大型常压储罐漏磁检测及其完整性评价_王学平.pdf

-33-技术交流中国化工装备大型常压储罐漏磁检测及其完整性评价王学平 牟龙龙 （甘肃省特种设备检验检测研究院，兰州730314）摘 要：介绍了常压储罐检测的基本方法，对完整性检测的技术手段做出研究对比，建立以漏磁检测为主要内容的完整性评价体系，通过常规检查、底板漏磁检测、超声波测厚、剩余寿命计算等技术手段，建立常压储罐完整性评价体系，并通过一个实例，对一台常压储罐进行完整性评价，根据完整性评价等级，确定检验周期，科学地判断和评价常压储罐的运行风险和管理风险。关键词：常压储罐 完整性 漏磁检测1 概述常压储罐是石油炼化行业的重要储存设备之一，其内主要储存易燃、易爆、有毒的化工类介质。若一旦发生重大安全事故，将会带来巨大的经济损失和人员伤亡，并产生不良的结果影 响1。一方面，由于我国法律法规并未强制要求对常压储罐检验检测，实际检验率较低，多数常压储罐在投入使用后未进行过有效检验，存在一定的安全隐患；另一方面，企业为了方便管理，大多数常压储罐的检验周期都是一致的，并未对常压储罐进行有重点、有针对性的维护管理和检验检测。通过对储罐进行完整性评价，可以有效的降低企业管理风险与运行风险，根据综合评价结果，对储罐的风险级别进行划分，风险级别较高的储罐应缩短其检验周期，制定相应的监控措施，对风险级别较低的储罐应将检验周期适当延长，提高在役常压储罐的安全可靠性和经济效益，最终实现储罐的完整性评价2。2 完整性检测完整性测试作为设备完整性评估的主要组成部分之一，利用各项无损测试手段来判断设备中可能出现的隐患，并以此来作为下一个设备完整性评估的基础;内容主要分为日常与全面的检测状况、储罐在线监测、以及储罐开罐检测等主要方式3。日常与全面检查主要通过使用单位的日常保养记录和全面检查表作为评判依据;目前，声发射测试是对常压罐最普遍的在线测试方式，主要涉及对罐护墙板和罐底板的测试，其中罐护墙板主要是热活性较高，而罐底板产生锈蚀和泄露的几率也较高；开罐检测，指的是使用单位在停产的情形下，将常压储罐内部清空，并通过置换、清洗后，进行检测，无损检测方法主要以漏磁检测为主，其余辅助检测项目有真空试漏、磁表 1 常压储罐常规检测手段对比表检测方法检测时机检测能力检测覆盖率缺陷表征检测精度检测效率漏磁检测开罐罐底板高定量高高声发射检测在线罐底板整体100%定性中高真空试漏开罐底板焊接接头所有焊接接头定性高低超声测厚开罐局部罐底板低定量高低磁粉/渗透开罐局部罐底板低定性中低超声检测开罐局部罐底板低定性底低-34-技术交流中国化工装备粉检测、渗透检测等方法1。一般情况下，常压储罐一部分在线检测，一部分开罐检测。由于各检测方法、检测时机、检测能力、检测覆盖率、缺陷覆盖率、缺陷表征、检测精度、检测效率均不同4，常用检测手段对比表如表1所示：上述的六种检测方法，声发射检测属于动态检测，其余检测方法都属于静态检测；在完整性检测方法中，单一的检测方法无法预期的检测要求，多数情况下，需要在多种检测方法的配合下来完成；根据常压储罐的使用情况和多次检验经验，储罐底板的失效概率远大于壁板的失效概率。因此，在检测过程中，储罐底板是重点检测对象之一，漏磁检测也是开罐检测中最直接最有效的检测方法，建立以底板漏磁检测为主要内容的完整性评价体系，具有重要的实用价值。3 漏磁检测在常压储罐检测中的应用目前，常压储罐底板的检测方法，通常以漏磁检测和声发射检测为主要检测方法，磁粉检测、渗透检测等常规检测方法用来作为局部补充检测。漏磁检测相比其他检测手段，有覆盖率高、准确度高、效率高等检测优点，作为一种有效、可靠的检测方法，在常压储罐检测中中应用越来越广泛5-6。空气的磁导率远远低于铁磁性材料的磁导率，如果在铁磁性材料上存在不连续、裂纹等情况，会使得磁感应线优先穿过磁导率高的储罐底板，这就造成另一部分磁感应线从缺陷周围绕过，形成严重畸变的磁感应线。漏磁检测过程中，利用一定的励磁方法对储罐底板进行磁化处理，若储罐底板表面相对光滑，内部没有缺陷，磁通线将会全部通过底板；当储罐底板出现锈蚀、裂缝等问题时，将导致缺陷内及周围的相邻区磁导率减少，磁阻也明显增加，进而使得缺陷周围的磁场出现畸变，因此一些磁力线将漏出底板的内部、外部或表面，从而产生漏磁现象7。利用观测分析与检测漏磁场的变化规律来找到储罐底板的主要缺陷，对其缺陷部位加以分析处理从而实现了无损检测与评价的目的。漏磁检测原理如图1所示：图 1 漏磁测试原理4 常压储罐完整性评价正常运行过程中的常压储罐，经常会由于各种原因产生失效问题。以某石化公司常压储罐为检测对象，漏磁检测为主要无损检测手段，对其进行完整性评价。常压储罐基本参数表如表2所示：表 2 常压储罐基本参数表容器规格(mm)（直径高）2000020036公称容积(m3)5000主体材质Q235B材料厚度(mm)顶板：6材料厚度(mm)壁板：14/12/11/10/9/7/6材料厚度(mm)底板：12/84.1 常规检查常规检查是主要包括常压储罐的宏观检查以及安全附件及其仪表的有效性审查，对检验检测人员的要求较高。根据实际常规检查情况，现将常压储罐的完整性分成四个等级1：完整性级。储罐本体及其附件状态未见异常，未发现缺陷或者存在轻度安全范围的缺陷，不影响储罐的安全生产运行；完整性级。储罐本体及其附件存在一定的缺陷，已经影响到储罐的安全生产运行，需要进行整改，整改合格后可以继续使用；-35-技术交流中国化工装备完整性级。储罐本体及其附件存在较大的缺陷，缺陷扩展或恶化的概率较大，必须需要专业技术人员进行检测和整改，整改合格后，制定监控措施，并按监控措施执行；完整性级。储罐本体及其附件存在严重的缺陷，已经严重影响其安全生产运行，需要立即停止使用。对该储罐进行常规检查后发现以下5个问题：（1）罐底泄露信号管漏油；（2）混泥土基础承台破损;（3）浮顶漆层脱落；（4）泡沫挡板锈蚀；（5）盘梯护栏有锈蚀。经过综合分析，储罐本体及附件存在一定程度的缺陷，已经影响到储罐的正常安全生产运行，现场缺陷需要进行整改，缺陷修复完成后，无恶化可能，可以继续使用。所以该常压储罐常规检查项目完整性评价为级。4.2 漏磁检测漏磁检测参考标准有无损检测常压金属储罐漏磁检测方法JB/T 10765-2007、常压立式储罐定期检验规范DB 62/T 2497-2014、承压设备无损检测NB/T47013-2015。在罐底板清理干净、底板非金属涂层厚度小于6mm的前提下，进行漏磁检测，以边缘环板为重点扫查对象，以此来了解储罐罐底的腐蚀情况。经过整体分析评价，由于漏磁检测给出的是缺陷当量，将罐底板腐蚀当量划分为四个等级1：（1）腐蚀当量完整性级:罐底板未见局部腐蚀迹象，检测过程中，未发现腐蚀当量超过20%的区域，罐底板完整性好，可以继续运行一个检验周期；（2）腐蚀当量完整性级:罐底板存在不明显的局部腐蚀迹象，检测过程中，未发现腐蚀当量超过40%的区域，罐底板完整性较好，可以继续运行至下一个检验周期；（3）腐蚀当量完整性级:罐底板存在较为明显的局部腐蚀迹象，检测过程中，未发现腐蚀当量超过60%的区域，罐底板完整性较差，需要进行必要维修并监控使用；（4）腐蚀当量完整性级:罐底板存在严重的局部腐蚀或泄露的迹象，当发现腐蚀当量超过60%的区域时，应该立即停止使用。储罐底板漏磁检测示意图如图2所示：图 2 常压储罐底板漏磁检测示意图对该常压储罐5块边缘环板和5块中幅横板进行底板扫查，扫查结果如表3所示：表 3 缺陷底板编号与最大腐蚀当量对应表底板编号最大缺陷腐蚀当量漏磁检测评价等级R238.6%级R338.3%级R438.1%级R538.0%级R738.5%级3-233.9%级4-335.0%级5-238.3%级6-137.8%级7-235.5%级扫描结果显示中幅板与边缘板中最大腐蚀当量为板厚的38.6%，罐底板存在不明显的局部腐蚀迹象，未发现腐蚀当量超过40%的检测区域，-36-技术交流中国化工装备罐底板腐蚀当量完整性较好，可以继续运行至下一个检验周期，漏磁检测腐蚀当量完整性评价等级为级。4.3 储罐板材测厚根据常压立式圆筒形钢制焊接储罐维护检修规程SHS 01012-2004的相关要求，对常压储罐壁板及底板厚度进行检测。用超声波测厚仪检查底板、壁板及顶板的厚度，当底板、壁板及顶板的腐蚀量超过规定值时应该进行修补或者更 换8。其中，规定允许值如下表4所示：表 4 常压储罐板材坑蚀允许值板材厚度(mm)允许坑深（mm）51.862.272.582.893.2103.5124.1144.8名义厚度与实测最小厚度对应表如表5所示：表 5 名义厚度与实测最小厚度对应表板材位置名义厚度（mm）实测最小厚度（mm）顶板6.05.52底板中幅板8.07.59底板边缘板12.011.61壁板7.05.85壁板9.07.27壁板10.09.30壁板11.010.52壁板12.011.74壁板14.013.16根据SHS 01012-2004规定，当底板、壁板及顶板坑蚀超过表4中规定值时，应进行修补或更换，此常压储罐底板、壁板及顶板坑蚀均在表4允许范围内，壁厚检测情况完全符合标准规定。4.4 腐蚀剩余寿命计算常压储罐服役时间：9年；储罐底板公称厚度：中幅板8mm，边缘板12mm；通过测厚数据显示，中幅板中测得的最大腐蚀当量为板厚的38.3%；边缘板中测得的最大腐蚀当量为板厚的38.6%；罐底中幅板最大年腐蚀速率最大损失金属厚度/服役年限838.3%90.334mm/年；罐底边缘板最大年腐蚀速率最大损失金属厚度/服役年限1238.6%90.515mm/年；漏磁扫描结果显示，未发现腐蚀当量超过厚度40%的底板，不需要修补；本次检验结束后：罐底中幅板剩余的最小壁厚=8（138.3）4.93mm；罐底边缘板剩余的最小壁厚=12（138.6）7.36mm；根据API653-2009的规定，罐底最小允许厚度参照表如表6所示，最小允许厚度取下次检验时罐底的最小剩余壁厚为 0.1in，即2.54mm。表 6 罐底板最小允许厚度下次检验时的最小储罐罐底板厚度in储罐罐底/基础设计0.1储罐罐底/基础设计没有探测和防止罐底板渗漏的设施0.05储罐罐底/基础设计有探测和防止罐底板渗漏的设施0.05采用储罐罐底加强衬里的措施，厚度0.05in至下一次检验前的最大允许腐蚀量最小剩余厚度最小允许厚度罐底中幅板最大允许腐蚀量最小剩余壁厚最小允许壁厚4.932.542.39mm；罐底边缘板最大允许腐蚀量最小剩余壁-37-技术交流中国化工装备厚最小允许壁厚7.362.544.82mm；罐底中幅板最长检验周期最大允许腐蚀量/最大年腐蚀速率2.390.3347.1年；罐底边缘板最长检验周期最大允许腐蚀量/最大年腐蚀速率4.820.5159.3年；罐底板最长检验周期取二者中的较小者，则罐底板最长检验周期为7.0年。4.5 评价结论对该常压储罐进行了常规检查、底板漏磁检测、超声波测厚、剩余寿命计算等项目，得出相应的检测数据，并对结果分别进行了完整性评价分析，进一步确定该常压储罐的缺陷情况，常规检查中，此储罐完整性评级等级为级；底板漏磁检测过程中，储罐完整性评价等级为级；超声波测厚中，各部分检测结果符合相关规定要求。因此，储罐完整性等级取最薄弱环节为主要评判依据，所以此储罐完整性评价等级为级，风险等级较低，其本体及附件存在轻度安全范围的缺陷，缺陷部位修复完成后，不影响储罐的安全生产运行。5 结束语常压储罐作为化工行业的重要设备之一，漏磁检测方法是目前对常压储罐底板腐蚀状况评价最经济有效的无损检测手段；通过完整性评价的分析，对常压储罐的风险进行较为准确的识别，并参考测厚数据对剩余寿命进行计算，确定常压储罐的完整性评价等级，根据腐蚀剩余寿命计算，确定其检验周期，科学地常压储罐进行安全性评价，以降低其运行风险和管理风险。参考文献1 马洲.常压储罐完整性评价研究D.西安石油大学,2016.2 赵彦修,陈彦泽,邢述.含腐蚀减薄缺陷的常压储罐合于使用评价J.化工机械,2020,47(05):679-682.3