大型原油储罐的在线全面体检

原油储罐一般具有大型化、集中化、介质易燃易爆、有毒等特点，一旦发生爆炸，将会给社会和国家经济造成重大的影响，因此对原油储罐的定期检测与评估，对保证储罐的安全使用及正常运行具有重大意义。储罐在长期的使用过程中必然会产生不同模式的失效，如失稳、破裂、腐蚀等。所以对储罐失效状况的安全评价，在罐体的长期管理中非常重要。目前，常压储罐通常根据固定的周期进行停产开罐检验，但此种方法需要花费大量的人力、物力和财力，对于大型原油库区的清罐，甚至还会带来其他的安全和环保问题。鉴于此，在线检验技术在大型原油储罐检验方面的应用越来越广泛。储罐在线检测技术储罐的在线全面检测主要根据其失效模式来确定，包括以下几个方面：①

腐蚀失效，包括储罐底板声发射检验及储罐测厚(罐顶/罐壁)；②

破裂失效，包括焊缝应力集中磁记忆检测；③

失稳失效，包括储罐基础沉降检测及储罐垂直度检测。图1储罐在线检测技术方案框图储罐腐蚀失效模式检测1储罐底板声发射检测试验使用美国物理声学公司PAC生产的SMOSE型多通道全数字化声发射检测分析仪，传感器型号为R3I，检测通道有24个，信号采集设置参数如下：门槛40dB，采样长度4k，频率范围20~100kHz，定位方式为罐底定位，采样频率500kHz，波速1100000mm/s，触发长度256，放大倍数20dB。图2检测仪器连接示意采用T06原油储罐(常压常温)进行试验，其于2007年投入使用，有10年未曾开罐检验。该储罐材料为SPV490Q，容积10万立方米，直径80m，高度21.8m，壁板共9层，底层板厚32mm。为了保证腐蚀信号能准确地被罐壁上的传感器接收，将传感器布置于距离底板0.6m的罐壁圆周上，在安装时应注意错开接管区域，确保其安装在同一高度且各传感器间距相等，形成闭合环状分布(沿圆周方向均匀布置24个传感器)。对储罐底板的声发射检测数据进行噪声信号滤波､相关分析､聚类､活性计算､腐蚀速率预测等综合处理分析后，从罐底板的定位事件图(见下图)上可以看出：在2h的检测过程中，底板声发射信号总体事件数､撞击数､能量等均处于较低水平，说明储罐底板有轻微的腐蚀活性。图3储罐底板声发射检测结果依据标准JB/T10764-2007《无损检测常压金属储罐声发射检测及评价方法》，评定该储罐底板使用状况等级为Ⅱ级。2储罐测厚对于罐壁底部第一层以及与扶梯接触的罐壁处，主要采用超声波测厚的方式进行检测，其中罐壁第一层所有壁板均要进行测厚，每块板均布5个测点。对于第一层以上的罐壁，沿扶梯进行测厚，每块壁板沿高度方向均布5个测点；对于罐壁其他部分，选择性地进行超声B扫检测，以衡量罐壁的均匀腐蚀状况；对罐壁的异常腐蚀区域进行超声C扫检测，如有必要可以抽检部分罐壁，进行大面积的自动爬壁超声C扫检测。图4储罐罐壁结构及其测厚的测点布置示意对罐顶的测厚采用抽检方式进行，主要检测点分布于浮顶最外侧圆周和浮顶两个直径方向上，其中浮顶外侧圆周分布24个检测点，每个直径方向分布18个检测点。图5储罐罐顶测厚的测点布置示意

从各部分检测数据上看，由于储罐表面防腐涂层的保护，罐体实测厚度相对于原始厚度未出现较大的腐蚀，包括浮顶的明显腐蚀区都未出现较大程度的壁厚减薄现象，腐蚀量均在1.0mm以内。储罐破裂失效模式检测储罐的应力集中会导致罐体的腐蚀加剧，形成罐壁焊缝应力损伤。磁记忆对罐壁焊缝的检测任务就是要查找并确定应力集中区域。储罐的磁记忆应力集中检测部位为第一层壁板的纵向和环向焊缝。图6储罐罐壁检测部位示意实际检测过程中，在距离罐底55~65cm范围内出现明显的信号突变现象。设备检测门槛值设置为10A/m，实际检测中信号突变处的磁场强度达到门槛值的近10倍以上，信号突变非常强，呈整圈出现。图7罐壁纵向、环向焊缝检测结果针对以上检测到的应力集中情况，选择磁粉及超声检测方法进行复验，排除表面及内部宏观缺陷，除此之外，在环向焊缝的上下100mm范围内的母材上也出现了明显的应力集中现象，因此判定其是由于应力集中引起的信号突变，对缺陷分布位置的分析可以看出，应力集中主要位于第一层壁板距底板一定距离的母材处(且呈整圈出现)､纵焊缝处及环焊缝处。储罐失稳失效模式检测1储罐基础沉降检测针对储罐在日常使用过程中产生的不均匀沉降和刚性倾斜的问题，防止储罐产生整体的稳定性失效，需对储罐进行基础沉降测量，测量时需遵循以下几点：(1)储罐基础应按设计文件要求进行标高测量，主要考虑两个沉降分量的综合影响；(2)在罐底板外侧的基础顶面，应沿环向均匀布置24个检测点；图8储罐基础沉降观测点布置示意(3)沉降观测测量器具宜采用精密水准仪和塔尺(在有效鉴定期内)；(4)沉降观测结果评定参照标准SY/T6620-2014《储罐的检验､建设､改建和翻建》中的规定。在观测储罐基础沉降时，主要从储罐的4个方向，分别对储罐24个观测点进行观测，期间需要4个基站，并进行相应的移站修正基准值。将最终得到的24个观测数据统一修正，以1号观测点的实际标高作为基准标高0，对其他观测点数据进行修正，结果如下图所示，可以看出储罐在基础沉降点14~21点有明显沉降。图9储罐基础沉降曲线示意2储罐垂直度检测在罐体相互对称的4个位置分别选择上中下，共12个测量点(发现有垂直度异常时，扩大检测比例)，在每一个测量点处，使用全站仪先对准罐体的最上部，然后固定仪器的回转自由度，使仪器目视镜匀速下转，直至罐体底部边缘，分别读取罐体距离仪器基准十字线中心的水平距离，即可计算出罐体的垂直度。图10储罐垂直度检查点分布示意储罐垂直度及椭圆度的检测结果评定参照SY/T6620-2014标准中10.5.2章节的规定。具体检测数据如下：依据SY/T6620-2014标准的要求，储罐垂直度不得超过储罐总高度的1/100（218mm），最大值为127mm，从检测数据可以看出其最大值为66mm，储罐垂直度完全满足要求。储罐管理措施的改进从上述储罐的全面检测结果可以看出，储罐整体状况较好，壁板及底板腐蚀程度较低，垂直度在标准可接受的范围内。在底层罐壁距离底板55~65cm范围内，罐壁板的焊缝区域均会产生明显的应力集中，同时，储罐基础出现部分不均匀沉降现象。在后续的检验检测和日常维护管理中，应该重点关注底圈应力集中及不均匀基础沉降现象，检测数据可为储罐整体基于风险的检验