析判斷，對可能產(chǎn)生的失效結(jié)果進(jìn)行計算，最后進(jìn)行綜合完整性的評價，為儲罐的安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)運行提供有效的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]王忠濱，常壓立式儲罐底板漏磁掃描檢測技術(shù)研究與應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2013，9

[2]石磊，帥健，許葵，大型油罐基礎(chǔ)沉降國內(nèi)外評價標(biāo)準(zhǔn)對比[J].投產(chǎn)與運行，2014，8

[3]American Petroleum Institute.API653-2009 Tank inspection，repair alteration and reconstruction[S]4th ed.Washington D C：API，2009

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

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