50 000 m3常压储罐底板腐蚀检测及原因分析

2020-04-03吴蒙蒙张子健张小龙丁志千张豪杰

化工装备技术 2020年1期

吴蒙蒙* 张子健张小龙丁志千张豪杰胡永

（1. 宁波市劳动安全技术服务公司；2. 中海石油宁波大榭石化有限公司）

常压储罐是石油化工行业的重要设备，其运行安全对石油化工企业至关重要。一旦储罐发生泄漏、爆炸将造成不可挽回的损失，因此，对储罐的安全状况进行检测是十分必要的。其检测主要可参考SY/T 6620—2014《油罐检验、修理、改建和翻建》标准。该标准针对常压储罐提供了预防性维修和检测技术要求，并对无损检测、水压试验、渗漏试验等检测方法作出了明确规定。但在实际检测工作中，采用SY/T 6620—2014 标准中规定的方法来评定罐底板腐蚀状况的计算程序较为复杂，而采用漏磁检测技术能够克服以上难题，该技术在储罐检测行业有着广阔的应用前景。

1 漏磁检测原理

漏磁检测是一项自动化程度较高的磁学检测技术，与磁粉检测的原理相似。漏磁检测是将磁化装置（永磁体或电磁体）与阵列磁场探针集成于一体的检测装置[1]。检测时储罐底板进行栅格扫查，使被检测区域达到饱和或近磁饱和状态。检测装置前端的传感器将缺陷的漏磁场信号转换为电信号，再经过放大、滤波和信号处理。该检测可给出腐蚀凹坑减薄当量百分比，且可以对裂纹类缺陷测进行准确定位。与磁粉检测相比，漏磁检测具有较强的穿透能力，不仅能发现储罐底板介质侧表面及近表面缺陷，同时可检出底板下表面腐蚀缺陷，且不需要对设备表面进行打磨处理，也可带防腐层检测，极大降低了企业的检测辅助成本，提高了检测效率，降低了检测人员的劳动强度。

2 储罐概况与检测设备

2.1 储罐概况

本次检测对象为2 台建造于2004 年的常压外浮顶储罐，直径为60 m，罐高为19 350 mm，全容积为52 000 m3，盛装介质为原油，最高储存温度为50 ℃，储存压力为常压，服役年限为12 年，加热盘管工作介质为250 ℃过热蒸汽，具体情况可见表1。

表1 储罐基本资料

出于安全与成本考虑，决定采用漏磁检测对中幅板腐蚀状况进行全面检测，边缘板采用超声相控阵抽查及目视检查。

2.2 漏磁检测设备

采用英国银翼公司的Floormap 3D 储罐底板腐蚀扫描绘图系统进行检测，该系统具有操作简单、检测速度快、结果直观，对罐底和环境没有任何污染及对人身无伤害等特点，其相关技术参数可见表2。

表2 储罐底板腐蚀扫描器技术参数

3 检测结果

中幅板需进行100%检测，共扫查中幅板134 块。经漏磁检测发现2 台储罐中幅板存在腐蚀当量小于30%的面积性腐蚀坑较多，且以上表面腐蚀坑为主，中幅板靠近边缘板处呈凹陷状态，所以积水的区域分布比较集中，图1 为现场积水部位面积性腐蚀坑。G151B 罐中存在腐蚀当量超过40%的缺陷共33 处，最大腐蚀缺陷信号为46%； G151A 罐中存在腐蚀当量超过30%的缺陷有39 处，最大腐蚀缺陷信号为60%，超过40%的缺陷仍以上表面腐蚀为主，分布较分散。

边缘板厚度为16 mm，经超声相控阵抽查及目视检查，未发现存在当量厚度减薄超过40%的缺陷。

图2 为G151A 储罐底板编号9-1 处的漏磁检测结果，图2 中标注的黑色方框为腐蚀当量为60%的缺陷信号显示。经现场复验后确认该腐蚀为上表面腐蚀凹坑，图3 为G151A 储罐底板编号9-1 处的现场照片，采用凹坑检验尺进行测量后可知，腐蚀坑直径为mm，腐蚀深度为4.9 mm，与漏磁检测结果相符。

此次开罐大修未整体更换底板，而是采用了腐蚀凹坑补焊加强的方法，在腐蚀坑较为密集处进行补板，其中最大的一块补板面积为1 200 mm×1 000 mm。

图1 面积性腐蚀坑

图2 G151A底板编号9-1的漏磁检测结果

图3 G151A储罐底板编号9-1现场照片

4 原因分析与预防措施

4.1 储罐腐蚀原因分析

根据漏磁检测结果及现场宏观检查情况可知，这2 台储罐腐蚀当量超过40%的腐蚀坑较多，主要集中于上表面，且以点腐蚀和面积性腐蚀为主，中幅板凹陷造成的积水区域使储罐产生了大量腐蚀坑。

储罐产生腐蚀的原因如下：一方面随着我国炼油规模不断扩大，原油开采或运输过程中混入的海水使原油中H2S、硫醇等活化硫含量提高；另一方面，外浮顶结构储罐不能有效地防止风、沙、雨、雪和灰尘混入，不能完全保证所储存油品的质量；第三方面，储罐内部加热盘管的工作介质为250 ℃过热蒸汽，50 ℃的储存温度会加速储罐底板的腐蚀速率。

对罐底沉积水进行检测分析后可知，其pH=7.75，氯离子含量为1.86%，硫离子质量含量为4.1 mg/L，硫酸盐还原菌菌量为155 个/mL，硫化细菌菌量为1.8个/mL，沉积水中存在氯、硫等离子，使得沉积水具有较强的腐蚀性。

在中幅板凹陷部位，底板表面长时间浸泡在沉积水中，较易出现局部点腐蚀。沉积水含有氯离子，会在缺陷部位与金属结合形成溶性氧化物，并形成点蚀，逐步发展成为孔蚀，氯离子向坑内移动浓缩酸化，使蚀坑逐渐加深、扩大[3]。硫离子的腐蚀机理如下：硫离子会催化阳极反应，同时降低溶液中的亚铁离子浓度，导致阳极反应的起始电位更负，阳极极化曲线向负方向移动，加剧了罐底板腐蚀程度。微生物腐蚀的机理如下：微生物腐蚀与介质中的细菌、藻类或真菌（包括硫酸盐还原菌、铁氧化菌、锰氧化菌、硫氧化细菌、铁还原细菌、酸生产菌和胞外聚合物生产菌）等相关，微生物一般生存在罐底沉积水中，沉积水检测结果显示其中硫酸盐还原菌占比较大，其属于厌氧菌，且重要特征之一是会产生氢化酶，能够催化氢气氧化或者质子还原，该酶将硫酸盐还原成硫化氢，最终造成储罐底板被微生物腐蚀。