大型常压储罐的无损检测技术

大型常压储罐的无损检测技术易燃易爆液体作为原料或产品普遍存在于化工生产过程中，大部分化工企业普遍分布着或大或小的易燃易爆液体LPG罐车|槽车|储罐区。如石油、石化及化工生产企业的石脑油、原油、乙醇、甲醇、汽油和丙酮等卧式液化气储罐区；仓储企业的石油库和危险化学品（例如硫酸）仓库等储罐区。常压卧式液化气储罐在原油和化学危险品的储存和输送过程中发挥着不可替代的作用，随着石油工业的发展，储罐的应用也不断地增长，各国政府都在积极扩大石油储备库，加大石油储备量，我国政府也在会同相关大企业在沿海地区建立一批10万m的常压原油液化石油气储罐，提高战略石油储量，保障我国能源和化工原料的需求。由于易燃易爆液体储存构成危险源的临界量为20t,因此上述储罐区一般都属于重大危险源，必须重点进行安全管理。目前，国内石油、化工、航空、港口等企业拥有的5000m以上的大型储油罐数量在2万台以上。常压液化气体储罐（立式）的失效形式主要为罐壁板的强度失效和罐底板的腐蚀泄漏失效，不仅危害安全生产，而且严重污染环境。常压储罐一般为立式圆筒形钢制焊接容器，为了确保安全使用，美国API653规定，每5a（年）至少进行一次运行中常压液化气体储罐的外部宏观检查。若不知道腐蚀速率，超声测厚在线检测周期为5a；知道腐蚀速率后，超声测厚在线检测周期应根据实际计算而定，但最长才15a。底板检测周期应根据实际计算确定，但最长才20a。国内按照国务院颁布的《危险品化学安全管理条例》要求，必须对化学危险品卧式液化气储罐进行定期检验，但目前具体年限和检验规则还没有明确的要求；SY/T592标准规定，新建储罐第一次检测修理期限才10a,以后检验周期为5~7a。我国GBJ128〜1990《立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》、SY/T5921—2000（立式圆筒形钢制焊接原油罐修理规程》和美国API653｛油罐检验、修理、改造和重建》等标准对常压液化气储罐的材料、预制、组装、焊接、检验和修理等方面都有严格要求。制造储罐所采用的材料主要有碳钢和不锈钢，国内目前使用的材料主要是碳钢，按SH3046—1992（（石油化工立式圆筒形钢制焊接液化气体储罐设计规范》规定，允许使用的碳钢牌号有Q235一AF，Q235A，20R，16Mn和16MnR等。目前国外主要采用声发射技术在线检测常压储罐罐壁板上的活性缺陷和罐底板上的腐蚀和泄漏信号，采用漏磁方法定期检测罐底板的腐蚀和泄漏，用超声检测技术检测罐壁板和顶板。国内对常压罐的定期检验近年来刚刚开始，主要采用超声、磁粉、射线、渗透检测和超声测厚等手段。国外现在广泛采用的声发射和漏磁扫查技术，我国还没有相应的检测标准及规范，正处于试验推广阶段。1制造和安装过程中采用的无损检测技术常压储罐主要是利用预制成型的顶板、壁板和底板在现场组装后焊接而成。其中顶板和壁板大多采用对接焊形式，底板大多采用搭接接头。对于常压储罐底圈和第一圈罐壁的钢板，当厚度＞23mm时，应按ZBJ74003—1988（（压力容器用钢板超声波探伤》进行检测，达到III级标准者为合格。对于屈服点＜390MPa的钢板，应取钢板张数的20%进行抽查，当发现不合格的钢板时，应逐张检查；对于屈服点＞390MPa的钢板，应逐张进行检查。1.1罐底焊缝的无损检测要点（1）所有罐底板焊缝（图1）应采用真空箱法进行严密性试验，试验负压卡53kPa，无渗漏为合格。⑵厚度＞10mm的罐底边缘板，每条对接焊缝的外端300mm范围内，应进行射线探伤；厚度为6〜9mm的罐底边缘板，每个焊工施焊的焊缝，应按上述方法至少抽查一条。屈服点＞390MPa的边缘板的对接焊缝，在根部焊道焊接完毕后，应进行渗透探伤；在最后一层焊接完后，应该进行渗透或磁粉检测。底板三层钢板重叠部分的搭接接头焊缝和对接罐底的丁字焊缝的根部焊道焊完后，在沿三个方向各200mm范围内，应进行渗透探伤，全部焊完后，应进行渗透或磁粉探伤。磁粉和渗透探伤应符合SY/T0444—1998《常压钢制焊接储罐及管道磁粉检测技术标准》和SY/T0443—1998((常压钢制焊接储罐及管道渗透检测技术标准》。1.2罐壁焊缝的无损检测要点对于纵向焊缝，每一焊工焊接的每种板厚(板厚差才1mm时可视为同等厚度)，在最初焊接的3m焊缝的任意部位取300mm进行射线探伤。以后不考虑焊工人数，对每种板厚在每30m焊缝及其尾数内的任意部位取300mm进行射线探伤。探伤部位中的25％应位于丁字焊缝处，且每台罐不少于两处。对于环向对接焊缝，每种板厚(以较薄的板厚为准)，在最初焊接的3m焊缝的任意部位取300mm进行射线探伤。以后对于每种板厚，在每60m焊缝及其尾数内的任意部位取300mm进行射线探伤。上述检查均不考虑焊工人数。⑶当底圈壁板厚度三10mm时，应从每条纵向焊缝中任取300mm进行射线探伤；当板厚10mm＜t三25mm时，应从每条纵向焊缝中取两个300mm进行射线探伤，其中一个应靠近底板。⑷厚度25mm＜t＜38mm的各圈壁板，每条纵向焊缝都应进行射线探伤;厚度＞10mm的壁板，全部丁字焊缝均应进行射线探伤。除丁字焊缝外，可用超声波探伤代替射线探伤，但其中20％的部位应采用射线探伤复验。射线探伤或超声波探伤不合格时，应在该探伤长度的两端延伸300mm作补充探伤，但缺陷的部位距离底片端部或超声波检查部位＞75mm时可不再延伸。如延伸部位的探伤结果仍不合格时，应继续延伸进行检查。射线探伤应按GB3323—1987((钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》的规定进行•并应以III级标准为合格。但对屈服点＞390MPa的钢或厚度＞25mm的普通碳素钢或厚度＞16mm的低合金钢的焊缝。合格标准为II级；超声波探伤应按JB1152—1981((锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》的规定，合格标准为II级。1.3底圈罐壁与罐底的T形接头的罐内角焊缝无损检测要点（1）屈服点＞390MPa的钢板，罐内角焊缝初层焊完后，还应进行渗透探伤。⑵当罐底边缘板厚度＞8mm,且底圈壁板厚度＞16mm,或屈服点＞390MPa的任意厚度的钢板，在罐内及罐外角焊缝焊完后，应对罐内角焊缝进行渗透或磁粉探伤。在油罐充水试验后，应采用同样方法复验，探伤要求和标准与底板检测相同。2定期检验中采用的无损检测技术为了保证储罐罐壁和底板不发生泄漏，对储罐进行定期检测很有必要，目前主要采用例行检查、在线检测和开罐检测三种形式。例行检查是通过目视的方法，直观地检查储罐是否有结构损坏；在线检测是指无需停产情况下进行的检测，主要采用宏观检测、超声波测厚和声发射检测方法；开罐检测需要储罐停用、倒料、打开并置换清冼，使检测人员进入罐中进行的各项检测，主要采用漏磁、超声、射线、磁粉和渗透检测等方法2.1漏磁检测在停产开罐的条件下，对每块罐底板用漏磁检测法进行100％检测，可以比较精确地检测罐底板整体腐蚀情况。漏磁法主要用于检测腐蚀等体积性缺陷，包括罐底板上表面和背面的腐蚀状况。检测时需要利用合适的标定板对仪器进行标定。并将罐底板清理干净，作好标识，按一定的顺序进行检测。漏磁检测可对罐底板除焊缝以外的部位进行100％检测，检测结果按照剩余厚度以不同的颜色显示检测结果比较直观。2.2声发射检测应用声发射方法在线检测常压液化气储罐主要有两种模式，一种是将频率为100〜400kHz声发射传感器均匀布置在罐壁板上，采用三角定位来确定声发射源的位置，根据声发射信号的特征参数和波形来判断罐壁板上的活性缺陷和泄漏；第二种是将频率为30〜60kHz的低频传感器等距离布置在罐底板边缘（图2a）,采用圆周上的任意三个探头进行定位，同样根据声发射信号的特征参数和波形来检测罐底板腐蚀的严重程度和泄漏。为了进行在线声发射检测，应提前一段时间把储罐内储存介质的液位降下来，在进行检测时再把介质液位升上去，分别在85％，95％和100％液位进行保压，用声发射仪全程采集声发射数据，分析升压和保压过程中采集到的声发射信号，对罐壁和罐底是否存在泄漏、潜在泄漏或腐蚀损伤作出判断，并确定其位置（图2b）。通过对罐壁或罐顶的声发射源部位进行超声波测厚，最终对储罐的完整性作出综合评价，确定开罐检测的时间。该检测方法需要检测人员接受较

好的培训并具备大量现场检测经验，但检测效率较高。2.3超声检测罐壁底圈板承受的压力高，成形条件较差，焊缝处易产生缺陷，所以在定期检验中一般对罐壁底圈板的纵焊缝和环焊缝进行20%的超声抽查。对于不锈钢材料的储罐底板也需采用超声波扫查方法进行检测。在检测过程中，要根据底板的厚度加工标定试块，并选择合适的超声波探头。一般8〜10mm厚的底板可选择2.0MHz的K1斜探头和2.0MHz的双晶直探头。(.胡罕面定检thl走世(.胡罕面定检thl走世图2储罐底板声发射探％f；」灣及们弓的它仕~處憧*60%・~處憧*60%・Utt»4O%JK11^20%e圈3擁底板漏磁检测給果闇2.4渗透检测对储罐接管管口部位、罐底板所有焊缝(含与罐壁连接的角焊缝)、最下一圈壁板内表面所有焊缝和外观检验发现有怀疑的焊缝均需进行渗透检测。渗透检测可以较灵敏地检出泄漏和裂纹等表面缺陷．有效控制储罐的安全质量。3结论(1)声发射检测应用于储罐的在线检测，可对罐底是否存在泄漏或潜在泄漏作出一定的判断并对其进行定位；对罐壁上可能存在的活性缺陷和泄漏源进行检测和定位。通过对常压储罐的声发射在线检测可以对罐壁和罐底板的腐蚀严重程度和泄漏作出判断，并确定其位置，结合罐壁或罐顶