10万立原油储罐检验方法的分析

任程

摘 要：随着大型常压储罐制造工艺、安装技术的迅速发展，使其被广泛应用到国防、石油、石化等领域。大多数储罐储存的介质具有易燃、易爆、高腐蚀性和易挥发的特点，在复杂的工况下，储罐会出现老化、腐蚀开裂等失效行为，最终造成严重的经济损失。为了及时发现时效性为，降低事故发生率，本文主要以10万立原油储罐的检验检测方法为例进行分析，论述了不同的检验检测方法在常压储罐不同部位的应用。

关键词：大型常压储罐;检验检测;缺陷

由于大型常压储罐罐容紧张，很多大型常压储罐处于超期服役或长期连续运转，使其无法得到有效的安全检测，运行安全无法从根本上得到保障。大型常压储罐的制造和检验检测标准一直未纳入国家管理的范畴，相关的标准和规范也比较少。在检验方法上，缺乏高效可靠的手段、工作效率低、缺陷检出率低，导致大型常压储油罐在运行过程中产生的缺陷难以被及时发现，致使事故时有发生。为使大型常压储罐使用单位对检验检测更加了解，掌握一些重要的检验检测方法，本文主要以10万立方原油储罐的检验方法为例进行分析，为日后的其他大型常压储罐的检验检测工作起到指导作用。

一、10万立方原油储罐基本概况

某10万立方原油储罐由中石化北京设计院燕化公司设计院设计，1999年11月由北京设备安装公司制造，于2001年2月投入使用。储罐的储存介质为原油，储罐图号为011-0087，设计温度为50℃，公称容积为100000m3，油罐内径为81000mm，罐壁高度为21100mm，腐蚀裕量：壁板1.0mm，底板1.0mm，主体材质：WH610D2、16MnR、Q235-A，壁板厚度：32/27/21/18/15/12/12/12/12mm，底板厚度：边缘板18mm，中幅板11mm，顶板厚度：4.5mm。

二、10万立方原油储罐检验方法的分析

对于10万立方原油储罐，主要失效模式为腐蚀和焊接缺陷的开裂，因此检验的方法也是针对腐蚀和各种焊缝缺陷进行的。检验员通过了解10万立方原油储罐的设计、竣工及运行、修理、改造资料，制定有针对性的检验方案。检验方案要根据现场实际情况确定最终检验方法，储罐的检验方法有：内外部宏观检查、厚度测量、罐底板的漏磁检测、底板和壁板焊缝表面无损检测、壁板焊縫超声检测、基础沉降测定。此外，必要时对于大型储罐的检验可以增加真空泄漏箱检测和声发射检测。

（一）内外部宏观检验

宏观检验是大型常压储罐基础的检验方法，检查是否有影响储罐安全使用的要求以及有无可能影响使用的腐蚀、宏观缺陷或环境因素。检验员选择对储罐进行外观、结构及几何尺寸等进行检验。对常压储罐内外部宏观检验时，容易忽略一些最容易引起储罐腐蚀的地方，比如油面波动部分、罐顶内壁部分、内浮盘底部、罐底板外表面等等不容易见到的地方，因此在宏观检验时要仔细查看储罐整体、内构件及附件等。

（二）厚度测量

壁厚测量主要以常规超声波测厚仪和带涂层超声波测厚仪为主，必要时采用超声波探伤仪。开罐检查应建立壁厚检测的数据库，第一：建立使用6年后储罐底板和壁板的腐蚀情况和一旦存在腐蚀时的腐蚀速率;第二：设置壁板腐蚀情况监控点，沿盘梯布置固定测厚点，以便在使用过程中定期测厚，掌握腐蚀情况。

（1）内防腐层厚度测量：用涂层测厚仪对罐底板、壁板和浮船底板、边缘板防腐层进行测厚，并与建造时防腐涂层厚度对比。

（2）浮顶壁厚测定：浮顶的抽查重点在于宏观检测发现的可疑部位。

（3）壁板壁厚测定：壁板的抽查重点在于下部第一、二层壁板以及宏观检测发现的可疑部位，对于液面波动部位和其它有怀疑部位，必要时可以采用超声波自动爬壁系统对罐壁进行测定。沿盘梯设置固定测厚点，编号并作记录，每层壁板设置2个测厚点。

（4）罐底壁厚测定：重点测定防腐层损坏部位、及漏磁检测方法发现的可疑部位。全面测厚验证底板腐蚀情况，按底板分布，每块板至少设置5个测厚点。

（三）罐底板的漏磁检测

漏磁检测的原理主要是通过检测被磁化的金属表面溢出的漏磁通，来判断缺陷是否存在。一块表面光滑无裂纹，内部无缺陷或杂夹物的铁磁性材料磁化后，其磁力线在理论上全部通过由铁磁材料构成的磁路，如图1（a）所示。若存在缺陷，由于铁磁材料与缺陷处材质的导磁率不同，缺陷处的磁阻大，在磁路中可以视为障碍物，则磁通会在缺陷处发生畸变，如图1（b）所示。利用漏磁检测方法速度很快，检测灵敏度也很高，可以对检测结果定量化，不受储罐底板表面粗糙度的影响。更重要的是，它能够检测内部的缺陷，因此很适合储罐底板的检测。漏磁检测技术可以对整个底板上、下表面的腐蚀情况进行全面检测，适用于10万立等大型常压储罐，主要检测依据为JB/T 10765-2007《无损检测 常压金属储罐漏磁检测方法》[1]。

在不去除底板防腐层的状态下，罐底板的腐蚀检测采用漏磁检测方法，并与带涂层超声波测厚仪测量结果进行对比。漏磁检测比例为底板的100%，扫描检测前应先选取储罐基准，并将各边缘板及中幅板编号。扫描各块板时，应选取参考点（起始点），使仪器沿底板的长轴方向进行扫描，并在长轴两端沿底板短轴方向再进行一次扫描，相邻扫描带应确保有效重叠，不引起漏检。记录超过40%壁厚损失的腐蚀点，用图像记录检测结果，对检测中发现的可疑部位进行标注;对漏磁检测发现可疑的部位，使用带涂层超声波检测方法复验以确认壁厚。

（四）底板和壁板焊缝表面无损检测

根据不同的检测方法的特点，选择有针对性的检测方法，对于大型常压储罐底板和壁板焊缝表面无损检测方法主要有磁粉检测、渗透检测以及真空泄漏检验箱检测。表面无损检测优先采用磁粉检测方法，罐内采用荧光磁粉检查，在无法采用磁粉检测时，可采用渗透检测;对储罐底板焊缝有怀疑的部位进行真空泄漏箱检测抽查。通过对储罐的宏观检查，选择磁粉检测即可，在宏观未发现焊缝表面缺陷情况下，可不做其他表面检测。

表面无损检测抽查储罐底板焊缝、罐壁与边缘板角焊缝和储罐壁板下部对接焊缝，抽查重点部位要针对有怀疑的人孔、接管与罐壁连接焊缝，加强板焊缝，检查支柱对应垫板、加强板焊缝及附近有怀疑部位。根据NB/T47013-2015要求，选择合适的检测方法，并对检测结果进行评定。

（五）壁板焊缝超声检测

用斜探头对罐壁下部两圈壁板对接焊缝进行超声波检测抽查，抽查焊缝的长度不小于该部分纵焊缝总长的10%，且包括全部丁字焊缝，检测焊缝有无裂纹。储罐的壁板焊缝超声检测，检验员选择第一圈与第二圈之间的丁字口（22个）超声波检测，每个丁字口三个方向各1米。选择丁字口部位抽查主要原因是丁字口是焊缝质量最薄弱处，也是最容易产生缺陷处，因此对壁板焊缝抽查一般选择丁字口焊缝处。

（六）基础沉降测定

常压储罐的基础沉降可分为均匀沉降、刚性倾斜、罐壁底端的非平面沉降、边缘沉降和靠近壁板的罐底沉降。储罐在自重和载荷的作用下，由于地质状况的不均匀性，大型储罐会产生各种沉降变形，包括壁板沉降（均匀沉降、平面倾斜和不均匀沉降）和底板沉降（边缘沉降和局部凹陷）。国内外大量储罐事故表面，地基沉降是导致储罐破坏的主要原因，尤其是罐周不均匀性沉降[2]。不均匀性沉降可引起罐体几何变形和应力集中，导致浮盘运行受阻，甚至使焊缝撕裂、原油泄漏而酿成事故。为保证大型储罐的运行安全，需定期检验与维修，沉降观测是检验项目的重要一项。常压储罐基础沉降测定方法采取目视或放大镜方法，检测标准参照NB/T47013.7《承压设备无损检测-目视检测》，按照相关标准要求[3]，使用沉降测定仪器，一般使用水准仪，遵循罐周等分布点原则，罐壁周边的基础设置水准观测点24个，考虑储罐满载情况下沉降最大，为安全起见，尽量取最高液位下的沉降观测值。

三、其他检验技术的应用

（一）声发射技术[4]

现阶段的声发射技术主要用于其他检测方法难以或不能使用的对象和环境，对于常压储罐底板的泄漏检测有广泛应用。声发射技术可以确定底板是否存在腐蚀和泄漏的问题，作为底板腐蚀状况“普查”和“初筛”方法，具有一定的预测性，可大大减小泄漏事故发生的概率，指导用户如何确定是否实施开罐检验和开罐时间顺序的问题。声发射检测优点是可以在线检测，不影响生产，可以覆盖整个被检结构，检测系统可快速安装，检测费用和劳动强度低，检测速度快;可检测动态缺陷和缺陷本身发射出缺陷信息和对结构安全更为有害的活动性缺陷;对大型构件可提供整体或大范围的快速检测，可提供缺陷随载荷、时间、温度等外变量而变化的实时或连续信息;对被检件的几何形状存在环境要求不高，可在高低温、核辐射等环境下检测。其缺点是对材料敏感，易受噪声干扰，缺陷不能准确定量定性，需要依赖其他无损检测方法。采用声发射技术对常压储罐进行检测既可以达到提高检测效率，节省检测费用，又可达到保证储罐安全运行的目的。

（二）定量RBI技术[5]

定量RBI方法是通过量化风险对储罐群进行风险排序，使具有较大风险的储罐得到有效的管理，从原来的预防性检验变为预知性检验，在降低成本的同时提高检验的合理性和针对性。定量RBI技术是一门新型的工业管理技术，是风险管理的基础，安全生产的需要，可以最大限度减少储罐盲目管理带来的经济损失，在我国石化行业发挥很大作用。

四、结论

为保证大型常压储罐的长周期运行，应充分考虑到材料、工艺因素的影响，以及可能出现腐蚀和缺陷形态，选择最佳的检验检测方法。因此，全面检验檢测方法的选择对于大型常压储罐的长周期运行具有十分重要的意义。因为不同的检验检测方法具有不同的特点，所以在检验检测不同的材质和不同的部位时所产生的效果不同。将储罐的完整性评价技术引入到储罐群的管理中，对每一个储罐及附属设施的失效性、失效模式进行分析判断，对可能产生的失效结果进行计算，最后进行综合完整性的评价，为储罐的安全、环保、经济运行提供有效的技术支持。

参考文献：

[1]王忠滨，常压立式储罐底板漏磁扫描检测技术研究与应用[J].装备制造技术，2013，9

[2]石磊，帅健，许葵，大型油罐基础沉降国内外评价标准对比[J].投产与运行，2014，8

[3]American Petroleum Institute.API653-2009 Tank inspection，repair alteration and reconstruction[S]4th ed.Washington D C：API，2009

[4]冯展杭，声发射在油田常压储罐检测中的应用[J].安全技术，2011，11（2）

[5]王伟华，基于腐蚀的常压储罐定量RBI方法[J].化工装备技术，2011，6