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儲罐腐蝕的三種在線無損檢測新技術

2022-07-11 16:15:37 作者：阿潔來源：設備管理與防腐分享至：

儲罐是儲存油品的容器，是石油庫儲運系統的主體設施之一。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生，造成設備損壞，甚至人員傷亡。因而，對在役儲罐進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、清罐，由檢測人員安全進入罐中進行檢測，檢查時通常采用傳統的無損檢測方法，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，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，增加生產成本。而由于生產原因，儲罐的檢修周期又往往得不到保證，導致儲罐隱患不能及時發現，影響儲罐的安全運行。

腐蝕是導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容，腐蝕檢測在儲罐檢測中顯得尤為重要。

統計資料顯示，在役儲罐的罐底板是腐蝕最為嚴重的區域。在所有已知儲罐的事故中，罐底板腐蝕泄漏導致的事故占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、不停產的情況下實現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，具有一定的預測性。通過在線檢測定性評估罐底板結構進行完整性分類，列出維修計劃，使企業可以合理調配有限的維修資源，延長“好罐”的檢測周期，及時發現和維修“壞罐”，減少和避免因泄漏造成的環境污染，降低運維成本，避免誘發事故造成的損失。

目前，國際上罐底板腐蝕狀況在線檢測技術主要有聲發射、導波以及機器人三種技術。

聲發射檢測技術

材料中局域源快速釋放能量產生瞬態彈性波的現象稱為聲發射，有時也稱應力波發射。

罐底板存在腐蝕缺陷時，強度降低，在液位壓力作用下產生局部微小變形，導致腐蝕產物的剝離和脫落，產生聲發射信號。發生泄漏時，介質流動也會產生連續的聲發射信號。聲發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生的聲發射信號，通過分析信號對罐底結構進行腐蝕狀況評價。

檢測原理如圖1所示，聲發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、泄漏產生的聲發射信號。通過傳感器接收到的聲發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行評估。

聲發射檢測是動態檢測方法，可以實現對缺陷的實時監控，檢測對象是正在發生的缺陷，無法檢測已經形成的缺陷。特點是無需停產、開罐、倒罐、清罐，只需在檢測前關閉閥門、泵等部件12~24小時，采集2小時的有效數據，檢測完成后儲罐可繼續投入使用；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，聲發射檢測技術是儲罐底板在線檢測中應用最為廣泛的一種檢測技術。

超聲導波檢測技術

超聲導波是沿著結構長度傳播并被結構幾何邊界導向約束的彈性波，常用于板中缺陷檢測和結構狀態評估。在厚度與波長相當的板材中傳播的波，稱為板波（又稱平板導波），它主要采用Lamb波進行檢測，具有傳播距離遠、快速便捷、檢測精度不受罐內介質影響等特點，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據，最后通過計算機完成數據處理，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行評價。目前，超聲導波檢測技術的應用還很少。

機器人檢測技術

機器人檢測技術集成了現代控制理論、防爆隔離技術、可視化技術、罐底板檢測的超聲技術、漏磁技術等多種技術手段，可視為傳統無損檢測技術的自動化作業，可根據不同的檢測項目配置不同的檢測單元，對罐底、內部罐壁或其他部位進行檢測，是其他檢測技術難以比擬的。

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，由罐外機器人控制車進行操作，通過遙控方式進行罐底板檢測，目前機器人還是采用臍帶繩與控制車實現通訊。

國外已經推出數個型號的機器人產品用于儲罐的在線檢測，可以節省開罐、清罐所耗費的成本，檢測效率高，經濟效益明顯。但也存在以下不足：對罐內介質有要求，不適合檢測淤積層較厚的原油儲罐；對罐內結構有要求，內浮頂類型儲罐投放機器人比較困難，內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；機器人內部的電路系統，用于原油、成品油儲罐檢測，安全風險較大。

罐底板機器人檢測技術在國外多家知名石化公司得到成功應用。目前，國內尚無該技術的應用先例。

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

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