Q∕SY 1485-2012 立式圆筒形钢制焊接储罐在线检测及评价技术规范

1、Q/SY中国石油球气翻飼企业标准Q/SY 14852012立式圆筒形钢制焊接储罐在线检测及评价技术规范Technical specification for in-service inspection and evaluationof the vertical cylindrical steel welded storage tanks2012-07-03 发布2012-09-01 实施中国石油天然气集团公司发布Q/SY 14852012I目 次 TOC o 1-5 h z litfW IDl籠i2规范性引用文件1术语和定义1一艘$ 21 人员22 23翻2检测技术选择 2 HYPERLINK

2、 l bookmark15 o Current Document 1罐底板检测22罐壁检测25.3罐顶检测36适用条件31声发射检测32超声平板导波 3超声扫描爬行器 3 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 4机器人 3检测流程31收集储罐信息32翻4 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 3现场恢复6检测评价71点、则72声发射检测评价7超声平板导波检测评价78.4超声扫描爬行器检测评价78.5机器人检测评价7检测报告7附录A （资料性附录）在线检测技术 8附录B （规范性附录）储罐基本资料记录表1

3、2附录C （规范性附录）罐底板声发射检测记录表13附录D （规范性附录）超声平板导波检测记录表14附录E （规范性附录）罐底板机器人检测记录表15Q/SY 14852012 TOC o 1-5 h z 附录F （规范性附录）罐底板声发射信号检测结果评价16附录G （资料性附录）机器人检测数据的极值分析18附录H （资料性附录）检测报告格式 21Q/SY 14852012Q/SY 14852012本标准按照GB/T 1. 12009标准化T作导则 第1部分：标准的结构和编写给出的规则 起草。本标准由中国石油天然气集团公司标准化委员会天然气与管道专业标准化技术委员会提出并 归口。本标准起草单位：管

4、道分公司、西部管道分公司、中国石油天然气管道局天津设计院、大庆石化 分公司、西南油气田分公司。本标准主要起草人：王维斌、康叶伟、林明春、冯展军、夏智富、杨文洪、姜海斌、安龙虎、刘 润昌。立式圆筒形钢制焊接储罐在线检测及评价技术规范1范围本标准规定了声发射技术、超声平板导波技术、超声爬行器技术和机器人技术在储罐底板、壁板 与罐顶在线检测应用中的技术要求、检测流程和评价方法。本标准适用于公称容积为15X l()4m3及以下且介质为液体的常压立式岡筒形钢制焊接储罐。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件.仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新

5、版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 12604. 1无损检测术语超声检测GB/T 12604.4无损检测术语声发射检测JB/T 4730. 3承压设备无损检测 第3部分：超声检测JB/T 4730. 1()承压设备无损检测 第W部分：衍射时差法超声检测JB/T 9212无损检测常压钢质储罐焊缝超声检测方法SY/T 0407涂装前钢材表面预处理规范SY/T 5921立式_筒形钢制焊接油罐操作维护修理规程3术语和定义GB/T 12604. 1和GB/T 12604. 4确立的以及下列术语和定义适用于本文件。1外边缘板 external annular plate罐壁角焊缝之外的底板外伸

6、部分。3. 2储罐在线检测 tank in-service inspection在储罐生产运行工况下实施的检测。3.3护卫传感器 guard sensor辅助罐底板声发射检测传感器进行干扰声信号排除的传感器。3. 4超声平板导波检测 ultrasonic planar guided wave inspection利用超声平板导波在材料表面或者内部传播过程中发生的与材料特征相关的特性变化来推断材料 特征的检测。3. 5机器人检测 robotic inspection在一定应用场合下，采用具有特定功能传感器的机器人对被测对象实施的检验测试过程。Q/SY 14852012 Q/SY 14852012

7、 4般要求1人员检测人员应拥有企业主管部门认可的检测技术资格证明，且只能从事检测资格所界定的检测 工作。4.2 安全检测过程中应满足如下安全要求:a)b)c)对检测过程各环节开展危险性分析，识别可能的风险并制定应急措施。 带电设备在更换部件或者传感器时必须完全切断电源。在易燃易爆介质里使用的仪器必须具有防爆功能。4.3检测在线检测应为开罐检修周期的动态调整提供支持，检测实施的要求包括：在线检测技术的选用应综合考虑技术实施的成本和评价结果类型，宜优先选择定性评价 技术。新建储罐第一次在线检测宜在运行7年9年内实施。未实施过在线检测的在役储罐，宜在距最近一次大修后的4年6年内实施在线检测。实施过在

8、线检测的储罐，应根据在线检测结果以及其他信息确定下一次检测周期。5检测技术选择5. 1罐底板检测1. 1适用的技术类型可采用声发射、超声平板导波与机器人技术，各技术的介绍参见附录A。5. 1.2技术选用5. 1.2. 1 定性检测定性检测应采用声发射技术对储罐底板进行整体状态定性评价。5. 1. 2. 2定量/半定量检测对于内径大于或等于3()m的储罐，宜采用机器人和超声平板导波技术配合进行底板定量检测. 机器人重点检测罐底中幅板部分，超声平板导波技术重点检测储罐边缘板部分，综合两种技术的检测 结果进行底板评价；对于内径小于3()m的储罐，宜采用超声平板导波技术进行罐底板半定量检测。5. 2罐

9、壁检测5.2.1适用的技术类型可采用超声平板导波技术与超声扫描爬行器技术。5. 2.2技术选用宜采用超声扫描爬行器定量检测或者超声平板导波技术半定量检测，可根据实际情况组合使用。5. 3罐顶检测5.3.1适用的技术类型可采用超声平板导波技术与超声扫描爬行器技术。3. 2技术选用应依据储罐类型确定技术类型：a）固定顶储罐宜采用超声扫描爬行器定量检测。b）浮顶储罐可采用超声扫描爬行器定量检测或者超声平板导波技术半定量检测，宜结合使用。 6适用条件1声发射检测声发射检测应具备下列条件：a）罐内液位应不低于最高设计液位的85%。b）周围环境噪声小于50dB,风力小于3级，非雨雪天气。6. 2超声平板导

10、波2. 1罐底板检测外边缘板应具备下列条件：a）宽度不小于50mm。b）表面干净、平整，无涂层、无结垢及焊接飞溅物。6.2.2罐壁检测探头安装部位应平整，无保温层、无涂层、无结垢及焊接飞溅物。6.3超声扫描爬行器被检部位表面应平整、干净，无凸出障碍物，且无保温层。6.4机器人储罐应具备下列条件：a）罐顶人孔或者透光孔直径不小于500mm。b）检测部位不存在影响机器人运行的障碍物。c）储罐内液位高度不小于3m。7检测流程7.1收集储罐信息检测前应收集储罐相关的基本信息与维护资料.进行现场考察，并按表B. 1的要求整理汇总。储罐信息应包括：a）竣工图纸。b）历次检测与检验记录及报告等资料。c）修理

11、或改造的记录与文件。d）生产运行相关记录。7.2检测1声发射检测2. 1. 1检测前准备检测前准备工作包括：a）罐内介质静置12h以上。b）关闭储罐所有进出管阀门和其他干扰检测的装置，如搅拌器、加热设施等。1.2传感器安装点确定7. 2.1. 2.1 安装高度检测传感器应布置在距边缘板0. 2m1. 0m高度的储罐外壁板上，各传感器高度应一致。 拱顶储罐宜增设护卫传感器，各护卫传感器安装高度应一致，放置在储罐外壁上且高于检测传感 器1. 5m3m的位置处。1.2.2 安装间距传感器沿罐壁周向成等间距分布，间距不宜大于13m,不同容积的储罐采用的传感器数量可按 表1确定。拱顶储罐用护卫传感器数量

12、不应少于检测传感器数量的1/2,宜与检测传感器数量一致。表1不同内径的储罐推荐的传感器数量储罐内径m传感器数量12. 0314. 5 16. 5519. 023. 0727. 029. 0937. 041. 01244. 046. 01557. 061. 01878. 082. 02195. 0102. 0277. 2. 1. 3安装位置表面处理以传感器安装高度和间距确定的安装点为中心，取直径10cm的圆形区域作为传感器安装位置， 安装位置应除锈，达到SY/T 0407中规定的St3 T.具除锈质量等级。安装位置附近有障碍物.可向 两侧平移5cm1 Ocm避开障碍物。1.4传感器安装传感器表面

13、应均匀涂抹耦合剂，并通过专用夹具固定在罐壁安装位置处。7. 2. 1. 5检测系统调试用与罐壁成3()的铅芯在距传感器中心5cm的周围折断.模拟声发射信号，每个传感器试验多 次，连续采集到5个幅度均为85dB以上的信号，方可进行数据采集。铅芯应选用直径0.3mm的2H 或者直径h以上。检测信息按附录C的格式记录。7. 2. 2超声平板导波检测7. 2. 2. 1检测前准备检测前准备工作包括：检测探头布置部位表面除锈，应达到SY/T 0407中规定的St3工具除锈质量等级。选用具有良好透声性、易清洗、无毒无害的材料作为耦合剂，将传感器耦合在被检部位上。进行传感器探头校正，检查仪器各部件连接状态。

14、检测区域编号。7. 2. 2. 2数据采集罐底板检测时，通过超声平板导波探头遍历储罐外边缘板的方式实现罐底板数据采集；罐壁检测 时.依据导波有效传播距离确定探头布置位置，实现检测区域的全面数据采集。检测数据按附录D 的格式记录。7.2.3超声扫描爬行器检测1检测前准备根据罐壁或罐顶板材的规格和焊缝分布情况，以进油管为基准按顺时针方向对检测部位区域进行 划分并编号。7. 2. 3. 2探头选择板材腐蚀检测应依据JB/T 4730. 3的规定选择检测探头.焊缝A型脉冲反射式超声检测应依据 JB/T 9212的规定选择检测探头，焊缝衍射时差超声检测应依据JB/T 4730. 1()的规定选择检测探头

15、。7. 2. 3. 3探头校准板材腐蚀检测应依据JB/T 4730. 3的规定实施探头校准，焊缝A型脉冲反射式超声检测应依据 JB/T 9212的规定实施探头校准，焊缝衍射时差超声检测应依据JB/T 4730. 1()的规定实施探头校准。7. 2. 3. 4爬行器安装设置爬行器工作参数，将爬行器吸附到被检测部位。7. 2. 3. 5数据采集驱动爬行器对检测区域进行数据采集。7. 2.4机器人检测1检测前准备检测前准备工作包括：a）对储罐介质进行材料安全数据评估.根据评估结果选择机器人设备。b）对罐顶荷载评估，必要时搭建脚手架辅助分散罐顶压力。c）预备吊装机器人的起重设备。d）固定顶储罐应在人孔

16、或者透光孔的上方搭建一个3m x3m的支撑平台.用于机器人的下放 操作。7. 2. 4. 2导航传感器布置在距罐底板0.6m的储罐外壁板上沿罐周长均匀布置6个导航传感器。如果罐壁有保温层.应将 放置传感器处的保温层拆除。7. 2. 4. 3机器人状态检查检查并确认机器人各部件设置正确、工作状态正常。7. 2. 4. 4机器人下放操作用起重设备将机器人吊装到罐顶或者罐顶支撑平台.通过专用的三角架将机器人逐渐下放到储罐 底板上。7. 2. 4. 5数据采集打开机器人本体上的导航用信号发生装置.通过远程控制平台遥控机器人运动.并进行罐底板厚 度扫描检测。检测完成后按附录E的规定整理测厚扫描信息。7.

17、 2. 4. 6机器人回收与清洗按下列顺序进行机器人回收与清洗：a）控制机器人运行到罐顶人孔下方.将本体上的导航用信号发生装置折叠起来。b）切断机器人的一切电源。c）通过三角架将机器人吊到罐顶，并用起重设备下放到地面。d）拆除罐外壁的导航用传感器。e）选择合适的场地清洗机器人。7. 3现场恢复检测完毕后，应对工作现场实施恢复，包括临时设施的拆除、储罐处理部位恢复、废弃物的回收 与处理。8检测评价1 总则应按照相应的检测评价方法对检测数据进行分析处理，做出检测评价结论，出具检测报告。 8.2声发射检测评价对罐底声发射数据进行分析处理，确定罐底板泄漏可能性级别和声源活度级别，对罐底板整体状 况进行

18、评价，具体见附录F。8.3超声平板导波检测评价对检测探头接收的缺欠回波信息分析处理.确定缺陷位置、缺陷大小、缺陷类型信息，依据 SY/T 5921的规定进行评价，给出检测结论。8.4超声扫描爬行器检测评价板材腐蚀检测应依据JB/T 4730. 3的规定进行缺陷测定，依据SY/T 5921的规定进行评价；板 材焊缝检测应按超声类型依据JB/T 9212或JB/T 4730. 1（）的规定进行缺陷测定，依据SY/T 5921的 规定进行评价。8.5机器人检测评价应用机器人检测获得的底板剩余厚度值.进行如下评价：a）统计罐底板厚度数据，给出罐底板平均腐蚀减薄量。b）采用极值分析方法预测罐底板的最大腐

19、蚀深度.计算罐底板剩余寿命。极值分析方法参见 附录G。9检测报告检测报告编制格式参见附录H,应包括以下内容：a）储罐基本情况。b）检测内容。c）执行标准。d）检测方法。e）检测设备。f）检测结论。g）检测单位、检测日期。h）检测人员、报告编制和审核人员名单。附录 A （资料性附录） 在线检测技术A. 1声发射技术A. 1. 1罐底板声发射在线检测原理声发射（AE，Acoustic Emission）是一种常见的物理现象，是来自于材料内部由于突然释放应 变能而形成的一种弹性应力波。大多数材料变形以及断裂时都会产生声发射现象。储罐在载荷变化时，罐底板腐蚀减薄区产生变形引起的腐蚀层脱落与开裂，以及泄

20、漏产生的湍流 声等都会产生声发射现象。通过按一定阵列固定布置在储罐外壁上的换能器（传感器）接收来自罐底 板“声源”的信号，应用专门的软硬件对这些信息进行数据采集与分析处理，即可判断罐底板的损伤 状态，该技术的检测原理如图A. 1所示。图A. 1罐底板声发射在线检测原理图A. 1.2技术优点储罐底板声发射在线检测技术优点如下：a）声发射检测技术是一种动态无损检测技术。这一特点决定了声发射检测技术具有实时、在线 的特性，从而为其迅速发展和广泛应用提供了有力的保证。b）声发射检测技术是一种整体检测技术。通过按一定阵列布置少量固定不动的传感器.声发 射仪就可获得被检对象中声源的活动信息，并可大致地确定

21、声源的位置，这为实际检测和 评价工作带来了极大的方便。A. 1.3技术的不足声发射技术利用材料的声发射现象进行状态评价，该技术只能定性地对储罐的活性缺陷严重程度 进行评价，不能定量评价储罐的缺陷，对于大量储罐的检测而言，只是一种非常高效的快速筛选 方法。A. 1. 4应用情况声发射技术应用于大型常压金属储罐底板缺陷检测的研究始于2()世纪8()年代，目前是应用最为 广泛的储罐在线检测技术之一，但是，国际上不同单位在该技术具体的应用上存在一定差异，迫切需 要相关标准的制定与完善。A.2超声平板导波技术A. 2. 1 在线检测原理导波是由于声波在材料中的不连续交界面间产生多次往复反射，并进一步产生

22、复杂的干涉和几何 弥散而形成的，主要分为_柱体中的导波以及板中的SH波、SV波、兰姆波(Lamb)等。储罐底板超声平板导波检测利用布置在储罐外边缘板处的导波探头向底板激发特定类型的导波， 并接受底板缺陷反射的回波，通过对回波信号的分析处理实现底板缺陷的检测，其检测原理如图A.2 所示。罐壁中幅板图A. 2储罐底板超声平板导波检测原理图罐壁或者罐顶检测与罐底板检测原理类似.只是导波探头布置于被检测部位一端，实现局部区域 的检测。A. 2. 2技术优点相对于传统的超声波技术，超声平板导波技术无需进行逐点扫描就可以得到被测对象的大部分甚 至全部的缺陷信息，而且检测速度快.检测成本低，是一种半定量的评

23、价技术。A. 2. 3技术不足由于板材搭接焊缝对导波信号的衰减较大.因此超声平板导波技术不适合大型储罐底板的高精度 检测。A. 2.4技术发展状况超声平板导波在储罐底板检测中的应用研究大约始于2（世纪9（）年代，经过多年发展.目前一些 单位能够提供大型储罐边缘板的检测服务，可以实现边缘板径向Im范围的高分辨率检测。A. 3机器人在线检测技术A. 3. 1罐底板机器人在线检测原理储罐底板机器人在线检测的原理如图A.3所示.检测时将机器人从罐顶人孔放置到储罐底板上， 机器人自身携带特殊的非接触式超声测厚传感器，通过在底板上不断运动实现罐底板检测。检测期间 机器人的整个运动过程由罐外的操作控制车（或

24、者操作平台）远程遥控，控制平台与机器人的通信信 息由脐带缆绳传输。此外，机器人运动时不断发射特殊的声信号，布置在储罐外壁的传感器接受这些 信号，控制平台利用时差定位原理计算各定位传感器收到信号的时差，最终确定机器人在罐内的位 置，从而使得机器人可以定量地给出缺陷的具体位置以及相应的腐蚀深度信息，实现罐底板的定量在 线检测。图A. 3机器人系统在线检测原理图A. 3.2技术优点机器人在线检测技术能够对储罐底板腐蚀状况进行定量评价，是常规超声技术的半自动式作业， 具有如下优点：a）检测周期短、环保、成本低、结果可靠。b）可对底板进行密集的超声测厚扫描.每4. 06mm检测8个数据点。c）不需要完全

25、扫描整个罐底板，只需检测罐底板的部分区域，通过采用极值分析技术就可以可 靠地推断出整个罐底板的最大腐蚀深度情况。d）不破坏罐底板涂层，同时可清除罐底板上的淤泥。A. 3.3技术不足技术不足如下:a)b)c)检测时需要用起重设备将机器人放置到罐顶，某些情况下需要搭脚手架。罐底板凸凹变形对检测具有一定影响。罐底板一些区域无法检测，例如加热盘管支架部位、中央排水管支架部位以及高度低于机器 人高度的设施部位，如进出油管附近、正对量油管下端的罐底板部位。A. 3.4全球应用情况储罐底板机器人在线检测技术最早始于2(世纪9()年代的美国，经过2()多年的发展.该技术已 经被美国(Exxonmobil，Do

26、w)、荷兰(Shell)、英国(BP)、德国、加拿大等国的著名石化公司验 证，得到石油行业的认可并开始大量应用，截止201()年欧美地区检测的储罐数量达11()()余座，被检 储罐类型有固定顶、外浮顶、内浮顶.涉及的介质类型有水、原油、汽油、柴油、燃油、化学品等。附录B（规范性附录）储罐基本资料记录表表B. 1规定了储罐基本信息记录格式。表B. 1储罐基本信息表业主：地理位置：编号：投产时间：制造单位：在役年限：设计单位：设计标准：直径：容积：介质类型：介质温度：地基类型：罐底板厚度，mm：罐底板材料：罐底板涂层情况：底板焊接方式：罐顶类型：罐壁高度：阴极保护情况：加热器结构：液位计类型：上次

27、检修时间：上次检修类型：上次检测结论：储罐结构图：储罐外观图：周围环境描述：i己录人员：记录日期：附录C（规范性附录）罐底板声发射检测记录表表C. 1规定了储罐底板声发射在线检测信息记录格式。表C. 1罐底板声发射检测记录表检测方式仪器型号探头型号检测信号频段固定方式信号采样率前置放大器型号耦合剂配置文件名称数据文件名称传感器布局图：备注：记录人员：记录日期：附录D（规范性附录）超声平板导波检测记录表表D. 1规定了储罐超声平板导波检测信息记录格式。表D. 1超声平板导波检测记录表区域编号缺陷位置描述a信号强度 dB注释X起点mmX终点mmY起点mmY终点mm检测人检测日期审核人审核日期注：X

28、方向为探头扫描方向.即探头移动的方向；Y方向为垂直于探头扫描方向沿被测部位罐体伸展的方向。缺陷采用局部坐标系描述，每个扫描区域定义一个坐标系.各区域坐标原点选取方式应一致。附录E（规范性附录）罐底板机器人检测记录表表E. 1为扫描数据位置信息记录表，表E. 2为扫描数据最小值和分类数据表。表E. 1扫描数据位置记录表扫描编号X起点mmX终点mmY起点 mmY终点 mm检测人检测日期审核人审核日期注：缺陷位置采用全局直角坐标系描述，坐标原点为罐底中心点。表E.2扫描数据最小值及分类记录表扫描编号标称厚度 mm最小厚度mm数据分类正常焊缝淤泥噪声腐烛其他注释检测人检测日期审核人审核日期附录F（规范

29、性附录）罐底板声发射信号检测结果评价F.1罐底板泄漏可能性级别划分根据时差定位情况，对定位相对较集中的所有定位集合（10个事件以上）进行局部放大分析， 同时考虑罐底板结构（如支柱、搅拌器等）在加载过程中的变形及工艺条件的影响，分析罐底板的局 部泄漏状况。泄漏可能性划分为4个等级，各级别含义如下：a）I级：无集中的定位群且定位点分散，则认为罐底板不存在泄漏迹象。b）n级：某一区域间断出现较疏定位群，则认为罐底板不存在泄漏迹象。c）m级：某一区域间断出现较集中的定位群，则认为罐底板可能存在泄漏迹象。d）iv级：某一区域连续出现高度集中定位群，则认为罐底板存在明显的泄漏迹象。F.2罐底板声源活度级别

30、划分计算出各通道有效数据在单位时间内的事件数N （单位为事件数每小时），以及事件的平均能量 E/N （单位为能量计数每事件），进行声源活度级别划分：a）I 级：Nk,且 E/Np。b）II 级：kN2k,且 E/N2p。c）III 级:2kN20k,且.pE/N2p。d）W级：20kN200k，且 pE/N式中：A位置参数；尺度参数。为了后续计算方便，定义标准化变量见公式（G.2）:y (.r 又)/a = ax + b(G. 2)将公式（G. 2）代人公式（G. 1）可得公式（G. 3）:F(y) = exp exp( _y)(G. 3)求公式（G. 3）的反函数可得的表达式见公式（G. 4

31、）:(G. 4)v = - ln - lnF( V) G.3罐底板最大腐蚀深度预测过程G. 3. 1数据获取与预处理在储罐底板的M个区域分别测定其局部腐蚀深度数据，并找出每组的最大值。如果有测定区域 未见孔蚀或者其孔蚀深度在测定界限以下，则可得最大孔蚀深度的区域数为&且。将这个 最大腐蚀数据作为随机变量I，并按从大到小的顺序排列。G.3.2计算累积概率F （y）累积概率F （_y）可由平均顺序法求出见公式（G. 5）:(G. 5 )F(v) = l z/(7?+l)式中：i数据、,的序号。将公式（G. 5）计算结果代人公式（G. 4）可以求出2，对应的G. 3. 3分布参数估计在以上步骤的基础上可获得Cr,. v,）,则可以通过线性回归法来估计A, 例如最小二乘法、 最小方差无偏估计（MVLUE）等。G.3.4最大腐蚀深度的预测实践中要测定罐底板实际存在的最大孔蚀深度是困难的。应用极值统计方法.就可以在较小的区 域内测定该区域内孔蚀深度的最大观测值.再由此推算出整个罐底板孔蚀深度的最大估计值。这需要 用到概率统计上的回归期的概率，回归期丁定义见公式（G.6）:T= 1/1 -