國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)罐維護(hù)模式差異分析與新技術(shù)介紹

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國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)罐維護(hù)模式差異分析與新技術(shù)介紹

儲(chǔ)罐的檢測(cè)與維護(hù)是油庫(kù)安全運(yùn)營(yíng)管理的重要工作。與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)在儲(chǔ)罐維護(hù)模式和檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用上仍有一定差距。

1. 國(guó)內(nèi)外技術(shù)差異分析

我國(guó)常壓儲(chǔ)罐的維護(hù)主要采用定周期的模式，一般5～7年實(shí)施一次，主要方式是儲(chǔ)罐開罐清洗后，采用常規(guī)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)罐體進(jìn)行腐蝕和焊縫缺陷檢測(cè)，并依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)不合格部位進(jìn)行修理。這種定周期維護(hù)模式往往造成狀態(tài)良好的儲(chǔ)罐頻繁開罐，而且存在檢修時(shí)間長(zhǎng)、成本高等問(wèn)題。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，儲(chǔ)罐維護(hù)主要采用動(dòng)周期模式，下一次開罐檢修周期往往依據(jù)本次檢測(cè)評(píng)價(jià)確定的安全運(yùn)行周期為依據(jù)，這種維護(hù)模式不會(huì)出現(xiàn)頻繁開罐的現(xiàn)象，很多時(shí)候儲(chǔ)罐運(yùn)行12～20年才開罐一次，從而在確保安全的情況下，大大降低儲(chǔ)罐維護(hù)成本，提高儲(chǔ)罐的使用率，增加效益。

罐體缺陷檢測(cè)方式上，我國(guó)與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家也存在較大差異。國(guó)外罐體檢測(cè)區(qū)分外部檢測(cè)（儲(chǔ)罐在役時(shí)的外部罐壁目視與超聲測(cè)厚檢測(cè)）和內(nèi)部檢測(cè)（開罐后的底板檢測(cè)），通常內(nèi)部檢測(cè)和外部檢測(cè)周期并不一致，一般外部檢測(cè)容易實(shí)施，且檢測(cè)周期短（每5年或者腐蝕速率確定的1/4剩余壽命內(nèi)實(shí)施一次），而內(nèi)部檢測(cè)的周期相對(duì)較長(zhǎng)，根據(jù)腐蝕速率的不同一般10～20年實(shí)施一次。內(nèi)部檢測(cè)通常開罐實(shí)施，實(shí)際上一旦儲(chǔ)罐開罐，儲(chǔ)罐業(yè)主會(huì)實(shí)施最為全面的儲(chǔ)罐檢測(cè)維護(hù)，相當(dāng)于我國(guó)的儲(chǔ)罐大修。我國(guó)儲(chǔ)罐的大修周期短而且是定周期，罐體的檢測(cè)并不像國(guó)外那樣區(qū)分外部檢測(cè)和內(nèi)部檢測(cè)，而是開罐后一次性對(duì)罐體進(jìn)行同步檢測(cè)。定周期維護(hù)模式不僅不利于儲(chǔ)罐的高效利用，而且給儲(chǔ)罐業(yè)主的安全維護(hù)帶來(lái)巨大壓力，特別是在有限的人力、物力和財(cái)力資源下，往往會(huì)造成同一時(shí)期建設(shè)的儲(chǔ)罐運(yùn)行一定時(shí)間后難以同步實(shí)施開罐檢測(cè)維護(hù)。

罐體缺陷檢測(cè)是儲(chǔ)罐維護(hù)的重要內(nèi)容，主要包括罐壁、罐頂和罐底的腐蝕檢測(cè)和焊縫檢測(cè)。在具體的檢測(cè)技術(shù)上，國(guó)內(nèi)外在儲(chǔ)罐焊縫檢測(cè)方面主要采用超聲波、磁粉、滲透、真空試漏等手段，與國(guó)內(nèi)差異不大；在腐蝕缺陷檢測(cè)方面與國(guó)內(nèi)差異較大，國(guó)外儲(chǔ)罐外部腐蝕檢測(cè)主要采用超聲測(cè)厚或者超聲爬行器在線掃描技術(shù)，內(nèi)部檢測(cè)主要在開罐的情況下采用漏磁掃描技術(shù)配合超聲測(cè)厚復(fù)驗(yàn)的方式，或者采用機(jī)器人定量在線檢測(cè)技術(shù)代替開罐檢測(cè)，甚至采用聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行底板泄漏檢測(cè)；國(guó)內(nèi)針對(duì)罐體腐蝕檢測(cè)普遍停留在開罐超聲測(cè)厚抽檢的階段，缺乏全面的掃描檢測(cè)，缺陷漏檢的情況時(shí)有發(fā)生，特別是底板背面或者保溫層下壁板的缺陷。

由于儲(chǔ)罐底板是儲(chǔ)罐最容易發(fā)生腐蝕的部位，業(yè)界對(duì)儲(chǔ)罐底板在線檢測(cè)技術(shù)的需求強(qiáng)烈，國(guó)外在此領(lǐng)域主要有三種技術(shù)：聲發(fā)射、超聲導(dǎo)波和機(jī)器人技術(shù)。其中，聲發(fā)射技術(shù)在儲(chǔ)罐腐蝕狀態(tài)的定性預(yù)評(píng)估方面具有突出優(yōu)勢(shì)，但是不能定量評(píng)價(jià)儲(chǔ)罐底板的腐蝕類型和腐蝕部位，不具有與開罐檢測(cè)同等的效果；導(dǎo)波技術(shù)在儲(chǔ)罐底板檢測(cè)方面具有相當(dāng)大的局限性，往往只能檢測(cè)儲(chǔ)罐邊緣板部分，其結(jié)果不能反映整個(gè)底板的狀況，因此一般只作為輔助性技術(shù)應(yīng)用；機(jī)器人技術(shù)是最為先進(jìn)的底板在線檢測(cè)技術(shù)，也是目前為止唯一的定量檢測(cè)技術(shù)，可定量給出缺陷的信息，準(zhǔn)確性高，能夠達(dá)到開罐檢測(cè)的效果，美國(guó)的儲(chǔ)罐機(jī)器人內(nèi)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速，并且已經(jīng)出現(xiàn)多款工業(yè)化產(chǎn)品。近些年，我國(guó)對(duì)底板在線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用需求較為強(qiáng)烈，其中聲發(fā)射技術(shù)的研究與應(yīng)用較為迅速，其他在線檢測(cè)技術(shù)發(fā)展相對(duì)滯后，特別是在罐底板機(jī)器人定量在線檢測(cè)技術(shù)方面。

2. 實(shí)用型新技術(shù)簡(jiǎn)介

（1）罐底淤積層形貌檢測(cè)技術(shù)。目前，基于超聲波原理對(duì)罐底淤積層形貌進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)已經(jīng)成熟。該方法通過(guò)罐頂支柱套管孔將超聲傳感器插入罐內(nèi)，利用油品和淤積層界面會(huì)反射聲波的特性，對(duì)整個(gè)罐底淤積層進(jìn)行測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)淤積層形貌的精確成像（圖1）及體積計(jì)算，具有不接觸淤積層、測(cè)量精確，速度快等特點(diǎn)。

圖1 檢測(cè)原理示意圖（左）和罐底淤積層輪廓（右）

（2）脈沖渦流檢測(cè)（Pulsed eddy current testing，PECT）是渦流檢測(cè)（Eddy current testing，ECT）技術(shù)一個(gè)新的分支。與傳統(tǒng)渦流檢測(cè)技術(shù)相比，PECT技術(shù)采用的激勵(lì)信號(hào)為矩形脈沖而不是正弦波，其寬頻譜、大電流的激勵(lì)特性使其具有非接觸式遙感的能力，從而能透過(guò)包覆層檢測(cè)管道腐蝕。PECT技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）可以實(shí)現(xiàn)完全不拆卸包覆層的在線檢測(cè)，無(wú)須停機(jī)；（2）適合于快速的掃查檢測(cè)；（3）可用于惡劣環(huán)境下的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果不受管表面狀況的影響，如高溫、粗糙不平、布滿水下生物等；（4）檢測(cè)成本低，安全性好。

PECT技術(shù)對(duì)于帶包覆層管道/容器的腐蝕檢測(cè)具有顯著優(yōu)勢(shì)。在帶包覆層管道的檢測(cè)方面，美國(guó)大西洋里奇菲爾德公司（Atlantic Ridgefield Company，ARCO）、荷蘭皇家殼牌集團(tuán)（Shell Group）和荷蘭RTD公司進(jìn)行了深入研究并開發(fā)出了商用化檢測(cè)設(shè)備。目前，荷蘭RTD公司在該領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。

我國(guó)原油儲(chǔ)罐和柴油儲(chǔ)罐往往采用保溫層，一方面可以減少熱量損失、維持操作系統(tǒng)的溫度、節(jié)約能源，另一方面也可以阻止外界有害介質(zhì)接觸到設(shè)備金屬表面，提高其安全運(yùn)行能力。然而，一旦保溫層的外防護(hù)層發(fā)生破損，在保溫材料和基體金屬間局部區(qū)域就會(huì)形成腐蝕環(huán)境，導(dǎo)致保溫層下腐蝕的發(fā)生。PECT技術(shù)的出現(xiàn)為儲(chǔ)罐保溫層下腐蝕的檢測(cè)提供了可行方法，避免了大量拆除保溫層進(jìn)行傳統(tǒng)目視和測(cè)厚檢測(cè)的不足。

（3）浮頂罐邊緣密封在線檢測(cè)技術(shù)。浮頂原油儲(chǔ)罐密封狀態(tài)檢查是儲(chǔ)罐維護(hù)的內(nèi)容之一。其中，外浮頂儲(chǔ)罐由于人員可以上到罐頂，對(duì)密封的目視檢查容易實(shí)施；內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐由于罐頂?shù)恼趽酰瑑?nèi)浮盤邊緣密封難以觀察，通常維護(hù)人員打開罐頂透光孔進(jìn)行目視檢查，甚至下到內(nèi)浮頂上進(jìn)行直接的檢查。1993年美國(guó)ARD環(huán)境有限公司著手開發(fā)針對(duì)浮頂密封的遠(yuǎn)程遙控視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)，1996年開發(fā)出了Quik-Look產(chǎn)品。目前，Quik-Look不僅可用于內(nèi)浮頂邊緣二次密封的檢查，還可以檢測(cè)拱頂儲(chǔ)罐頂板內(nèi)表面和介質(zhì)液面以上壁板內(nèi)表面的腐蝕情況。

3. 總結(jié)

（1）儲(chǔ)罐長(zhǎng)周期的動(dòng)態(tài)安全維護(hù)不僅可以提高儲(chǔ)罐的運(yùn)行效率，而且節(jié)約維護(hù)成本，有利于維護(hù)資源的合理利用，是大型罐區(qū)維護(hù)的科學(xué)做法。目前，我國(guó)的定周期大修維護(hù)模式較為保守，未來(lái)基于儲(chǔ)罐剩余壽命預(yù)測(cè)的動(dòng)態(tài)周期維護(hù)模式是發(fā)展趨勢(shì)。

（2）罐體缺陷的檢測(cè)對(duì)于儲(chǔ)罐的安全至關(guān)重要，為了確保儲(chǔ)罐的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行，一方面應(yīng)全面推廣漏磁掃描技術(shù)在開罐缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用，并充分挖掘檢測(cè)數(shù)據(jù)的價(jià)值，改變只用來(lái)評(píng)價(jià)是否合格的單一應(yīng)用模式；另一方面應(yīng)加強(qiáng)在線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，特別是罐底在線檢測(cè)技術(shù)，提升儲(chǔ)罐的維護(hù)效率、節(jié)約維護(hù)成本。

（3）隨著科技的進(jìn)步，過(guò)去儲(chǔ)罐維護(hù)過(guò)程中難以精確檢測(cè)，甚至無(wú)法經(jīng)濟(jì)高效檢測(cè)的內(nèi)容，現(xiàn)在已經(jīng)成為可能。其中，罐底淤積層超聲檢測(cè)技術(shù)、保溫層下腐蝕的脈沖渦流檢測(cè)技術(shù)、浮頂邊緣密封在線檢測(cè)技術(shù)值得開展應(yīng)用研究，并加強(qiáng)新技術(shù)與成熟技術(shù)的集成應(yīng)用，推動(dòng)儲(chǔ)罐長(zhǎng)周期的安全、高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)行。

康葉偉 管道科技研究中心防腐所