大型常壓儲罐的無損檢測技術(shù)

大型常壓儲罐的無損檢測技術(shù)易燃易爆液體作為原料或產(chǎn)品普遍存在于化工生產(chǎn)過程中，大部分化工企業(yè)普遍分布著或大或小的易燃易爆液體LPG罐車|槽車|儲罐區(qū)。如石油、石化及化工生產(chǎn)企業(yè)的石腦油、原油、乙醇、甲醇、汽油和丙酮等臥式液化氣儲罐區(qū)；倉儲企業(yè)的石油庫和危險化學品（例如硫酸）倉庫等儲罐區(qū)。常壓臥式液化氣儲罐在原油和化學危險品的儲存和輸送過程中發(fā)揮著不可替代的作用，隨著石油工業(yè)的發(fā)展，儲罐的應用也不斷地增長，各國政府都在積極擴大石油儲備庫，加大石油儲備量，我國政府也在會同相關(guān)大企業(yè)在沿海地區(qū)建立一批10萬m的常壓原油液化石油氣儲罐，提高戰(zhàn)略石油儲量，保障我國能源和化工原料的需求。由于易燃易爆液體儲存構(gòu)成危險源的臨界量為20t,因此上述儲罐區(qū)一般都屬于重大危險源，必須重點進行安全管理。目前，國內(nèi)石油、化工、航空、港口等企業(yè)擁有的5000m以上的大型儲油罐數(shù)量在2萬臺以上。常壓液化氣體儲罐（立式）的失效形式主要為罐壁板的強度失效和罐底板的腐蝕泄漏失效，不僅危害安全生產(chǎn)，而且嚴重污染環(huán)境。常壓儲罐一般為立式圓筒形鋼制焊接容器，為了確保安全使用，美國API653規(guī)定，每5a（年）至少進行一次運行中常壓液化氣體儲罐的外部宏觀檢查。若不知道腐蝕速率，超聲測厚在線檢測周期為5a；知道腐蝕速率后，超聲測厚在線檢測周期應根據(jù)實際計算而定，但最長才15a。底板檢測周期應根據(jù)實際計算確定，但最長才20a。國內(nèi)按照國務院頒布的《危險品化學安全管理條例》要求，必須對化學危險品臥式液化氣儲罐進行定期檢驗，但目前具體年限和檢驗規(guī)則還沒有明確的要求；SY/T592標準規(guī)定，新建儲罐第一次檢測修理期限才10a,以后檢驗周期為5~7a。我國GBJ128?1990《立式圓筒形鋼制焊接油罐施工及驗收規(guī)范》、SY/T5921—2000（立式圓筒形鋼制焊接原油罐修理規(guī)程》和美國API653｛油罐檢驗、修理、改造和重建》等標準對常壓液化氣儲罐的材料、預制、組裝、焊接、檢驗和修理等方面都有嚴格要求。制造儲罐所采用的材料主要有碳鋼和不銹鋼，國內(nèi)目前使用的材料主要是碳鋼，按SH3046—1992（（石油化工立式圓筒形鋼制焊接液化氣體儲罐設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，允許使用的碳鋼牌號有Q235一AF，Q235A，20R，16Mn和16MnR等。目前國外主要采用聲發(fā)射技術(shù)在線檢測常壓儲罐罐壁板上的活性缺陷和罐底板上的腐蝕和泄漏信號，采用漏磁方法定期檢測罐底板的腐蝕和泄漏，用超聲檢測技術(shù)檢測罐壁板和頂板。國內(nèi)對常壓罐的定期檢驗近年來剛剛開始，主要采用超聲、磁粉、射線、滲透檢測和超聲測厚等手段。國外現(xiàn)在廣泛采用的聲發(fā)射和漏磁掃查技術(shù)，我國還沒有相應的檢測標準及規(guī)范，正處于試驗推廣階段。1制造和安裝過程中采用的無損檢測技術(shù)常壓儲罐主要是利用預制成型的頂板、壁板和底板在現(xiàn)場組裝后焊接而成。其中頂板和壁板大多采用對接焊形式，底板大多采用搭接接頭。對于常壓儲罐底圈和第一圈罐壁的鋼板，當厚度＞23mm時，應按ZBJ74003—1988（（壓力容器用鋼板超聲波探傷》進行檢測，達到III級標準者為合格。對于屈服點＜390MPa的鋼板，應取鋼板張數(shù)的20%進行抽查，當發(fā)現(xiàn)不合格的鋼板時，應逐張檢查；對于屈服點＞390MPa的鋼板，應逐張進行檢查。1.1罐底焊縫的無損檢測要點（1）所有罐底板焊縫（圖1）應采用真空箱法進行嚴密性試驗，試驗負壓卡53kPa，無滲漏為合格。⑵厚度＞10mm的罐底邊緣板，每條對接焊縫的外端300mm范圍內(nèi)，應進行射線探傷；厚度為6?9mm的罐底邊緣板，每個焊工施焊的焊縫，應按上述方法至少抽查一條。屈服點＞390MPa的邊緣板的對接焊縫，在根部焊道焊接完畢后，應進行滲透探傷；在最后一層焊接完后，應該進行滲透或磁粉檢測。底板三層鋼板重疊部分的搭接接頭焊縫和對接罐底的丁字焊縫的根部焊道焊完后，在沿三個方向各200mm范圍內(nèi)，應進行滲透探傷，全部焊完后，應進行滲透或磁粉探傷。磁粉和滲透探傷應符合SY/T0444—1998《常壓鋼制焊接儲罐及管道磁粉檢測技術(shù)標準》和SY/T0443—1998((常壓鋼制焊接儲罐及管道滲透檢測技術(shù)標準》。1.2罐壁焊縫的無損檢測要點對于縱向焊縫，每一焊工焊接的每種板厚(板厚差才1mm時可視為同等厚度)，在最初焊接的3m焊縫的任意部位取300mm進行射線探傷。以后不考慮焊工人數(shù)，對每種板厚在每30m焊縫及其尾數(shù)內(nèi)的任意部位取300mm進行射線探傷。探傷部位中的25％應位于丁字焊縫處，且每臺罐不少于兩處。對于環(huán)向?qū)雍缚p，每種板厚(以較薄的板厚為準)，在最初焊接的3m焊縫的任意部位取300mm進行射線探傷。以后對于每種板厚，在每60m焊縫及其尾數(shù)內(nèi)的任意部位取300mm進行射線探傷。上述檢查均不考慮焊工人數(shù)。⑶當?shù)兹Ρ诎搴穸热?0mm時，應從每條縱向焊縫中任取300mm進行射線探傷；當板厚10mm＜t三25mm時，應從每條縱向焊縫中取兩個300mm進行射線探傷，其中一個應靠近底板。⑷厚度25mm＜t＜38mm的各圈壁板，每條縱向焊縫都應進行射線探傷;厚度＞10mm的壁板，全部丁字焊縫均應進行射線探傷。除丁字焊縫外，可用超聲波探傷代替射線探傷，但其中20％的部位應采用射線探傷復驗。射線探傷或超聲波探傷不合格時，應在該探傷長度的兩端延伸300mm作補充探傷，但缺陷的部位距離底片端部或超聲波檢查部位＞75mm時可不再延伸。如延伸部位的探傷結(jié)果仍不合格時，應繼續(xù)延伸進行檢查。射線探傷應按GB3323—1987((鋼熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級》的規(guī)定進行?并應以III級標準為合格。但對屈服點＞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。合格標準為II級；超聲波探傷應按JB1152—1981((鍋爐和鋼制壓力容器對接焊縫超聲波探傷》的規(guī)定，合格標準為II級。1.3底圈罐壁與罐底的T形接頭的罐內(nèi)角焊縫無損檢測要點（1）屈服點＞390MPa的鋼板，罐內(nèi)角焊縫初層焊完后，還應進行滲透探傷。⑵當罐底邊緣板厚度＞8mm,且底圈壁板厚度＞16mm,或屈服點＞390MPa的任意厚度的鋼板，在罐內(nèi)及罐外角焊縫焊完后，應對罐內(nèi)角焊縫進行滲透或磁粉探傷。在油罐充水試驗后，應采用同樣方法復驗，探傷要求和標準與底板檢測相同。2定期檢驗中采用的無損檢測技術(shù)為了保證儲罐罐壁和底板不發(fā)生泄漏，對儲罐進行定期檢測很有必要，目前主要采用例行檢查、在線檢測和開罐檢測三種形式。例行檢查是通過目視的方法，直觀地檢查儲罐是否有結(jié)構(gòu)損壞；在線檢測是指無需停產(chǎn)情況下進行的檢測，主要采用宏觀檢測、超聲波測厚和聲發(fā)射檢測方法；開罐檢測需要儲罐停用、倒料、打開并置換清冼，使檢測人員進入罐中進行的各項檢測，主要采用漏磁、超聲、射線、磁粉和滲透檢測等方法2.1漏磁檢測在停產(chǎn)開罐的條件下，對每塊罐底板用漏磁檢測法進行100％檢測，可以比較精確地檢測罐底板整體腐蝕情況。漏磁法主要用于檢測腐蝕等體積性缺陷，包括罐底板上表面和背面的腐蝕狀況。檢測時需要利用合適的標定板對儀器進行標定。并將罐底板清理干凈，作好標識，按一定的順序進行檢測。漏磁檢測可對罐底板除焊縫以外的部位進行100％檢測，檢測結(jié)果按照剩余厚度以不同的顏色顯示檢測結(jié)果比較直觀。2.2聲發(fā)射檢測應用聲發(fā)射方法在線檢測常壓液化氣儲罐主要有兩種模式，一種是將頻率為100?400kHz聲發(fā)射傳感器均勻布置在罐壁板上，采用三角定位來確定聲發(fā)射源的位置，根據(jù)聲發(fā)射信號的特征參數(shù)和波形來判斷罐壁板上的活性缺陷和泄漏；第二種是將頻率為30?60kHz的低頻傳感器等距離布置在罐底板邊緣（圖2a）,采用圓周上的任意三個探頭進行定位，同樣根據(jù)聲發(fā)射信號的特征參數(shù)和波形來檢測罐底板腐蝕的嚴重程度和泄漏。為了進行在線聲發(fā)射檢測，應提前一段時間把儲罐內(nèi)儲存介質(zhì)的液位降下來，在進行檢測時再把介質(zhì)液位升上去，分別在85％，95％和100％液位進行保壓，用聲發(fā)射儀全程采集聲發(fā)射數(shù)據(jù)，分析升壓和保壓過程中采集到的聲發(fā)射信號，對罐壁和罐底是否存在泄漏、潛在泄漏或腐蝕損傷作出判斷，并確定其位置（圖2b）。通過對罐壁或罐頂?shù)穆暟l(fā)射源部位進行超聲波測厚，最終對儲罐的完整性作出綜合評價，確定開罐檢測的時間。該檢測方法需要檢測人員接受較

好的培訓并具備大量現(xiàn)場檢測經(jīng)驗，但檢測效率較高。2.3超聲檢測罐壁底圈板承受的壓力高，成形條件較差，焊縫處易產(chǎn)生缺陷，所以在定期檢驗中一般對罐壁底圈板的縱焊縫和環(huán)焊縫進行20%的超聲抽查。對于不銹鋼材料的儲罐底板也需采用超聲波掃查方法進行檢測。在檢測過程中，要根據(jù)底板的厚度加工標定試塊，并選擇合適的超聲波探頭。一般8?10mm厚的底板可選擇2.0MHz的K1斜探頭和2.0MHz的雙晶直探頭。(.胡罕面定檢thl走世(.胡罕面定檢thl走世圖2儲罐底板聲發(fā)射探％f；」灣及們弓的它仕~處憧*60%?~處憧*60%?Utt?4O%JK11^20%e圈3擁底板漏磁檢測給果闇2.4滲透檢測對儲罐接管管口部位、罐底板所有焊縫(含與罐壁連接的角焊縫)、最下一圈壁板內(nèi)表面所有焊縫和外觀檢驗發(fā)現(xiàn)有懷疑的焊縫均需進行滲透檢測。滲透檢測可以較靈敏地檢出泄漏和裂紋等表面缺陷．有效控制儲罐的安全質(zhì)量。3結(jié)論(1)聲發(fā)射檢測應用于儲罐的在線檢測，可對罐底是否存在泄漏或潛在泄漏作出一定的判斷并對其進行定位；對罐壁上可能存在的活性缺陷和泄漏源進行檢測和定位。通過對常壓儲罐的聲發(fā)射在線檢測可以對罐壁和罐底板的腐蝕嚴重程度和泄漏作出判斷，并確定其位置，結(jié)合罐壁或罐頂