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在役常压储罐的无损检测技术

发布时间:2021-08-21 点击:

常压储罐,一般是指钢制立式圆筒形焊接储罐,是国家能源保障、战略储备、商业储备以及石油石化行业生产必不可少的重要储存设备。据统计,至2017年,我国已建成九大国家石油储备基地,原油储备能力达3770万吨/4400万立方米。按照《国家石油储备中长期规划》的要求,到2020年我国的石油储备能力将达到8500万吨/10000万立方米,折合10万立方米储罐1000台。加上商业储备公司、社会仓储公司以及石油石化等行业生产用各类储罐,在役常压储罐数量非常可观。


在役储罐一旦发生破坏,不仅会造成物料损失,还可能引发燃烧、爆炸、中毒等事故。2014年1月,美国自由工业公司一台175立方米的常压储罐发生事故,造成了严重的生命和财产损失。事故的直接原因是,储罐投用后至少10年没有进行过检验和维修,致使罐底板腐蚀穿孔,近40吨4-甲基-1-环己烷甲醇(MCHM)和聚乙二醇醚(PPH)混合物渗流进入储罐周围的碎石和土壤中,最终进入河流和居民的饮用水系统。

因此,加强常压储罐的在役检验具有非常重要的意义,而无损检测技术在其中发挥着至关重要的作用。

1、常压储罐的主要损伤机理和失效模式

常压储罐的设置方式、操作条件和受力状态决定了其损伤机理和失效模式与压力容器不同,标准API 575-2014《常压和低压储罐的检测》指出:腐蚀是钢制储罐及其辅助设备失效、破坏的主要损伤机理,储罐检测的主要目的是查找腐蚀位置,确定腐蚀程度。罐体腐蚀减薄导致的失稳和穿孔渗漏是常压储罐的主要损伤模式。此外,材料劣化、焊缝裂纹、机械接触损伤、疲劳裂纹等也是大型储罐失效的常见原因,储罐的检测方法应针对其失效机理进行选择


2、无损检测技术的选择及应用


目视检测


目视检测,指用人的眼睛对被检件进行检查,是最为古老、用途最为广泛的无损检测方法,必要时也可借用简单的辅助工具,比如检测锤、放大镜、焊缝尺等。从广义上来说,只要用视觉进行的检查都可以称为目视检测。2012年国内以标准的形式将目视检测明确为承压设备行业的一种专业无损检测方法,标准代号为NB/T 47013.7-2012《承压设备无损检测 第7部分:目视检测》。


目视检测同样适用于常压储罐的在役检验,目视检测不但可以发现缺陷,而且在某些方面比采用仪器检测更为直观,例如在结构完整性、罐体腐蚀、变形、泄漏、表面裂纹、罐体保温层、防腐层的损坏等方面。目视检测是宏观检查的主要手段,通过目视检测还可以明确需要做进一步检验的部位或部件及其检验重点。


超声波测厚


超声波测厚是厚度测定最常用的方法,是检查设备腐蚀减薄最为直接有效、经济可靠的办法,通过厚度测定可以找出设备相应部位的腐蚀规律,及时发现隐患。对于常压储罐而言,壁板的重点检测区域一般为底板向上1 m的范围,拱顶的检测重点为腐蚀严重部位,浮顶的检测重点为明显腐蚀部位。


为了解决手工测厚需要搭设脚手架的问题,国内外仪器厂商已开发出了多款自动爬壁检测机器人,通过遥控操作,可使机器人到达罐壁任意指定位置,采用水耦合或者空气耦合,不需要对罐壁进行处理,即可进行厚度检测或者超声波A/B/C扫描检测,有的产品检测速度可达10m/min,还可以顺利通过厚度25mm以上的焊缝,从而大大提高检测效率。


超声波测厚方法适用于罐壁板、顶板均匀腐蚀的检测,但一般不宜将其作为主要腐蚀状态为非均匀腐蚀的底板腐蚀的检测手段。由超声波测厚的原理(见图1)可以知道,超声波传感器发出的脉冲穿过被检物体到达材料的分界面时,脉冲被垂直反射回传感器,通过测定超声波在材料中传播的时间即可确定材料的厚度,而罐底板腐蚀形貌主要是溃疡状的坑腐蚀,腐蚀部位上下表面不平行,超声波不能被反射回发出脉冲的传感器,因而很难检测出腐蚀部位的实际厚度。