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儲罐腐蝕的三種在線無損檢測新技術(shù)

2022-04-01 13:19:42 作者：腐蝕與防護(hù) 來源：腐蝕與防護(hù) 分享至：

儲罐是儲存油品的容器，是石油庫儲運系統(tǒng)的主體設(shè)施之一。長期以來，我國許多在役儲罐不同程度的存在著裂紋、腐蝕等缺陷。加之使用過程中管理不善，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，對在役儲罐進(jìn)行無損檢測具有重要的意義。

儲罐檢測可分為開罐檢測和在線檢測。開罐檢測需要停產(chǎn)、清罐，由檢測人員安全進(jìn)入罐中進(jìn)行檢測，檢查時通常采用傳統(tǒng)的無損檢測方法，包括超聲、磁粉、射線、滲透檢測和超聲測厚等手段。

開罐檢測工期長、成本高，影響生產(chǎn)，因此，合理確定儲罐的檢修周期非常重要，過長和過短的檢修周期都是不合理的。周期過長，儲罐因得不到及時檢修而處于高風(fēng)險之中；而檢修周期過短，會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，儲罐的檢修周期又往往得不到保證，導(dǎo)致儲罐隱患不能及時發(fā)現(xiàn)，影響儲罐的安全運行。

腐蝕是導(dǎo)致鋼制儲罐及其附件損壞的主要原因，因此，泄漏情況和評估腐蝕程度是儲罐檢測的重要內(nèi)容，腐蝕檢測在儲罐檢測中顯得尤為重要。

統(tǒng)計資料顯示，在役儲罐的罐底板是腐蝕最為嚴(yán)重的區(qū)域。在所有已知儲罐的事故中，罐底板腐蝕泄漏導(dǎo)致的事故占20%以上，是儲罐事故的首要原因，因此，加強儲罐底板腐蝕檢測是提高儲罐安全性的重要手段，應(yīng)把儲罐腐蝕檢測、維修的重點放在罐底板上。

儲罐在線檢測可以在不開罐、不停產(chǎn)的情況下實現(xiàn)儲罐底板的安全評估，作為罐底板腐蝕狀況普查和初篩的方法，具有一定的預(yù)測性。通過在線檢測定性評估罐底板結(jié)構(gòu)進(jìn)行完整性分類，列出維修計劃，使企業(yè)可以合理調(diào)配有限的維修資源，延長“好罐”的檢測周期，及時發(fā)現(xiàn)和維修“壞罐”，減少和避免因泄漏造成的環(huán)境污染，降低運維成本，避免誘發(fā)事故造成的損失。

目前，國際上罐底板腐蝕狀況在線檢測技術(shù)主要有聲發(fā)射、導(dǎo)波以及機器人三種技術(shù)。

聲發(fā)射檢測技術(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)象稱為聲發(fā)射，有時也稱應(yīng)力波發(fā)射。

罐底板存在腐蝕缺陷時，強度降低，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。發(fā)生泄漏時，介質(zhì)流動也會產(chǎn)生連續(xù)的聲發(fā)射信號。聲發(fā)射在線檢測儀通過安裝在罐外壁下部的傳感器陣列來接收底板由于腐蝕和泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號，通過分析信號對罐底結(jié)構(gòu)進(jìn)行腐蝕狀況評價。

檢測原理如圖1所示，聲發(fā)射傳感器等距離耦合在儲罐罐壁周圍，被動接收因罐底板腐蝕、泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號。通過傳感器接收到的聲發(fā)射信號的時間間隔來定位聲源，通過分析處理采集到的聲發(fā)射信號來確定罐底板的腐蝕狀況，對罐底板的完整性及安全性進(jìn)行評估。

聲發(fā)射檢測是動態(tài)檢測方法，可以實現(xiàn)對缺陷的實時監(jiān)控，檢測對象是正在發(fā)生的缺陷，無法檢測已經(jīng)形成的缺陷。特點是無需停產(chǎn)、開罐、倒罐、清罐，只需在檢測前關(guān)閉閥門、泵等部件12~24小時，采集2小時的有效數(shù)據(jù)，檢測完成后儲罐可繼續(xù)投入使用；檢測和評價工作相對方便快捷，通過陣列布置的傳感器，即可獲得罐底板腐蝕聲源的活動信息；傳感器安裝部位的涂層需要清除（保溫儲罐需割開少許保溫層），但不會損傷罐壁。目前，聲發(fā)射檢測技術(shù)是儲罐底板在線檢測中應(yīng)用最為廣泛的一種檢測技術(shù)。

超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)

超聲導(dǎo)波是沿著結(jié)構(gòu)長度傳播并被結(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和結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估。在厚度與波長相當(dāng)?shù)陌宀闹袀鞑サ牟ǎQ為板波（又稱平板導(dǎo)波），它主要采用Lamb波進(jìn)行檢測，具有傳播距離遠(yuǎn)、快速便捷、檢測精度不受罐內(nèi)介質(zhì)影響等特點，適合于罐底板和壁板的在線檢測。

罐底板超聲導(dǎo)波檢測的原理如圖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，逐點檢測，獲取多個方向的檢測數(shù)據(jù)，最后通過計算機完成數(shù)據(jù)處理，得到整個罐底板的缺陷分布圖像，從而對罐底板的腐蝕狀況進(jìn)行評價。目前，超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)的應(yīng)用還很少。

機器人檢測技術(shù)

機器人檢測技術(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)無損檢測技術(shù)的自動化作業(yè)，可根據(jù)不同的檢測項目配置不同的檢測單元，對罐底、內(nèi)部罐壁或其他部位進(jìn)行檢測，是其他檢測技術(shù)難以比擬的。

罐底板機器人在線檢測的原理如圖3所示，將機器人通過罐頂人孔放到罐內(nèi)，由罐外機器人控制車進(jìn)行操作，通過遙控方式進(jìn)行罐底板檢測，目前機器人還是采用臍帶繩與控制車實現(xiàn)通訊。

國外已經(jīng)推出數(shù)個型號的機器人產(chǎn)品用于儲罐的在線檢測，可以節(jié)省開罐、清罐所耗費的成本，檢測效率高，經(jīng)濟效益明顯。但也存在以下不足：對罐內(nèi)介質(zhì)有要求，不適合檢測淤積層較厚的原油儲罐；對罐內(nèi)結(jié)構(gòu)有要求，內(nèi)浮頂類型儲罐投放機器人比較困難，內(nèi)部有加熱盤管的儲罐，為避免臍帶纏繞盤管，檢測范圍大為受限；機器人內(nèi)部的電路系統(tǒng)，用于原油、成品油儲罐檢測，安全風(fēng)險較大。

罐底板機器人檢測技術(shù)在國外多家知名石化公司得到成功應(yīng)用。目前，國內(nèi)尚無該技術(shù)的應(yīng)用先例。

在線檢測技術(shù)不需要開罐，檢測效率高，成本低，可對罐底板腐蝕狀況進(jìn)行普查和初篩，為儲罐合理安排開罐檢修周期提供科學(xué)依據(jù)。在我國大型儲罐日益增多、管理任務(wù)日趨繁重的情況下，在線檢測技術(shù)在提高儲罐安全管理、保證儲罐安全運行方面必將發(fā)揮重要作用，隨著在線檢測技術(shù)的日益成熟，其也必將得到更廣泛的推廣應(yīng)用。

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