儲罐腐蝕檢測新技術

成都理工大學能源學院

儲罐腐蝕檢測新技術

張天宇成都理工大學能源學院

超聲波罐壁腐蝕檢測技術利用超聲波自動爬行檢測系統，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，解決了罐頂檢測的難題；檢測結果不需要人工記錄，傳感器將檢測結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性和準確性，從2004年開始了儲罐檢測技術研究工作，在此基礎上，2012年開展了超聲波罐壁腐蝕檢測技術研究，該項技術利用超聲波自動爬行檢測系統，對需要維修的儲罐進行壁厚腐蝕狀況檢測。

1 試驗現場檢測

在試驗應用中，采取室內實驗和室外試驗相結合的方式，進行現場檢測試驗。

對不同厚度的標準試塊進行反復檢測，分別采用雙閘門模式測試、單閘門模式測試，結果發現這兩種測試模式所測試的厚度值不是真實數據，原因是檢測爬行系統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，導致測試的數據不準確。經過反復摸索，將閘門邏輯設置為自動，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、高度進行適當調節，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，需要校準儀器中的材料聲速值。校準過程如下：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，這時調節聲速子菜單單項值（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，如果材料聲速不正確，測試的精度就不準確。

2 現場應用

2012年4月～2013年5月對大慶油田某采油廠15座儲罐進行了現場試驗，以某聯合站一座2 000 m3污水罐為例，該罐1990年投產運行17年（2000年已經進行大修一次），現場測試了1 500個點，通過測試結果能清晰看出，爬行軌跡中壁厚的變化值。通過與原始設計厚度對比，可以直觀地看出罐壁的腐蝕狀況。

根據《石油化工立式圓桶形鋼質焊接儲罐設計規范》，罐壁計算厚度按下列公式計算，且取其中較大值。

式中t1、t2為儲存介質時的設計厚度（mm）；ρ為儲液密度（kg/m3）；H為計算的罐壁板底邊至罐壁頂端（當設有溢流口時，應至溢流口下沿）的垂直距離（m）；D為儲罐內直徑（m）；[σ]t為設計溫度下儲罐鋼板的許用應力（MPa）；[]σ為常溫下罐壁鋼板的許用應力（MPa）；φ焊縫系數，取0.9；C1為鋼板厚度負偏差（mm）（當鋼材的厚度負偏差不大于0.25mm，且不超過名義厚度的6%時，負偏差可忽略不計）；C2為腐蝕裕量（mm）。

該聯合站油崗5 000m3油罐罐壁厚度檢測點數量符合《立式圓筒型鋼制焊接原油罐修理規程》規定，一般情況下一個檢測區用超聲波檢測，檢測點應不少于5個。當平均減薄量大于計算厚度的10%時，應加倍增加檢測點。本次檢測每個檢測區檢測點數量均大于10個。

《鋼制壓力容器（GB150—98）》規定如下：①設計厚度＝計算厚度＋腐蝕裕量；②名義厚度是指設計厚度加上鋼材厚度負偏差后向上圓整至鋼材標準規定的厚度，即標注在圖樣上的厚度；③有效厚度是指名義厚度減去腐蝕裕量和鋼材厚度負偏差。

經計算后，得出該聯合站油崗5 000m3油罐分散點蝕的最大深度為4.209mm，為設計壁板厚度的53%，大于原設計壁板厚度的20%，且大于3mm。沉降罐于1973年11月投產，目前第1、2、3圈壁板厚度均不符合強度要求，綜合上述因素應停止使用。

3 技術特點

利用超聲波自動爬行檢測系統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，解決了罐頂檢測的難題；四是檢測結果不需要人工記錄，傳感器將檢測結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，檢測結果由隨機軟件輸入計算機系統。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 結語

（1）自油田腐蝕檢測技術工作開展以來，通過科研攻關，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，控制了區域腐蝕速度，提高了經濟效益。

（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，為科學實施年度規劃提供了詳實的基礎數據，避免了盲目更換管道、容器，把有限的老區改造投資用到急需的項目上，提高了老區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