在役常压储罐常见损伤模式及检测方法分析

在役常压储罐常见损伤模式及检测方法分析

于永亮韩天宇高廷岩

1概述

常压储罐主要用于储存石油化工行业原料、成品、及中间产品，广泛应用于油田、炼油、化工、储运等行业。我国目前已建设了宁波市镇海、舟山市岙山、青岛市黄岛和大连港湾等4个国家石油储备基地，另外江苏省仪征市、连云港市等地也开始了相应的基地建设，单体容积为5万~15万的大型储罐的使用越来越多，常压储罐的安全性和经济性越来越受到国家和企业的关注。为保障常压储罐的安全运行，如何有效判断常压储罐失效机理，以常压储罐的主要损伤模式为出发点来开展检验检测工作，有效减少和避免储罐本体缺陷导致的安全生产事故显得尤为重要。

2主要损伤模式分析

2.1外部腐蚀

常压储罐外部腐蚀主要包括大气腐蚀、保温层下腐蚀（CUI）及储罐底板土壤侧腐蚀。对于碳钢和低合金钢表现为腐蚀减薄，腐蚀发生在-12℃~120℃温度范围内，在50℃~93℃区间，易发生严重的腐蚀。同时储罐腐蚀还受基础建造形式、罐底防水结构完整性、基础排水状况等因素影响。

2.2内部腐蚀和劣化

常压储罐的内部腐蚀主要取决于介质腐蚀性、挥发性、颗粒度、主体材料、进出料速度等因素。储罐内的气相空间可能含有硫化氢气体、水蒸气、氧气或者多种易腐蚀气体的混合物，所以容易造成腐蚀；液相空间的腐蚀是由于酸式盐、硫化氢及其它硫化物、沉积在罐底的污水等。内部腐蚀一般发生在介质进出罐部位（冲蚀）、壁板液面波动处（因干湿状况频繁交替导致沉积物的积聚）、罐内靠近底部的壁板、储罐底板、储罐顶部空间或罐顶。呈现损伤形式一般有点蚀、局部减薄、冲刷腐蚀等。

2.3焊接缺陷

由于焊接工艺控制不严格，施焊质量差，重视程度不高等多重原因，焊缝也是储罐质量的薄弱环节，常压储罐焊接缺陷一般包括咬边、未焊透、夹渣、错边、气孔、裂纹等。

2.4原始制造缺陷

在石化企业管理过程中，传统观念认为常压储罐发生事故的可能性比压力容器、压力管道等承压类特种设备要小很多，所以在常压储罐建造、修理、改造过程中容易产生疏于管理、施工不规范、质量控制不到位的现象，使部分储罐特别是早期建造的储罐，在建造过程中就存在一些缺陷。常见制造缺陷的主要包括母材机械损伤、储罐变形、焊缝布置不当、裂纹等。

3检测方法及有效性分析

目前，针对腐蚀和焊缝缺陷的检测方法主要分为两类，一类为超声检测、磁粉检测、渗透检测等常规无损检测手段，另一类为漏磁检测、声发射检测、导波检测等无损检测新技术。

3.1漏磁检测技术

在常压储罐检测中，漏磁检测技术主要用于发现储罐母材中存在的局部腐蚀、机械损伤、裂纹等缺陷。漏磁检测技术应用于常压储罐检测中优点和局限如下：

1）漏磁检测不仅能够发现材料表面及近表面缺陷，还可以发现被测工件背面腐蚀坑等缺陷，具有较强的穿透能力；

2）与输送的介质无关，对检测环境的要求很低，不需要对表面进行打磨处理，也可带防腐层检测，即使表面有少量的结蜡、油垢、锈蚀等也不会对检测造成影响；

3）对于存在腐蚀缺陷的储罐，漏磁检测比超声波测厚方法更有效，覆盖面更广；

4)漏磁检测技术无法对非铁磁性材料罐体进行检测，罐体表面存在的铁削、油泥、固态介质残留等对检测影响较大，需要对储罐进行清理；

5）当储罐母材厚度较大时，由于激励磁场强度的限制检测灵敏度会随着母材厚度的增大而降低。

3.2声发射检测技术

常压储罐底板声发射检测技术，检测过程中检测仪器通过声发射源的特征参数分析，以时差分析或区域分析的方法确定缺陷位置，在此基础上制定科学有效的常压储罐维修计划。声发射技术在常压储罐检测中的应用优缺点如下：

1）检测可在线实施，

2）储罐不需开罐，减少倒空、置换、清理成本及停产损失，避免因储罐内介质处理造成的环境影响；

3）可判断出罐底的腐蚀状态和是否泄漏，结合相关标准确定腐蚀缺陷严重级别，为储罐群维修计划提供科学依据；

4）不能精确定位缺陷的位置，无法对存在的缺陷进行量化；

5）检测外部条件要求高，易受储罐附近噪音影响；

6）声发射源信号的分析和解释需要具有熟练的检测经验。

3.3高频导波检测技术

高频导波检测以探头放置点位发射点，对材料进行面性及扇形扩散扫描，利用回波的特点分析材料中存在的缺陷。其特点是可以在较小的检测区域对周围一定范围进行扫查。在储罐不开罐的情况下，可沿储罐外侧的边缘板对储罐内部的底板进行检测，检测效率较高，适用于在役储罐底板、壁板及顶板的腐蚀、裂纹等缺陷检测。

3.4焊缝真空检漏

储罐焊缝真空检漏是利用真空箱进行的焊缝泄漏测试，透过真空箱上的玻璃观察真空箱里的状况，如果在焊缝位置出现气泡就表明存在泄露。其主要特点包括：

1）储罐焊缝真空检漏操作简单；

2）有泄漏点出现时，产生现象比较直观；

3）对罐底焊缝渗漏缺陷的检测可靠性高。

4常压储罐定期检验手段

由于目前我国常压储罐检测管理体系不健全，没有明确的标准规定储罐检验的方式和内容。根据企业常压储罐检测的实际需要，常压储罐定期检验分为停工开罐检验和在役检验两种类别。

4.1常压储罐停工开罐检验手段

在储罐停工期间，检测人员可以进入储罐进行检测，根据常压储罐常见失效模式采用多种检测方法组合。首先利用目视检测方法进行宏观检查，检查储罐整体结构布局、焊缝表面质量、储罐附件、表面腐蚀状况等；再采用超声波测厚的方法，对易产生冲蚀、垢下腐蚀、液位波动的部位进行测厚，确定壁厚减薄状况；对于铁磁性材料可以使用漏磁检测方法对储罐底板进行全面扫查，更直观的获得底板腐蚀状况；对焊接缺陷的检测，可采用磁粉检测、渗透检测、真空检漏等方法进行。

4.2常压储罐在线检验

因生产运行或在大修停车时储存剩余介质的需要，有些常压储罐受条件限制，难以清空储罐进行停车检验，这时可以采用在线检测方法来完成常压储罐在役检验工作。该方法主要采用以声发射检测为主的评价方法，辅以常规的超声测厚、目视检测等手段，当声发射检测发现底板腐蚀程度较严重或对声发射检测的结果有怀疑时，可以采用超声导波检测方法进行复验，从而在不开罐的情况下有效的确定储罐运行状况，保障储罐安全运行。

5结束语

目前，常压储罐检测工作在我国已经越来越受企业重视，所应用的无损检测技术也日渐成熟，但对储罐全面检验时的整体评价技术和手段还不够健全。由于各种检测方法的特点不同，所以只有针对储罐的损伤机理，将常规检测方法和无损检测新技术结合使用，才能达到高效、保质的完成储罐检验工作，保证储罐完整可靠的运行。

参考文献

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[2]赵彦修等，大型储罐检测标准对比分析[J].油气储运，2010，29(12):929-932．

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