非標(biāo)厚度常壓儲罐底板的漏磁檢測與剩余壽命計算

周曉彤* 張子健 吳家喜

（寧波市勞動安全技術(shù)服務(wù)公司）

0 前言

至2015 年，我國已建成8 個國家石油儲備基地，總儲備庫容積為2 860 萬m3。其中位于寧波市鎮(zhèn)海區(qū)的基地建設(shè)規(guī)模為520 萬m3，共具有52 臺儲油罐，單個儲罐的容量可達(dá)10 萬m3，儲罐底板邊緣板厚度為20 mm。

JB/T 10765—2007《無損檢測 常壓金屬儲罐漏磁檢測方法》是常壓儲罐漏磁檢測的主要參考檢測標(biāo)準(zhǔn)，但該標(biāo)準(zhǔn)中僅規(guī)定了6～12 mm 底板的檢測工藝，而對于20 mm 厚的底板則未有提及，這就使10 萬m3常壓儲罐的邊緣板檢測存在一定的困難。針對這一問題，本文采用一種新型漏磁檢測設(shè)備對20 mm 厚的比對試板進(jìn)行了試檢測，并進(jìn)行了現(xiàn)場檢測應(yīng)用，可為之后開展10 萬m3儲罐漏磁檢測提供相應(yīng)的技術(shù)支持。

1 漏磁檢測原理與檢測設(shè)備

1.1 漏磁檢測原理

漏磁檢測是運(yùn)用電磁場原理，利用鐵磁性材料的磁導(dǎo)性特征作為基礎(chǔ)而進(jìn)行的一項檢測活動。其基本原理為：通過漏磁儀對被測物體增加外加磁場進(jìn)行磁化作用，當(dāng)材料無缺陷時，磁力線均勻通過被測物體并無不規(guī)則磁力線存在；當(dāng)材料有缺陷時，缺陷的磁導(dǎo)性低，磁阻大，會阻礙磁力線正常通行，使得磁力線改變路徑。改變路徑的磁通大部分從阻力較小的缺陷底部穿過，以至于缺陷底部磁通量趨于飽和。此時，一部分磁通會泄漏至表面，越過缺陷之后，形成漏磁場。不同缺陷形成的漏磁場不同，漏磁儀可以通過不同的信號捕捉不同漏磁場的變化，從而發(fā)現(xiàn)缺陷[1-2]。同時，漏磁檢測方法具有操作簡單、快速，靈敏度高，成本低，對材料表面清潔度要求低等特點(diǎn)，大大提高了缺陷檢出率[3-4]。

1.2 檢測設(shè)備

大部分儲罐底板漏磁檢測儀將檢測裝置的主要部分安裝在驅(qū)動輪后面的多個負(fù)重輪上，本次檢測采用的新型TMT-CGIII 漏磁檢測儀采用蓄電驅(qū)動，驅(qū)動部分包含蓄電池、驅(qū)動電機(jī)、傘狀齒輪對、主動輪和從動輪，精簡了漏磁儀的結(jié)構(gòu)。

TMT-CGIII 儲罐底板漏磁檢測儀將納米磁傳感器晶元技術(shù)應(yīng)用到儲罐底板漏磁檢測設(shè)備掃描裝置中，其靈敏度傳統(tǒng)霍爾傳感器高5～6 倍，且具有熱穩(wěn)定性優(yōu)良、信噪比高等優(yōu)點(diǎn)。該檢測儀靈敏度高，可檢測的缺陷更小，可測板厚更大，穿透涂層能力強(qiáng)，對永磁鐵的質(zhì)量要求較低。TMT-CGIII 型漏磁檢測儀主要參數(shù)可見表1。

表1 儀器主要參數(shù)

2 對比試板檢測

對比試板主要用于對被檢測缺陷深度當(dāng)量評定。通常采用材質(zhì)、厚度與被檢工件相同的試板進(jìn)行檢測，在試板表面加工20%，40%，60%，80%深度的球形孔，對漏磁儀進(jìn)行靈敏度調(diào)節(jié)，從而確保檢測質(zhì)量，20 mm 厚的漏磁比對試板如圖1 所示。

圖1 20 mm厚漏磁檢測對比試板（單位:mm）

圖2 TMT-CGIII漏磁檢測儀檢測結(jié)果

從圖2 中可以看到，4 處缺陷清晰可見，通過軟件測量，腐蝕當(dāng)量分別為20%，38%，62%，83%，檢測存在一定誤差，最大誤差量為5%，在可接受范圍內(nèi)，與試板人工球孔缺陷尺寸、位置相吻合。對比試板的檢測結(jié)果表明，TMT-CGIII 漏磁檢測儀在20 mm 厚的儲罐底板檢測中具有較高的缺陷檢出率，可以用于該規(guī)格的底板漏磁檢測。

3 現(xiàn)場檢測

3.1 漏磁檢測

基于對比試板檢測結(jié)果，對某介質(zhì)為原油的大型常壓儲罐進(jìn)行現(xiàn)場檢測，其底板結(jié)構(gòu)如圖3 所示。該儲罐的材質(zhì)為Q235B，底板厚度為20 mm，直徑為76.2 m，邊緣環(huán)半數(shù)量為40，服役時間為10 a。

圖3 原油儲罐底板結(jié)構(gòu)圖

經(jīng)過漏磁掃查發(fā)現(xiàn)，該儲罐4 塊邊緣板存在≥30%腐蝕當(dāng)量的缺陷，最大腐蝕當(dāng)量為R4 邊緣的37.6%如圖4 所示。分別采用超聲波測厚進(jìn)行現(xiàn)場復(fù)驗，缺陷均為土壤側(cè)腐蝕，復(fù)驗結(jié)果與漏磁檢測結(jié)果相吻合。

圖4 儲罐4塊邊緣板掃查結(jié)果

4 塊邊緣板的腐蝕當(dāng)量統(tǒng)計如表2 所示。

根據(jù)漏磁檢測結(jié)果和超聲復(fù)驗結(jié)果可以看出，腐蝕以點(diǎn)蝕為主，且分布集中在下表面，經(jīng)現(xiàn)場勘查后發(fā)現(xiàn)，R2～R7 處約10 m 范圍內(nèi)的儲罐地基下陷，防水層明顯破損，存在一段長約8 m 的裂縫，且有明顯的雨水灌入跡象，造成了局部土壤腐蝕。同時該儲罐平時操作溫度為60 ℃，一定程度上加劇了地基開裂處的腐蝕程度。

表2 原油儲罐檢測結(jié)果統(tǒng)計

3.2 儲罐剩余壽命計算標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)SY/T 6620—2014《油罐的檢驗、修理、改建及翻建》對存在明顯腐蝕缺陷的儲罐進(jìn)行剩余壽命計算，得出其最長檢驗周期，即下次開罐檢驗時間。

常壓儲罐剩余壽命計算公式如下：

式中：Or——剩余壽命，即距離下一次內(nèi)部檢驗的時間；

RTbc——修理后底板上表面被腐蝕后的最小剩余厚度；

RTip——修理后底板下表面被腐蝕后的最小剩余厚度；

StPr——未經(jīng)修理的底板上表面最大腐蝕速率，對有涂層區(qū)域，StPr=0；

MRT——允許最小剩余厚度；

UPr——底板下表面的最大腐蝕速率，對于有效陰極保護(hù)的區(qū)域，UPr=0。

該儲罐的投用日期為2010 年4 月，服役年限為10 a，邊緣板厚度為20 mm，腐蝕裕量為2 mm，設(shè)定漏磁檢測修理門檻為40%腐蝕當(dāng)量，MRT 為邊緣板原始厚度（不包括腐蝕裕量）的1/2，即9 mm。RTbc為修理后底板上表面腐蝕的最小剩余厚度，一般對40%以下缺陷不修補(bǔ)，則認(rèn)為RTbc為60%板厚，則RTbc=12 mm，RTip為修理后底板下表面腐蝕的最小剩余厚度，一般對40%以下缺陷不修補(bǔ)，則認(rèn)為RTbc為60%板厚，則RTip=12 mm。Pr為未經(jīng)修理的底板上表面最大腐蝕速率，該儲罐內(nèi)表面有防腐層，則StPr=0。UPr為底板下表面的最大腐蝕速率，對于有效陰極保護(hù)的區(qū)域UPr=0，該儲罐的UPr=（20×37.6%）/10=0.752。將上述參數(shù)帶入式（1），計算得出剩余壽命Or為3.98 a，圓整后取3.9 a。因此，根據(jù)SY/T 6620—2014 標(biāo)準(zhǔn)，計算得出該儲罐下次升罐檢驗的周期為3.9 a。

4 結(jié)論

本文通過漏磁比對試板檢測和現(xiàn)場檢測應(yīng)用，證明TMT-CGIII 漏磁檢測設(shè)備針對于20 mm 厚非標(biāo)儲罐底板具有良好的檢測效果，同時結(jié)合SY/T 6620—2014 標(biāo)準(zhǔn)和漏磁檢測結(jié)果對儲罐的剩余壽命進(jìn)行了計算，建議下次開罐檢驗周期定為3.9 a 較為合適。