海上压力容器腐蚀检测技术有效性分析

2019-07-22袁东野

商品与质量 2019年50期

袁东野

中海石油技术检测有限公司天津 300000

1 背景

海上压力容器是指具有独立工艺作用并承受一定压力的设备，一般需要满足如下要求：最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器。压力容器的分类方式有很多，按照工艺流程中的作用不同分类，海上压力容器可分为储运容器、换热容器和分离容器。

（1）储运容器包括原油缓冲罐，仪表气罐，供用气罐，燃料气储罐等；

（2）换热容器包括原油换热器，生产加热器，天然气冷却器等；

（3）分离容器包括断塞捕集器，一级分离器，二级分离器，电脱水器等；

（4）压力容器在投产使用前，可能携带制造类缺陷。随着服役时间的增加，受环境、介质、运行条件、应力等多种因素的影响，存在多种多样的损伤可能性。这些风险均给压力容器的安全使用带来很大的隐患。此外，容器的失效可能威胁操作人员的安全和环境的保护。因此，相关人员十分注重压力容器的检测管理。

2 海上压力容器损伤形式

经过对近几年压力容器检测结果的分析，压力容器的主要损伤形式包括本体腐蚀、安全附件失效、接管腐蚀、泄露等。海上压力容器主要损伤形式比重详见图1。其中，本体腐蚀（包括保温下腐蚀和内腐蚀）和接管腐蚀引起的泄漏，是海上压力容器面临的主要问题。为了防范腐蚀风险，会通过正确的选材和设计、电化学保护、添加缓蚀剂、增加金属和非金属保护层等方法。以上方式均属于主动预防措施，并不能消除腐蚀。因此，定期采用可靠检测技术，对压力容器实施检测，是必不可少的措施[1]。

图1 海上压力容器主要损伤形式比重

图2 压力容器腐蚀检测技术体系

3 检测技术应用现状分析

为了应对压力容器腐蚀风险，针对整体腐蚀和局部腐蚀，建立了相应的腐蚀检测技术体系，详见图2。

3.1 整体腐蚀检测技术

声发射技术是利用容器在加压和保压过程中，缺陷会产生声发射信号，通过接收到的声发射信号的幅值、位置等信息，可以判断容器的整体状况。声发射主要用于在容器使用状态下，对本体腐蚀等缺陷进行全面，可检测到活动性缺陷，并评价缺陷对结构的实际有害程度。声发射检测的优势是不停产检测，经过一次加载，就能确定缺陷部位，检测效率高。劣势是该检测技术需要系统稳定，能够持续升压并稳定压力，在实际使用过程中，现场条件往往很难满足要求。

3.2 局部腐蚀检测技术

超声波测厚技术是利用超声波脉冲通过被测物体材料分界面时发生反射的原理，如果发生发射，探头会接收到反射回波，根据声波在被测物体中传播的时间和声速，计算物体厚度。该项技术操作便捷，技术成熟，能够直接获取检测点厚度。劣势是对于工件表面粗糙度过大，检测部位曲率半径小等情况，会影响检测结果[2]。

相控阵技术是也是应用超声波的原理，不同于超声波测厚技术，应用单个探头，声束角度和聚焦深度固定。相控阵技术应用的探头具有多个晶片，每个晶片可以通过软件单独控制，从而能够实现波束角度、聚焦位置和焦点尺寸的控制。相对于超声波测厚技术，检测速度更快；缺陷检出率更高；定量、定位精度也更准确。

DR技术应用射线原理，可以在不拆除保温层的情况下发现本体腐蚀，尤其适用于容器接管腐蚀检测。当接管存在腐蚀时，设备会形成黑度不同的影像。根据黑度的变化，可以判断腐蚀的严重程度。DR检测技术是一种腐蚀的初步判断技术，腐蚀程度需要其它技术来进行进一步的检测。DR技术检测高效，检测结果直观，不过具有一定的辐射性，对于检测对象的尺寸有一定限制。

漏磁技术利用外加磁场使铁磁性材料被磁化，正常情况下，磁化磁场是规则的，当材料表面或近表面存在缺陷时，产生漏磁信号，引起磁场变化，通过检测该泄漏磁场信号变化就能有效检测出缺陷的位置和严重程度。漏磁技术适合于大范围的腐蚀缺陷检测。不过灵敏度不高，一般在20%壁厚。

脉冲涡流技术采用的激励信号为矩形脉冲，相对于正弦波，矩形脉冲具有宽频谱、大电流的激励特性，穿透能力较强，从而能透过保温层检测设备腐蚀。脉冲涡流技术能够实现不拆除保温层的在线检测，无需停机，适合于快速扫查检测。劣势检测结果受环境影响，尤其是铁磁性物证影响较大，可能影响检测结果的判断。

电磁涡流技术是在使用涡流探头的同时，在试件上添加一个磁场，从而增强了试件的渗透率。电磁涡流技术克服了常规涡流检测只能对表面和近表面缺陷进行检测，能够检测试件内部或深层的缺陷。电磁涡流技术的使用还属于探索阶段，实际应用案例较少[3]。