储罐腐蚀检测新技术

2015-02-15成都理工大学能源学院

油气田地面工程 2015年1期

成都理工大学能源学院

储罐腐蚀检测新技术

张天宇成都理工大学能源学院

超声波罐壁腐蚀检测技术利用超声波自动爬行检测系统，对需要维修的储罐进行壁厚腐蚀状况检测，由原来的点检测变成了面检测，提高了检测精度；不需要抹偶合剂，壁厚腐蚀测量通过干偶合双晶传感器，提高了测试速度和精度；传感探头是装在特殊的罐壁爬行器上，爬行器依靠强磁材料吸附在罐壁，通过遥控器控制运动轨迹，不需要搭脚手架进行高空作业，解决了罐顶检测的难题；检测结果不需要人工记录，传感器将检测结果通过爬行器的传输电缆输入探伤机，探伤机将接收信息的储存、处理形成检测报告。

容器；储罐；超声波罐壁腐蚀检测；材料声速

为了提高储罐维修的科学性和准确性，从2004年开始了储罐检测技术研究工作，在此基础上，2012年开展了超声波罐壁腐蚀检测技术研究，该项技术利用超声波自动爬行检测系统，对需要维修的储罐进行壁厚腐蚀状况检测。

1 试验现场检测

在试验应用中，采取室内实验和室外试验相结合的方式，进行现场检测试验。

对不同厚度的标准试块进行反复检测，分别采用双闸门模式测试、单闸门模式测试，结果发现这两种测试模式所测试的厚度值不是真实数据，原因是检测爬行系统由一块钢板爬行到另一块钢板时，A、B两个闸门不能分别套住各自的波峰，导致测试的数据不准确。经过反复摸索，将闸门逻辑设置为自动，因为在自动厚度测量过程中，使用闸门的波形自动跟踪模式，让闸门自动跟踪到厚度波形，自动识别出正确的厚度值；同时对闸门的起始、宽度、高度进行适当调节，并使闸门至少能够套住界面波，一次、二次面回波。

如果被检测的材料声速不确定，在自动厚度测量之前，需要校准仪器中的材料声速值。校准过程如下：使用与被检对象相同的材料加工成试块，然后把自动爬行测量装置放到试块上测厚度。需要把闸门逻辑设置到自动模式，让闸门套住界面波和一次底面波，或者一次底面波和二次底面波。开始测量得到的厚度值，不是试块的真实厚度，这时调节声速子菜单单项值（就是被检测对象的材料声速），通过这种方法可以确定被检测的材料声速。材料声速是一个很重要的参数，如果材料声速不正确，测试的精度就不准确。

2 现场应用

2012年4月～2013年5月对大庆油田某采油厂15座储罐进行了现场试验，以某联合站一座2 000 m3污水罐为例，该罐1990年投产运行17年（2000年已经进行大修一次），现场测试了1 500个点，通过测试结果能清晰看出，爬行轨迹中壁厚的变化值。通过与原始设计厚度对比，可以直观地看出罐壁的腐蚀状况。

根据《石油化工立式圆桶形钢质焊接储罐设计规范》，罐壁计算厚度按下列公式计算，且取其中较大值。

式中t1、t2为储存介质时的设计厚度（mm）；ρ为储液密度（kg/m3）；H为计算的罐壁板底边至罐壁顶端（当设有溢流口时，应至溢流口下沿）的垂直距离（m）；D为储罐内直径（m）；[σ]t为设计温度下储罐钢板的许用应力（MPa）；[]σ为常温下罐壁钢板的许用应力（MPa）；φ焊缝系数，取0.9；C1为钢板厚度负偏差（mm）（当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm，且不超过名义厚度的6%时，负偏差可忽略不计）；C2为腐蚀裕量（mm）。

该联合站油岗5 000m3油罐罐壁厚度检测点数量符合《立式圆筒型钢制焊接原油罐修理规程》规定，一般情况下一个检测区用超声波检测，检测点应不少于5个。当平均减薄量大于计算厚度的10%时，应加倍增加检测点。本次检测每个检测区检测点数量均大于10个。

《钢制压力容器（GB150—98）》规定如下：①设计厚度＝计算厚度＋腐蚀裕量；②名义厚度是指设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规定的厚度，即标注在图样上的厚度；③有效厚度是指名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差。

经计算后，得出该联合站油岗5 000m3油罐分散点蚀的最大深度为4.209mm，为设计壁板厚度的53%，大于原设计壁板厚度的20%，且大于3mm。沉降罐于1973年11月投产，目前第1、2、3圈壁板厚度均不符合强度要求，综合上述因素应停止使用。

3 技术特点

利用超声波自动爬行检测系统对储罐进行检测特点如下：一是由原来的点检测，变成了面检测，提高了检测精度；二是不需要抹偶合剂，壁厚腐蚀测量通过干偶合双晶传感器，提高了测试速度和精度；三是传感探头是装在特殊的罐壁爬行器上，爬行器依靠强磁材料吸附在罐壁，通过遥控器控制运动轨迹，不需要搭脚手架进行高空作业，解决了罐顶检测的难题；四是检测结果不需要人工记录，传感器将检测结果通过爬行器的传输电缆输入探伤机，探伤机将接收的信息储存、处理形成检测报告。检测结果既有因为腐蚀因素改变的壁厚值的变化，还有储罐焊缝裂隙和残渣的缺陷报告，检测结果由随机软件输入计算机系统。由于避免了人为因素可能造成的误差，使测试的精度得到了有效的保证。