大型常压储罐在线检测技术及应用探析

2022-10-12郑峰刚

中国设备工程 2022年19期

郑峰刚

（广东省特种设备检测研究院湛江检测院，广东湛江 524000）

常压储罐是我国石油化工行业重要的储油设备之一，最大容积为15万立方米。然而，在其应用过程中，受各方面因素的影响，往往很难对其进行测试。由于长时间使用石油和化学品造成的环境污染或泄漏，往往会导致产品在储存过程中受到严重污染。在严重情况下，还会导致灾难性事故。因此，加强常压储罐检测技术的研究具有重要意义。

1 在线检测技术

使用在线检测技术的优点：（1）可根据设备的绝缘状况选择不同的检测周期，从而显著提高测试的有效性。（2）在线检测可以积累大量数据，将被测设备的当前测试数据与之前的测试数据进行比较，并采用各种数值分析方法进行及时、全面的综合分析和判断，以便及时发现和捕捉早期缺陷，确保安全运行，减少预防性试验间隔时间过长造成的误差。（3）在线检测技术的普及，有利于从常规维修向更合理的状态维修过渡。

在线检测相关的技术难点：（1）没有统一的标准。各研究单位和开发商采用的检测方法、检测参数和判断标准不同，导致不同在线检测设备之间没有可比性。（2）理论和技术尚不完善，对电气设备绝缘特征量的研究还不够，每次检测和测量与绝缘剩余寿命之间没有明确的数值关系。（3）在线检测和干扰抑制非常困难。运操作环境中的各种干扰直接影响检测结果的正确性，这些问题直接影响了现场测试的开展。

2 大型金属储罐检测方式发展过程

由于检测技术的落后，储存设备会随着时间的推移而老化，在定期检测过程中停机会带来经济损失，但随着我国经济实力和科学探索的不断进步，大型金属储罐的检测方法也在不断创新。

2.1 传统检测方案

过去，许多企业和相关部门对大型金属储罐进行了抽查检测，虽然这种方法在检测过程中也能反映大多数储罐的安全性，但由于随机抽样的不确定性，一些老化储罐可能无法检测到，造成危险。此外，传统的检测方法还存在一些问题，如检测过程中停机造成的资金消耗过多、检测人员工作困难、检测过程中存在一定风险等。因此，传统的检测方法不适合定期检测。由于传统的检测方法无法实现定期检测，也给储罐的老化和爆炸带来了方便，因此，传统的检测方法会给企业和相关部门带来一定的损失和生产隐患。

2.2 在线检测以及风险评估

中国经济和技术的不断发展也带来了大型金属储罐检测方法的变化，为了降低和减少储罐检测给相关企业和部门造成的经济损失，提高储罐检测的安全性和效率，中国通过技术创新和研究，优化了储罐检测方法。采用检测与风险评估相结合的方法，区分各区域的储罐材料和储罐使用时间，例如，对于一些存在安全隐患和储存物质高风险的储罐，采用新的声发射技术，采用漏磁检测等检测方法进行详细检查。对于一些材料耐用、储存物质相对安全的储罐，只需进行简单的检测，相关企业和部门可以减少开罐试验次数，从而减少经济损失，提高储罐的安全率。

3 常压储罐定期检验手段

3.1 常压储罐停工开罐检验手段

在储罐停工期间，检测人员可进入储罐进行检测，并根据常压储罐的常见故障模式，采用多种检测方法的组合。首先，采用目视检测法进行宏观检查，检查储罐整体结构布置、焊缝表面质量、储罐附件、表面腐蚀等；然后，采用超声波测厚法测量容易发生腐蚀、结垢腐蚀和液位波动的零件的厚度，从而确定壁厚的减薄情况；对于铁磁性材料，可采用漏磁检测方法对储罐底板进行全面扫描，从而更直观地获得底板的腐蚀情况；磁粉检测、渗透检测、真空检漏和其他方法可用于检测焊接缺陷。

3.2 常压储罐在线检验

由于生产运行需要或大修停车的过程中残留介质储存，一些常压储罐受条件限制，很难排空储罐进行停堆检验。可采用在线检测方法完成检验。该方法主要采用基于声发射检测的评价方法，辅以常规超声波测厚、目视检测等手段。当声发射检测发现底板腐蚀程度严重或对声发射检测结果有疑问时，可采用超声导波检测方法进行复检，以便在不打开储罐的情况下有效确定储罐的运行状况，确保储罐的安全运行。

4 常见大型常压储罐在线检测技术及应用

4.1 在线检测技术及应用

（1）声发射检测技术。这种检测方法是利用声波在储罐壁上传播，然后对数据进行分析，判断储罐是否存在老化和泄漏的风险。声发射检测时，声发射传感设备应放置在储罐附近，然后，在使用传感设备将声信号传输到储罐后，技术人员分析传感设备返回的声信号。通过声信号分析，可以发现储罐内是否存在老化和泄漏风险，并标出老化点和泄漏点的具体位置。射线检测技术是通过射线的穿透来检测产品，通过射线强度的变化来判断产品是否有缺陷。由于声发射检测在储罐检测过程中不需要停止工作，检测过程中也不需要太多的检测人员，更不用说能够完成检测并清楚显示储罐内问题点的检测人员了，所以，这种方法在储罐检测中经常使用。

检测前需要做的准备：①根据储罐容量、介质等数据，制定相应的检测方案。②根据检测方案的要求放置相应的声学检测装置。对于非常温暖的储罐，在所有放置点的15cm直径范围内对其进行打磨光滑。③在声发射检测之前，将罐内介质填充至罐内位置的60%～80%，静置10～24h。④检测前，注意避免外部电磁干扰信号、外部机械操作声、人员行走等外部噪声。⑤确定并设置声发射装置的参数，并根据罐内不同介质来设置相应声发射装置的声速和阈值，这对实验结果的准确性具有重要的意义。不同的储罐有着不同的标准。

（2）漏磁检测技术。随着我国的经济实力的逐步增强和技术研究的不断扩大，储罐检测技术出现了新的突破，即漏磁检测技术，将大型金属储罐的检测提高到了一个新的水平。漏磁检测的工作方式是在储罐周围布置强磁场，通过磁场与储罐罐壁的相互作用进行检测。如果储罐没有老化和泄漏，磁场将均匀分布在储罐管壁上。但是，如果罐壁内部出现裂纹或老化，管壁外部会出现漏磁，在检测到漏磁点后，人员可以计算与罐壁相关的风险。与传统的检测方法相比，该项检测方法能在短时间内完成检测工作，并能够快速地计算出老化位置和尺寸。

（3）超声波自动爬行壁厚检测系统。由于大型常压储罐通常放置在室外，并经历风雨，储罐在这种外部环境的影响下容易老化和腐蚀。因此，在大型常压储罐的使用过程中，相关企业和部门需要定期、及时地对储罐壁进行检测，并注意储罐壁的厚度，以便随时关注和掌握储罐的腐蚀情况。通常，超声波仪器用于检测罐壁厚度。但是，由于大型常压储罐的设备太高，要完成测量工作，必须进行攀爬作业。这不仅需要时间来建造攀爬设备，还对检查员的生命安全构成一定的威胁，导致工作效率降低。如果采用超声波自动爬行壁厚检测系统进行监测，将大大提高工作效率和人员安全。因为超声波自动爬行壁厚检测系统是用磁铁将小车放置在储罐的外壁上，然后拉动小车沿着储罐的外壁进行测量。这样不仅不允许人员爬得更高，而且小车会投射出准确的数据，然后通过系统分析，从而准确掌握储罐的壁厚，从而进行有效的保护和检测。

（4）射线检测技术。由于射线穿透产品时强度会大大或轻微减弱，检查员可以将减弱的射线照射到胶片上，从而清楚地发现产品的内部结构，判断被测产品的质量。一般来说，测试中常用的辐射有2种，一种是x射线，另一种是β射线。随着电子成像技术的发展，射线探测技术在钢结构检测中可以取得显著的效果，并能将钢结构的内部状态反馈给电子成像设备。一般来说，除了储罐和压力容器外，它在确保建筑用钢的质量方面更为有效。

（5）红外线成像技术。红外摄像机电子设备可以吸收储罐辐射信号，处理信号，然后反映储罐材料内部的温度变化。在储罐在线检测过程中，红外线成像技术主要用于测试储罐的液位和内部完整性。

（6）涡流检测技术。涡流检测技术采用电磁感应原理，通过电磁感应涡流的变化来检测储罐和压力容器的内部和性能缺陷。在采用涡流检测技术的过程中，需要采用多种线圈形式，以保证在检测过程中能够准确地检测到目标。与其他检测技术相比，涡流检测技术具有操作方便、检测速度快、检测成本低等优点。它的主体由不同的线圈形式决定。涡流检测技术主要应用于以下几个方面：一方面，根据大型储罐的电磁响应，对材料的密度、内部结构和硬度进行分析比较，以检测结构内部的缺陷；另一方面，检测线圈可以检测金属制品和钢材等导电材料。通过这种方法，我们可以有效地检测出材料的细微差别，从而更准确地评价材料的质量。

（7）相控阵检测技术。相控阵检测技术，这项技术越来越多地应用于工业无损检测应用中，探头小巧灵活，可以探测不同类型的储罐和复杂结构。