大型常压储罐的检测综述

大型常压储罐的检测综述（精选2篇）

大型常压储罐的检测综述 篇1

摘要：本文总结了适用于储罐底板包括磁粉、漏磁、超声测厚、涡流、渗透和相控阵等的离线检测技术和包括超声导波以及声发射检测技术等的在线检测技术。并总结了离线检测方法将会是多种检测技术间的组合使用。以及在线检测技术中引入电动爬行机器人在油检测，以及声发射的在线监测的发展方向。关键词：常压储罐

在线检测 离线检测 综述引言

大型储罐是石油石化行业中的重要设备,其容积一般不小于200m3，世界上最大的常压储罐容积为240000m3，我国在用的大型储罐单体最大容积为150000m3。它广泛用于石油化工、航空、港口等行业。

由于罐容紧张,很多大型储罐因为超期服役或连续运转超过规定的检测年限，加之缺乏安全高效的检测方法，导致出现了大量的安全事故。而因罐体内外部的腐蚀减薄或穿孔、焊接缺陷的扩展、介质和环境引起的开裂以及脆性断裂等是造成储罐泄露的主要原因[2]。其中因腐蚀而造成的泄露最为常见。2 常压储罐的检测

随着无损检测技术在国内的引进，以及我国的科研工作者经过了大量的研究工作，研究出多种对于立式储罐的离线检测和在线检测方法。

离线检测主要采用的是常规的无损检测方法。在储罐的安全检测周期间，排空罐体内部的液体，采用超声、涡流、漏磁、磁粉和渗透等检测方法，进入到罐内对整个储罐底板进行检测；在线检测技术是在不开罐的情况下完成检测。常用的在线检测技术主要有声发射以及超声导波在线检测技术等。相对于离线检测，在线检测因其实施方便快捷且经济是储罐罐底检测的主要发展方向。2.1 离线检测技术 2.1.1 超声测厚检测技术

在储罐检测中常用超声测厚技术[4]检测罐底板腐蚀，常规的超声波是通过脉冲电压激发压电陶瓷晶片产生超声波，而现阶段的新型研究方向是利用高频电磁激发工件本身引起其震动产生超声波。超声测厚的检测原理是将超声脉冲垂直发射至罐底板，接收由罐底板反射的回波，根据测得的超声波往返时间和波速，计算出被测处的厚度。我们将储罐底板划分区域，将检测结果和区域对应，将检测结果进行分析处理，即可知缺陷的位置。

具体检测步骤为：将储罐清空后，由工作人员或者爬行机器人进入罐内，利用超声波测厚仪对储罐罐底板逐点进行板厚的测量，然后根据板厚的变化情况评估罐底板腐蚀情况。

超声波测厚检测技术具有方便、易操作性的特点，但由于仪器仅能对点进行测厚，故检测效率受到很大限制。另外该方法也存在漏检率较高，对于一些微小的裂纹、坑蚀检出率较低，而这些微小缺陷是容易发展为罐底的失效缺陷。该检测技术已经获得了国内外的广泛应用，相关的检测设备有美国泛美的26MG使用双晶探头,从被测物体的一面就可以测量被腐蚀,有凹痕,被氧化或呈粒状等其它较难测量物体的厚度。有多种探头可选。可对厚度在0.5mm--500mm之间,温度在-20C°--+500C°之间的物体进行测量。还有德国KK公司的DM5E系列等。2.1.2 涡流检测

涡流检测[5]是基于电磁感应原理，当通有交流电的线圈靠近储罐底板时，这时线圈内及其附近将产生交变磁场，使储罐底板中产生呈旋涡状的感应交变电流，称为涡流。涡流的分布和大小，除与线圈的形状和尺寸、交流电流的大小和频率等有关外，还取决于试件的电导率、磁导率、形状和尺寸、与线圈的距离以及表面有无裂纹缺陷等。因而，在保持其他因素相对不变的条件下，用一探测线圈测量涡流所引起的磁场变化，可推知试件中涡流的大小和相位变化，进而获得有关电导率、缺陷、材质状况和其他物理量(如形状、尺寸等)的变化或缺陷存在等信息。但由于涡流是交变电流，具有集肤效应，所检测到的信息仅能反映储罐底板表面及近表面处的情况。涡流检测的优点是重量轻，操作方便，检测速度快，易作为在线普检。且对被检罐底板要求不高，无需耦合剂。受集肤效应的影响，探伤深度与检测灵敏度相互矛盾，不适于探测深处缺陷；现阶段还处于当量比较阶段，对缺陷做出准确的定性定量尚待开发。2.1.3 磁粉检测

磁粉检测[6,7]主要用于检测铁磁性材料表面或近表面缺陷，其检测原理是先将储罐罐底部分磁化，在被检测部位及周围产生局部磁化的磁场，若存在裂纹等缺陷，使罐底表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，将磁悬液施加在磁化区域，磁粉就会吸附在缺陷处，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出缺陷的位置、大小、形状和严重程度。磁粉检测设备简单、操作方便、检测迅速、对位于表面的缺陷检测灵敏度高、成本低。其缺点是，与磁感线垂直的缺陷有较好的检出率，平行时几乎不能检出，由于趋肤效应，仅仅只能检测表面及近表面的缺陷，对于深处缺陷效果不佳，由于仅仅只能在表面显示磁痕，并不能反应缺陷的深度信息。2.1.4 漏磁检测

漏磁检测[8,9]广泛用于储罐的底板检测，漏磁检测的基本原理是将被测储罐底板磁化后，若材料内部材质连续、均匀，材料中的磁感应线会被约束在材料中，磁通平行于材料表面，被检材料表面几乎没有磁场。如果被磁化材料有缺陷，其磁导率很小、磁阻很大，使磁路中的磁通发生畸变，其感应线会发生变化，部分磁通直接通过缺陷或从材料内部绕过缺陷，还有部分磁通会泄露到材料表面的空间中，从而在材料表面缺陷处形成漏磁场。利用磁感应传感器（如霍尔传感器）获取漏磁场信号，然后送入计算机进行信号处理，对漏磁场磁通密度分量进行分 析能进一步了解相应缺陷特征比如宽度、深度等信息。漏磁检测的优点为检测速度快，操作方便、对现场清洁程度要求较低、检测效率高、检测精度高等优点但其缺点有：漏磁检测技术还无法精确地反映缺陷的几何尺寸，只能粗略的判断缺陷的状态且对深度的缺陷检出效果差。2.1.5 渗透检测

渗透检测[10]的工作原理为工件表面被施涂含有荧光染料或者着色染料的渗透剂后，在毛细作用下，经过一定时间，渗透剂可以渗入表面开口缺陷中；去除工作表面多余的渗透剂，经过干燥后，再在工件表面施涂吸附介质—显像剂；同样在毛细作用下，显像剂将吸引缺陷中的渗透剂，即渗透剂回渗到显像中；在一定的光源下（黑光或白光），缺陷处的渗透剂痕迹被显示（黄绿色荧光或鲜艳红色），从而探测出缺陷的形貌及分布状态。渗透检测可广泛应用于检测大部分的非疏松性材料的表面开口缺陷，如钢铁及塑料等，对于形状复杂的缺陷也可一次性全面检测。但其局限性在于，检测程序繁琐，速度慢，试剂成本较高，灵敏度低于磁粉检测，对于埋藏缺陷或闭合性表面缺陷无法测出，对被检测物体表面光洁度有一定要求。

2.1.6 超声像控阵检测技术

相控阵技术[11,12]是一种通过电子激发的时间不同而改变探头性质的多声束扫描技术，最初使用在相控阵雷达上，90年代以后将之引入到无损检测。相控阵探头性质的改变是通过相控阵探头单个晶片在脉冲发射和接收信号时引入时间变换来完成的，从而实现聚焦点和声束方向的变化，然后采用机械扫描和电子扫描相结合的方式实现图像成像。具体检测步骤为将划分区域，然后将探头置于区域内，即可得到扫描图像从而判断底板有无缺陷。相控阵检测技术在国外已经有了很大的发展，奥林巴斯公司生产了诸如EPOCH 1000系列的超声相控阵设备，近些年国内的汕超公司也研制出了CTS-2018型号的相控阵设备，也参与起草了标准号为GB/T 29302-2012的超声相控阵检测系统的性能与检验这一标准。2.2 在线检测技术 2.2.1 超声导波检测

当超声波被局限在板状、管状或棒状材料的边界内时，声波在介质中的不连续交界面间产生多次往复反射，并进一步产生复杂干涉和几何弥散形成的一种波形，这样就形成了新的超声波类型——导波。在固体板中传播的导波类型主要有Lamb波和SH板波（水平剪切波），板中主要采用Lamb波进行检测。传感器激励出 Lamb 脉冲波信号，脉冲波信号在底板上下表面来回反射后沿着板面方向传播，当遇到板中缺陷和板底端面时脉冲信号会发生反射。反射回来的信号由同一传感器接收，接收的信号经设备处理后显示二维缺陷图像。这样就实现了板中缺陷定位定量检测[13,14]。黄志强[15]等研制出了针对储罐底板的探头中心频率为0.5MHZ的UT350实验Lamb波自动检测装置系统。肖贤军[16]等运用超声导波确定 储罐底板缺陷腐蚀度的相关研究。徐书根[17]等研究了基于磁致伸缩效应激发的超声导波的相关研究。超声导波在模态的选择及散射方面还有很多值得研究的方面。

2.2.2 声发射检测

声发射检测[18,19]是一种动态检测方法，现已经广泛的运用于储罐底板的腐蚀检测中，声发射技术用于在役储罐的在线检测及结构完整性评价，可以弥补其它常规无损检测方法的不足。声发射技术应用于储罐结构完整性检测与评价主要可分为三个方面:(1)新制储罐的声发射检测与评价；(2)在用储罐的声发射检测和评定；(3)储罐的声发射在线监测和安全性评定。从目前的应用来看，声发射技术在实现储罐在线检测及评估方面最具优势[20]。声发射检测原理是将声发射传感器均匀布置在储罐罐壁周围，在一定时间内接收罐底因腐蚀而产生的声发射信号，根据各个传感器接收同一信号的时间差来进行定位，进而根据这些信号来评估储罐底板的腐蚀状况。将声发射检测技术应用于立式常压金属储罐罐底腐蚀检测始于上世纪八十年代。在声发射检测系统方面，国外如德国的Vallen公司，美国的PAC公司都研究出了全数字式仪器，国内方面，戴光等[21]综合分析了采用声发射方法对在用储罐底板进行在线检测与综合评估意义，对声发射技术在评价储罐结构和完整性方面的研究进展作了全面评述。3 总结与展望

3.1对于离线检测方法的总结与展望

传统的离线检测技术尽管比较成熟，但受检测本身的技术限制以及在检测前需做大量的准备工作，如停产清空罐体，人员需进入罐体内部存在一定的安全隐患。传统离线的发展方向应为：(1)检测方法间的配合：每种检测技术均有其自身的优点及局限性，如何配合使用并充分发挥各自的特点成为非常重要的问题。(2)吸收国外的技术，形成自身的优势：国外无损检测技术由于起步早，标准和设备相对比较完善和先进，在吸收国外先进技术经验时积极修改、完善行业标准。3.2在线检测的期望

3.2.1 在油爬行机器人的运用

传统的检测方法需要储罐停产且须清空罐体，会因为停工造成部分的经济损失，在油电驱动爬行机器人携带探头，在几乎不影响储罐正常运行的情况下将之送入储罐内以事先规定好的行进路径对储罐板进行全面的扫查，实时或者扫查完毕后得到扫查结果，分析处理后得到缺陷的信息状态。华中科技大学的袁建明、武新军[22]等已经研制出了基于漏磁探头的移动检测机器人。3.2.2 声发射在线监测的运用

目前采用声发射技术对储罐罐底检测是通过定期检测方式实施的，对于突发 4 性泄漏等事故不能及时捕获、报警。此外，对于具有保温层的储罐，每次检测前都要将部分保温层破坏后方可布置传感器，检测完成后还要将保温层复原，存在不便。如果能够将声发射传感器固定在罐壁上且深入到罐内，进行在线连续监测将是对现有声发射罐底检测技术的重要改进。首先，在线声发射监测可实现实时报警，有利于处理突发状况；其次，在线监测还有助于实时了解罐底腐蚀的发展状况，以便提前采取防治措施。参考文献：

[1]赵彦修,闫河.大型储罐检测标准对比分析[J].油气储运,2010,12:929-932-877.[2]倪建乐.立式圆柱形油罐基础形状和罐底板寿命[J].油气储运，1994，13（05）：48~50.[3]李光海.常压储罐检验检测技术[J].无损检测,2010,07:509-512.[4]API 653 Tank Inspection, Repair, Alteration, and Reconstruction[S].[5]谭小川.涡流技术用于油罐底板腐蚀检测的探讨[J].后勤工程学院学报，2003，4（2）：13~17.[6]刘磊.全自动荧光磁粉检测系统的分析与改进[D].北京：北京工业大学，2005.[7] 杨志军.储罐底板磁检测技术研究[D].大庆：大庆石油学院，2003.[8] 陈加兴，陈勇，邓云峰.漏磁技术在储罐钢板腐蚀检测中的应用[J].油气储运，2005，24（02）：56~58.[9] 江镇海.大型原油储罐的漏磁检测[J].腐蚀与防护，2009，30（11）：856.[10] 胡雪知.压力容器无损检测--渗透检测技术[J].无损检测，2004，26（7）：359~363.[11] 袁东野,高尚磊,周士刚,孙键,刘万超,戚文阳.相控阵检测技术在储罐内腐蚀检验方面的应用[J].科技创新导报,2012,29:25-26.[12]鲍晓宇.相控阵超声检测系统及其关键技术的研究[D].北京：清华大学，2004.[13] 高广健,邓明晰.用于储罐底板缺陷检测的超声兰姆波模式研究[J].应用声学,2012,01:42-48.[14]余锋祥.基于超声导波技术的复合材料板无损检测研究[D].北京工业大学,2012.[15] 黄志强,王明波,王维斌,康叶伟,李琴,周已.基于超声Lamb波技术的储罐底板缺陷检测[J].科技导报,2013,16:47-50.[16] 肖贤军,刘丽川,刘子厚,鲍永刚.超声导波技术检测储罐底板缺陷[J].无损检测,2008,01:6-8.[17] 徐书根,王威强,赵培征,宋明大.磁致伸缩导波技术检测管道缺陷[J].无损检测,2008,07:434-437.[18]关卫和,沈纯厚,陶元宏,陈颖峰.大型立式储罐在线声发射检测与安全性评估[J].压力容器,2005,01:40-44.[19] 戴光，李善春，李伟.储罐的声发射在线检测技术与研究进展[J].压力容器，2005，22（3）：33~35.5

大型常压储罐的检测综述 篇2

1 丙烯酸介质及丙烯酸储罐简介

丙烯酸是一种无色、有特殊气味、微重于水、互溶于水的易燃、中低毒液体, 爆炸极限为2.4%~8% (体积) , 闪点为54℃。吸入丙烯酸, 容易引发咳嗽、咽喉痛、头晕、头痛等症状;接触皮肤, 容易出现发红、疼痛、皮肤干燥等症状;食入丙烯酸, 容易引起腹部疼痛、头晕倦睡、恶心腹泻呕吐等症状;丙烯酸容易发生聚合, 其聚合物的清理比较困难。本文所讲的丙烯酸储罐共有A/B两具, 为立式固定拱顶罐, 容积为1716m3, 其操作压力为-0.1KPa~1.05KPa, 操作温度为15℃~25℃, 操作液位为1.5m~10.8m。

2 丙烯酸储罐流程介绍

来自丙烯酸装置中间罐区丙烯酸日产罐的合格丙烯酸进入丙烯酸产品储罐A, 正常操作时, 用丙烯酸送料泵将丙烯酸分为四路送出:第一路经换热器换热后返回A储罐;第二路送往汽车装卸和灌装装置后循环返回A储罐, 根据需要进行产品装车销售;第三路送往丙烯酸B储罐;第四路与中间罐区丙烯酸日产罐送往A储罐的管线汇合后循环回A储罐。

3 工艺处理步骤

工艺处理必须遵循以下原则:储罐系统内物料尽可能回收, 降低损耗;清洗储罐的废水外送出厂处理, 确保环保;盲板隔离、置换分析合格, 确保安全;检测之后清理、干燥, 确保罐内清洁、产品质量合格。

1) 倒空。第一步:开启丙烯酸送料泵P-9104A, 将物料倒至另一丙烯酸储罐, 在液位下降的过程中, 中控主操严密监控罐内液位、温度和压力, 外操现场检查储罐现场一次表的液位、温度和压力, 以及储罐外观的检查。第二步:待储罐液位下降到1.5m时, 停止换热器循环并关闭换热循环阀 (因循环喷嘴的位置约在1.5m处, 液位低于1.5m时, 循环物料喷出在物料上方的空间里, 容易产生静电危险) 。第三步:当液位降至0.4m时, 人工检尺确认罐内真实液位后, 联系检修打开罐顶、罐底3个人孔 (罐底人孔下沿距罐底0.5m) 。第四步:继续开泵倒料, 此过程中外操一人在罐旁人孔处紧盯液面下降情况、一人在P-9104A前观察泵运行情况, 发现罐内液体排尽或泵有压力突降、声音异常等迹象时立即停泵, 防止泵抽空。

2) 收集残液。第一步:关闭送料泵P-9104A入口阀、打开收料线系统所有低点倒淋 (各倒淋均有地漏通向收集液罐) , 向收集液罐排料, 对于换热系统和中间罐区循环系统, 可在泵入口倒淋处接氮气吹扫 (吹扫时, 关闭储罐所有出入口阀门, 将残余物料全部压送至地漏, 注意氮气阀门开度, 避免将物料喷出伤人或影响环保) 。第二步:主操监控收集液罐液面, 及时通知外操将收集液罐的物料用氮气压送至丙烯酸装置。第三步:确认储罐、管线内物料已倒尽。

3) 加装盲板。第一步:关闭所有低点倒淋和与储罐联通的所有阀门。第二步:与储罐所有联通的部位均要加装盲板。第三步:对加装的盲板一一确认见表1。

4) 清洗蒸煮。第一步:接消防水, 从罐顶人孔冲洗管壁, 罐底人孔冲洗罐底 (由于消防水带带压不易控制, 罐顶清洗人员务必佩戴安全带并系挂在护栏上, 防止坠落;罐底清洗在罐外, 严禁进罐清洗) , 每次冲洗水量液面约为0.2m, 冲洗2~3次。第二步:关闭雨排化污罐区总阀 (防止废水进入雨排或化污, 影响环保) , 用气动隔膜泵将废水抽至汽车槽车外送处理。第三步:先使罐底存有液位约0.2m的消防水, 再接0.3MPa的低压蒸汽从人孔引入, 并将蒸汽没入水中进行蒸煮 (不建议直接接蒸汽进行蒸煮, 容易产生聚合物) , 24h后停汽。第四步:将蒸煮后的废水用气动隔膜泵将废水抽至汽车槽车外送处理。

5) 吹扫置换。第一步:接工艺空气从罐底人孔进入进行吹扫, 为了加快吹扫速度, 可在罐底、罐顶人孔处加装防爆轴流风机 (罐底向罐内鼓风, 罐顶向罐外抽风) , 如遇雷雨、沙尘天气封闭人孔、停止吹扫。第二步:进行有限空间氧含量和可燃气体分析, 确认氧含量在19.5%~23.5%, 丙烯酸蒸汽浓度小于0.24% (爆炸下限的10%) ;第三步:分析合格后, 为确保万无一失, 进罐检测人员须佩戴隔离式防毒面具。

6) 清洗干燥。第一步:储罐检测完毕后, 清扫罐内杂物、尘土, 并用干净毛巾对罐内进行擦洗, 并将罐内积水清理干净。第二步:接工艺空气和防爆风机对罐内进行干燥 (干燥前确保上下人孔打开, 关注储罐压力, 如遇沙尘、雷雨天气, 封人孔停止干燥) 。

7) 恢复系统。第一步:确认罐内已干燥到位。第二步:拆除盲板, 并一一确认见表2。第三步:封闭罐顶、罐底3个人孔以及罐顶检尺孔。第四步:拆除临时配管。第五步:检查倒淋、阀门等开关状态是否符合要求。第六步:对丙烯酸送料泵、换热器等设备完好情况进行检查确认。第七步:对物料、气封、仪表和公用工程完好情况进行检查确认。

4 小结

石油化工行业的金属常压储罐检测的难点、重点就是储罐的工艺处理, 从丙烯酸储罐工艺处理的过程中, 也到了一些启示:一是丙烯酸储罐的蒸煮, 一定要注意先后顺序, 必须是清洗之后方可蒸煮, 否则, 可能出现丙烯酸聚合的情况。二是储罐工艺处理必须要遵循相信盲板、不相信阀门的原则, 与储罐相联通的管线必须全部加装盲板, 并要一一确认, 不得马虎。三是国家对环保上升到法治的高度, 储罐工艺处理必须要牢固树立环保优先的理念, 遵循超标就是违法、污染就是犯罪的原则, 坚决杜绝乱排乱放。四是罐内氧含量和可燃气体分析必须要具有代表性, 一般情况下要在罐内上中下各个部位进行检测, 分析合格后方可进罐检测, 为了确保万无一失, 建议用双表检测, 即用两套氧含量、可燃气体检测仪检测, 防止检测仪故障失灵导致监测数据不准确。五是进罐检测人员一定要佩戴隔离式防毒面罩, 严禁使用过滤式防毒面罩, 防止发生意外。六是储罐工艺处理过程中所使用的工具、风机、风机电机连接电源的接线柱等必须是防爆的, 并严禁敲打等野蛮操作, 消除火花、静电风险。七是储罐人孔打开以后, 现场气味大, 为了身心健康, 在工艺处理的过程中, 操作人员必须佩戴防毒面罩。

总之, 只要方案周密、把握细节, 并严格按照方案执行, 储罐的倒空、置换、清洗、蒸煮等环节就一定能够实现安全环保的目标。

摘要：国家法律法规明文规定:金属常压储罐投用57年后必须强制进行内部检测, 而储罐检测倒空、置换、清洗、蒸煮等工艺处理环节多、时间长、难度大、风险高。本文以丙烯酸储罐为例, 就如何安全环保做好常压金属储罐工艺处理作一探讨和总结。

关键词：常压储罐,检测,工艺处理

参考文献

[1]《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设置规范》[S].GB50493-2009.

[2]《中国石油常压金属储罐技术导则》[Z].