一文了解儲(chǔ)罐的無(wú)損檢測(cè)

儲(chǔ)罐是儲(chǔ)存油品的容器，是石油庫(kù)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的主體設(shè)施之一。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)許多在役儲(chǔ)罐不同程度的存在著裂紋、腐蝕等缺陷。加之使用過(guò)程中管理不善，致使安全事故頻繁發(fā)生，造成設(shè)備損壞，甚至人員傷亡。因而，對(duì)在役儲(chǔ)罐進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)具有重要的意義。

目前，國(guó)外主要采用聲發(fā)射技術(shù)在線檢測(cè)常壓儲(chǔ)罐罐壁板上的活性缺陷和罐底板上的腐蝕和泄漏信號(hào)，采用漏磁方法定期檢測(cè)罐底板的腐蝕和泄漏，采用超聲檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)罐壁板和頂板。國(guó)內(nèi)對(duì)常壓儲(chǔ)罐的定期檢驗(yàn)近年來(lái)剛剛開(kāi)始，主要采用超聲、磁粉、射線、滲透檢測(cè)和超聲測(cè)厚等手段。國(guó)外現(xiàn)在廣泛采用的聲發(fā)射和漏磁掃查技術(shù)，我國(guó)還沒(méi)有相應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，正處于試驗(yàn)推廣階段。儲(chǔ)罐施工中采用何種檢測(cè)方法是由檢測(cè)缺陷的類(lèi)型、大小、方向和位置以及被檢儲(chǔ)罐構(gòu)件的形狀、大小、焊接部位和材質(zhì)決定的。?儲(chǔ)罐無(wú)損檢測(cè)方法采用原則常壓儲(chǔ)罐主要是利用預(yù)制成型的頂板、壁板和底板在現(xiàn)場(chǎng)組裝后焊接而成。其中頂板和壁板大多采用對(duì)接焊形式，底板大多采用搭接接頭。對(duì)于常壓儲(chǔ)罐底圈和第一圈罐壁的鋼板，當(dāng)厚度≥23mm時(shí)，應(yīng)按ZBJ74003-1988《壓力容器用鋼板超聲波探傷》進(jìn)行檢測(cè)，達(dá)到Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)者為合格。對(duì)于屈服點(diǎn)≤390MPa的鋼板，應(yīng)取鋼板張數(shù)的20%進(jìn)行抽查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)不合格的鋼板時(shí)，應(yīng)逐張檢查；對(duì)于屈服點(diǎn)>390MPa的鋼板，應(yīng)逐張進(jìn)行檢查。罐底焊縫無(wú)損檢測(cè)：

（1）所有底板焊縫應(yīng)采用真空箱法進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)，試驗(yàn)負(fù)壓值≮53kPa，無(wú)滲漏為合格。（2）標(biāo)準(zhǔn)屈服強(qiáng)度＞390MPa的邊緣板對(duì)接焊縫，在根部焊道焊接完畢后，應(yīng)進(jìn)行滲透檢測(cè)，在最后一層焊接完畢后，應(yīng)再次進(jìn)行滲透檢測(cè)或磁粉檢測(cè)。（3）厚度≥10mm的罐底邊緣板，每條對(duì)接焊縫的外端300mm范圍內(nèi)，應(yīng)進(jìn)行射線探傷；厚度＜10mm的罐底邊緣板，每個(gè)焊工施焊的焊縫，應(yīng)按上述方法至少抽查一條。（4）底板三層鋼板重疊部分的搭接接頭焊縫和對(duì)接罐底板的丁字焊縫的根部焊道焊完后，在沿三個(gè)方向各200mm范圍內(nèi)，應(yīng)進(jìn)行滲透檢測(cè)，全部焊完后，應(yīng)進(jìn)行滲透檢測(cè)或磁粉檢測(cè)。（5）磁粉或滲透檢測(cè)應(yīng)符合SY/T0444-1998《常壓鋼制焊接儲(chǔ)罐及管道磁粉檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和SY/T0443-1998《常壓鋼制焊接儲(chǔ)罐及管道滲透檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。

罐壁焊縫無(wú)損檢測(cè)：

（1）對(duì)于縱向焊縫，每一焊工焊接的每種板厚（板厚差≯1mm時(shí)可視為同等厚度），在最初焊接的3m焊縫的任意部位取300mm進(jìn)行射線探傷。以后不考慮焊工人數(shù)，對(duì)每種板厚在每30m焊縫及其尾數(shù)內(nèi)的任意部位取300mm進(jìn)行射線探傷。探傷部位中的25%應(yīng)位于丁字焊縫處，且每臺(tái)罐不少于兩處。（2）對(duì)于環(huán)向?qū)雍缚p，每種板厚（以較薄的板厚為準(zhǔn)），在最初焊接的3m焊縫的任意部位取300mm進(jìn)行射線探傷。以后對(duì)于每種板厚，在每60m焊縫及其尾數(shù)內(nèi)的任意部位取300mm進(jìn)行射線探傷。上述檢查均不考慮焊工人數(shù)。（3）當(dāng)?shù)兹Ρ诎搴穸取?0mm時(shí)，應(yīng)從每條縱向焊縫中任取300mm進(jìn)行射線探傷；當(dāng)板厚10mm≤t≤25mm時(shí)，應(yīng)從每條縱向焊縫中取兩個(gè)300mm進(jìn)行射線探傷，其中一個(gè)應(yīng)靠近底板。（4）厚度25mm≤t≤38mm的各圈壁板，每條縱向焊縫都應(yīng)進(jìn)行射線探傷；厚度>10mm的壁板，全部丁字焊縫均應(yīng)進(jìn)行射線探傷。（5）除丁字焊縫外，可用超聲檢測(cè)代替射線檢測(cè)，但其中20%的部位應(yīng)采用射線檢測(cè)復(fù)驗(yàn)。（6）射線檢測(cè)或超聲檢測(cè)不合格時(shí)，應(yīng)在該探傷長(zhǎng)度的兩端延伸300mm作補(bǔ)充探傷，但缺陷的部位距離底片端部或超聲波檢查部位>75mm時(shí)可不再延伸。如延伸部位的探傷結(jié)果仍不合格時(shí)，應(yīng)繼續(xù)延伸進(jìn)行檢查。（7）射線檢測(cè)應(yīng)按GB/T3323-2005《金屬熔化焊焊接接頭射線照相》的規(guī)定進(jìn)行。并應(yīng)以Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為合格；但對(duì)屈服點(diǎn)>390MPa的鋼，或厚度≥25mm的普通碳素鋼，或厚度≥16mm的低合金鋼的焊縫，合格標(biāo)準(zhǔn)為Ⅱ級(jí)；超聲檢測(cè)應(yīng)按JB1152-1981《鍋爐和鋼制壓力容器對(duì)接焊縫超聲波探傷》的規(guī)定，合格標(biāo)準(zhǔn)為Ⅱ級(jí)。T形接頭罐內(nèi)角焊縫無(wú)損檢測(cè)：

底圈罐壁與罐底的T形接頭的罐內(nèi)角焊縫無(wú)損檢測(cè)：（1）當(dāng)罐底邊緣板厚度≥8mm，且底圈壁板厚度≥16mm，或屈服點(diǎn)>390MPa的任意厚度的鋼板，在罐內(nèi)及罐外角焊縫焊完后，應(yīng)對(duì)罐內(nèi)角焊縫進(jìn)行滲透或磁粉檢測(cè)。在油罐充水試驗(yàn)后，應(yīng)采用同樣方法復(fù)驗(yàn)，探傷要求和標(biāo)準(zhǔn)與底板檢測(cè)相同。（2）屈服點(diǎn)>390MPa的鋼板，罐內(nèi)角焊縫初層焊完后，還應(yīng)進(jìn)行滲透檢測(cè)。

?儲(chǔ)罐在線無(wú)損檢測(cè)技術(shù)儲(chǔ)罐檢測(cè)可分為開(kāi)罐檢測(cè)和在線檢測(cè)。開(kāi)罐檢測(cè)需要停產(chǎn)、清罐，由檢測(cè)人員安全進(jìn)入罐中進(jìn)行檢測(cè)，檢查時(shí)通常采用傳統(tǒng)的無(wú)損檢測(cè)方法。開(kāi)罐檢測(cè)工期長(zhǎng)、成本高，影響生產(chǎn)，因此，合理確定儲(chǔ)罐的檢修周期非常重要，過(guò)長(zhǎng)和過(guò)短的檢修周期都是不合理的。周期過(guò)長(zhǎng)，儲(chǔ)罐因得不到及時(shí)檢修而處于高風(fēng)險(xiǎn)之中；而檢修周期過(guò)短，會(huì)造成不必要的檢修損失，增加生產(chǎn)成本。而由于生產(chǎn)原因，儲(chǔ)罐的檢修周期又往往得不到保證，導(dǎo)致儲(chǔ)罐隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，影響儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行。腐蝕是導(dǎo)致鋼制儲(chǔ)罐及其附件損壞的主要原因，因此，泄漏情況和評(píng)估腐蝕程度是儲(chǔ)罐檢測(cè)的重要內(nèi)容，腐蝕檢測(cè)在儲(chǔ)罐檢測(cè)中顯得尤為重要。統(tǒng)計(jì)資料顯示，在役儲(chǔ)罐的罐底板是腐蝕最為嚴(yán)重的區(qū)域。在所有已知儲(chǔ)罐的事故中，罐底板腐蝕泄漏導(dǎo)致的事故占20%以上，是儲(chǔ)罐事故的首要原因，因此，加強(qiáng)儲(chǔ)罐底板腐蝕檢測(cè)是提高儲(chǔ)罐安全性的重要手段，應(yīng)把儲(chǔ)罐腐蝕檢測(cè)、維修的重點(diǎn)放在罐底板上。儲(chǔ)罐在線檢測(cè)可以在不開(kāi)罐、不停產(chǎn)的情況下實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)罐底板的安全評(píng)估，作為罐底板腐蝕狀況普查和初篩的方法，具有一定的預(yù)測(cè)性。通過(guò)在線檢測(cè)定性評(píng)估罐底板結(jié)構(gòu)進(jìn)行完整性分類(lèi)，列出維修計(jì)劃，使企業(yè)可以合理調(diào)配有限的維修資源，延長(zhǎng)“好罐”的檢測(cè)周期，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和維修“壞罐”，減少和避免因泄漏造成的環(huán)境污染，降低運(yùn)維成本，避免誘發(fā)事故造成的損失。目前，國(guó)際上罐底板腐蝕狀況在線檢測(cè)技術(shù)主要有聲發(fā)射、導(dǎo)波以及機(jī)器人三種技術(shù)。聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)

材料中局域源快速釋放能量產(chǎn)生瞬態(tài)彈性波的現(xiàn)象稱(chēng)為聲發(fā)射，有時(shí)也稱(chēng)應(yīng)力波發(fā)射。罐底板存在腐蝕缺陷時(shí)，強(qiáng)度降低，在液位壓力作用下產(chǎn)生局部微小變形，導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)物的剝離和脫落，產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)。發(fā)生泄漏時(shí)，介質(zhì)流動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生連續(xù)的聲發(fā)射信號(hào)。聲發(fā)射在線檢測(cè)儀通過(guò)安裝在罐外壁下部的傳感器陣列來(lái)接收底板由于腐蝕和泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)，通過(guò)分析信號(hào)對(duì)罐底結(jié)構(gòu)進(jìn)行腐蝕狀況評(píng)價(jià)。檢測(cè)原理如圖1所示，聲發(fā)射傳感器等距離耦合在儲(chǔ)罐罐壁周?chē)?，被?dòng)接收因罐底板腐蝕、泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)。通過(guò)傳感器接收到的聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)間間隔來(lái)定位聲源，通過(guò)分析處理采集到的聲發(fā)射信號(hào)來(lái)確定罐底板的腐蝕狀況，對(duì)罐底板的完整性及安全性進(jìn)行評(píng)估。

聲發(fā)射檢測(cè)是動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的實(shí)時(shí)監(jiān)控，檢測(cè)對(duì)象是正在發(fā)生的缺陷，無(wú)法檢測(cè)已經(jīng)形成的缺陷。特點(diǎn)是無(wú)需停產(chǎn)、開(kāi)罐、倒罐、清罐，只需在檢測(cè)前關(guān)閉閥門(mén)、泵等部件12~24小時(shí)，采集2小時(shí)的有效數(shù)據(jù)，檢測(cè)完成后儲(chǔ)罐可繼續(xù)投入使用；檢測(cè)和評(píng)價(jià)工作相對(duì)方便快捷，通過(guò)陣列布置的傳感器，即可獲得罐底板腐蝕聲源的活動(dòng)信息；傳感器安裝部位的涂層需要清除（保溫儲(chǔ)罐需割開(kāi)少許保溫層），但不會(huì)損傷罐壁。目前，聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)是儲(chǔ)罐底板在線檢測(cè)中應(yīng)用最為廣泛的一種檢測(cè)技術(shù)。超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)

超聲導(dǎo)波是沿著結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度傳播并被結(jié)構(gòu)幾何邊界導(dǎo)向約束的彈性波，常用于板中缺陷檢測(cè)和結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)估。在厚度與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)陌宀闹袀鞑サ牟ǎQ(chēng)為板波（又稱(chēng)平板導(dǎo)波），它主要采用Lamb波進(jìn)行檢測(cè)，具有傳播距離遠(yuǎn)、快速便捷、檢測(cè)精度不受罐內(nèi)介質(zhì)影響等特點(diǎn)，適合于罐底板和壁板的在線檢測(cè)。罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)的原理如圖2所示，安裝在罐底外露邊緣板上的探頭激發(fā)Lamb波，并接收底板缺陷返回的反射波，通過(guò)分析處理反射波獲得罐底板的腐蝕狀況。沿罐底邊緣板一周改變探頭的位置，逐點(diǎn)檢測(cè)，獲取多個(gè)方向的檢測(cè)數(shù)據(jù)，最后通過(guò)計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)處理，得到整個(gè)罐底板的缺陷分布圖像，從而對(duì)罐底板的腐蝕狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。目前，超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用還很少。機(jī)器人檢測(cè)技術(shù)

機(jī)器人檢測(cè)技術(shù)集成了現(xiàn)代控制理論、防爆隔離技術(shù)、可視化技術(shù)、罐底板檢測(cè)的超聲技術(shù)、漏磁技術(shù)等多種技術(shù)手段，可視為傳統(tǒng)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的自動(dòng)化作業(yè)，可根據(jù)不同的檢測(cè)項(xiàng)目配置不同的檢測(cè)單元，對(duì)罐底、內(nèi)部罐壁或其他部位進(jìn)行檢測(cè)，是其他檢測(cè)技術(shù)難以比擬的。罐底板機(jī)器人在線檢測(cè)的原理如圖3所示，將機(jī)器人通過(guò)罐頂人孔放到罐內(nèi)，由罐外機(jī)器人控制車(chē)進(jìn)行操作，通過(guò)遙控方式進(jìn)行罐底板檢測(cè)，目前機(jī)器人還是采用臍帶繩與控制車(chē)實(shí)現(xiàn)通訊。國(guó)外已經(jīng)推出數(shù)個(gè)型號(hào)的機(jī)器人產(chǎn)品用于儲(chǔ)罐的在線檢測(cè)，可以節(jié)省開(kāi)罐、清罐所耗費(fèi)的成本，檢測(cè)效率高，經(jīng)濟(jì)效益明顯。但也存在以下不足：對(duì)罐內(nèi)介質(zhì)有要求，不適合檢測(cè)淤積層較厚的原油儲(chǔ)罐；對(duì)罐內(nèi)結(jié)構(gòu)有要求，內(nèi)浮頂類(lèi)型儲(chǔ)罐投放機(jī)器人比較困難，內(nèi)部有加熱盤(pán)管的儲(chǔ)罐，為避免臍帶纏繞盤(pán)管，檢測(cè)范圍大為受限；機(jī)器人內(nèi)部的電路系統(tǒng)，用于原油、成品油儲(chǔ)罐檢測(cè)，安全風(fēng)險(xiǎn)