趙永濤 武壯,2

(1.中國(guó)石油安全環(huán)保技術(shù)研究院 北京 102206； 2.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 北京 102200)

0 引言

隨著 “四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略的提出，近年來我國(guó)建設(shè)了大批大型石油儲(chǔ)備基地。為確保石油庫的安全運(yùn)行，需要定期對(duì)油罐及其附屬設(shè)備進(jìn)行檢修。據(jù)悉，儲(chǔ)罐的安全失效大多是因?yàn)楦g造成的，且儲(chǔ)罐底板腐蝕最為嚴(yán)重。目前常用的對(duì)儲(chǔ)罐底板腐蝕情況檢測(cè)的方法有：超聲測(cè)厚檢測(cè)、超聲導(dǎo)波檢測(cè)、遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)、漏磁檢測(cè)和聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)[1]。根據(jù)《立式圓筒形鋼制焊接油罐操作維護(hù)修理規(guī)程》(SY/T 5921—2017)有關(guān)規(guī)定：邊緣板腐蝕平均減薄量不大于原設(shè)計(jì)板厚度的15%；中幅板的平均減薄量不大于原設(shè)計(jì)板厚度的20%；點(diǎn)蝕的最大深度不大于原設(shè)計(jì)板厚度的40%；當(dāng)腐蝕深度超過以上規(guī)定的、腐蝕面積大于一塊被檢測(cè)板的50%，且在整塊板上呈現(xiàn)分散分布時(shí)，宜更換整塊鋼板，面積小于50%時(shí)，應(yīng)考慮補(bǔ)板或局部更換新板。

本文主要對(duì)比分析了漏磁檢測(cè)和超聲測(cè)厚檢測(cè)，并結(jié)合應(yīng)用情況，給出了一種綜合應(yīng)用兩種檢測(cè)的維修決策方法。

1 漏磁檢測(cè)和超聲測(cè)厚檢測(cè)原理

1.1 漏磁檢測(cè)原理

漏磁檢測(cè)是目前應(yīng)用十分廣泛的一種缺陷無損檢測(cè)技術(shù)，通過檢測(cè)磁化后鐵磁材料中磁場(chǎng)的變化來檢測(cè)缺陷。如果儲(chǔ)罐底板表面以及底板內(nèi)部材料完好無損，則生成的磁感線將會(huì)被約束在底板內(nèi)部，不會(huì)被檢測(cè)探頭檢測(cè)到信號(hào)，如圖1所示。如果儲(chǔ)罐底板存在明顯缺陷，缺陷處導(dǎo)磁性能會(huì)明顯下降，磁感線則會(huì)在缺陷處發(fā)生偏移，從而被檢測(cè)探頭檢測(cè)到，如圖2所示，然后對(duì)檢測(cè)到信號(hào)進(jìn)行處理，就能夠準(zhǔn)確判斷出缺陷的位置、深度等信息[2]。

圖1 漏磁檢測(cè)原理(無缺陷)

1.2 超聲測(cè)厚檢測(cè)原理

超聲測(cè)厚檢測(cè)是通過精準(zhǔn)測(cè)量超聲波在儲(chǔ)罐底板傳播的時(shí)間來達(dá)到測(cè)厚的目的。超聲探頭發(fā)出的超聲波脈沖信號(hào)穿過儲(chǔ)罐底板，當(dāng)達(dá)到底板下表面時(shí)會(huì)被反射回來。若底板材料均勻，聲波傳播速度恒定，通過檢測(cè)整個(gè)過程經(jīng)歷的時(shí)間便可精確測(cè)量底板的厚度[3]，如圖3所示。

圖2 漏磁檢測(cè)原理(有缺陷)

圖3 超聲檢測(cè)原理

2 漏磁和超聲檢測(cè)結(jié)果及問題

本文針對(duì)某油庫罐區(qū)1#儲(chǔ)罐進(jìn)行檢測(cè)分析，并有針對(duì)性地運(yùn)用了漏磁和超聲測(cè)厚檢測(cè)兩種方法。儲(chǔ)罐運(yùn)行年限將近20 a，大小為5 000 m3，中幅板厚度為8 mm，邊緣板厚度為10 mm，材料為Q235A。

2.1 漏磁檢測(cè)結(jié)果及問題

此次檢測(cè)使用的是由中國(guó)石油集團(tuán)安全環(huán)保技術(shù)研究院自主研發(fā)的漏磁掃描檢測(cè)儀，儀器實(shí)物如圖4所示，軟件處理界面如圖5所示。

圖4 漏磁檢測(cè)掃描儀

通過采用漏磁檢測(cè)及評(píng)價(jià)技術(shù)，對(duì)該5 000 m3儲(chǔ)罐底板進(jìn)行了全面的檢測(cè)和評(píng)估分析，此儲(chǔ)罐底板共計(jì)57塊，瀝青玻璃纖維防腐層基本完全失效，底板腐蝕嚴(yán)重。有14塊底板存在壁減大于20%且小于40%腐蝕缺陷，腐蝕面積大于被檢測(cè)底板的50%。有4塊底板存在壁減大于40%且小于60%的坑蝕，漏磁掃描結(jié)果圖如圖6所示，編號(hào)4-5號(hào)板腐蝕缺陷彩色帶圖如圖7所示。

圖5 軟件處理界面

淺灰色為≥20%且<40%缺陷；深灰色為≥40%且<60%缺陷

圖7 編號(hào)4-5號(hào)板腐蝕缺陷彩色帶圖

儲(chǔ)罐底板具有良好的導(dǎo)磁性能，利用漏磁檢測(cè)技術(shù)可顯著提高檢測(cè)效率。但在提高檢測(cè)效率的同時(shí)，檢測(cè)精度上的把握還需要考究，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)問題：

(1)儲(chǔ)罐底板清理不徹底，在底板銜接處或其他難以清理的地方殘留有鐵屑，由于漏磁掃描儀具有強(qiáng)磁力，這些鐵屑很容易粘附在儀器下表面，對(duì)內(nèi)部磁感線造成影響，形成偽缺陷。

(2)由于儲(chǔ)罐使用年限較長(zhǎng)，底板發(fā)生不均勻沉降，且有些底板在安裝時(shí)就存在局部凸起，造成檢測(cè)結(jié)果會(huì)出現(xiàn)較大誤差。現(xiàn)場(chǎng)利用水平儀對(duì)儲(chǔ)罐底板沉降情況進(jìn)行粗略檢測(cè)，在考慮初始設(shè)計(jì)因素下，不均勻沉降仍然很嚴(yán)重。

(3)雖然可以從掃描色帶圖及波形圖中看出儲(chǔ)罐底板的腐蝕情況及位置，但給出數(shù)據(jù)的精確度不是很高。

(4)儲(chǔ)罐底板并不都是規(guī)則矩形，邊緣處為不規(guī)則梯形，如圖6中9-7號(hào)板，這種形狀的底板在檢測(cè)過程中部分區(qū)域是無法檢測(cè)的。

(5)員工在操作漏磁檢測(cè)儀進(jìn)行掃描時(shí)，行進(jìn)的速度過快或速度不均等因素也會(huì)對(duì)結(jié)果造成一定影響。

2.2 超聲測(cè)厚檢測(cè)結(jié)果及問題

超聲測(cè)厚檢測(cè)具有很高的精準(zhǔn)度，利用超聲測(cè)厚儀對(duì)儲(chǔ)罐底板進(jìn)行復(fù)檢，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)如圖8所示，檢測(cè)結(jié)果如圖9所示。

圖8 超聲測(cè)厚檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)

淺灰色為≥20%且<40%缺陷；深灰色為≥40%且<60%缺陷

超聲測(cè)厚檢測(cè)能夠精準(zhǔn)測(cè)量小范圍內(nèi)儲(chǔ)罐底板厚度，但在應(yīng)用檢測(cè)時(shí)主要存在以下幾個(gè)問題：

(1)儲(chǔ)罐底板表面覆有防腐層，檢測(cè)前需要清除。且底板表面銹蝕嚴(yán)重，需要用砂紙、磨片等工具進(jìn)行打磨，以降低表面粗糙度。

(2)由于檢測(cè)時(shí)無法打開儲(chǔ)罐底板，底板背面可能存在大量不均勻腐蝕坑或表面銹蝕。這就會(huì)造成聲波衰減，顯示的數(shù)據(jù)出現(xiàn)不規(guī)則波動(dòng)，甚至無讀數(shù)。 所以應(yīng)該采取多次、多點(diǎn)測(cè)量。

(3)利用耦合劑來保證探頭與待測(cè)表面的完美接觸，根據(jù)待測(cè)表面的粗糙度、待測(cè)材料以及環(huán)境溫度等的不同，應(yīng)該選擇不同類型的耦合劑。

3 結(jié)果分析及結(jié)論

通過對(duì)比漏磁檢測(cè)與超聲檢測(cè)的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)兩者有非常高的對(duì)應(yīng)關(guān)系。結(jié)果顯示，該5 000 m3儲(chǔ)罐底板防腐層已基本完全失效，且腐蝕非常嚴(yán)重。從整體來看，邊緣板腐蝕最嚴(yán)重，中幅板中外圍較內(nèi)圈腐蝕更嚴(yán)重，這主要是因?yàn)橛晁约暗叵滤臐B入導(dǎo)致加速腐蝕。漏磁檢測(cè)高效全面，但精準(zhǔn)度稍差，且有些邊緣位置無法檢測(cè)。超聲測(cè)厚檢測(cè)精準(zhǔn)，但只能針對(duì)某點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。

在決策儲(chǔ)罐底板是否需要維修而進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)該綜合采用漏磁檢測(cè)和超聲測(cè)厚檢測(cè)方法。先采用漏磁檢測(cè)，能夠高效全面地得到底板腐蝕的整體情況，大大地節(jié)省人力。再利用超聲檢測(cè)對(duì)漏磁檢測(cè)顯示嚴(yán)重處進(jìn)行復(fù)檢，得到具體且精確的局部腐蝕情況。