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    钢制立式大型储罐完整性评价和在用检测检验技术.pdf

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    钢制立式大型储罐完整性评价和在用检测检验技术.pdf

    第43卷第1期 2014年1月 石油化工设备 PETROCHEMICAL EQUIPMENT VoI.43 NO.1 Jan.2014 文章编号10007466201401~0076~05 钢制立式大型储罐完整性评价和在用检测检验技术 赵彦修 ,陈彦泽 ,李永清 ,闫 河 ,王建国。,王贵JII ,谢鸿海。 1.中国特种设备检测研究院国家安全生产北京危险品储罐检测检验中心,北京100013; 2.中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司,河北任丘062552; 3.河北方圆工程检测有限公司,河北任丘062552 摘要介绍了钢制立式大型常压储罐常见损伤机理,并应用储罐完整性评价方法和在线检测技术 对储罐进行优化管理。对比了不同检测方法的用途和优缺点,提出了降低储罐安全风险和检验成 本的有效检验策略。 关键词储罐;检测;漏磁;声发射 中图分类号TQo5o.7;TE972 文献标志码B doi10.3969/j.issn.1000~7466.2014.01.018 Integrality Assessment and In-service Inspection Technologies on Large-size Vertical Steel Tank ZHAO Yanxiu ,CHEN Yan’ze ,LI Yong-qing ,YAN He , WANG Jianguo 。WANG Gui-chuan 。XIE Hong-hai 1.China Special Equipment Inspection and Research Institute,Beijing 100013,China; 2.Huabei Oilfield Company of SINOPEC,Renqiu 062552,China; 3.Hebei Fangyuan Engineering Testing Co.Ltd.,Renqiu 062552,China AbstractThe damage mechanisms of largesize steel tanks are introduced.The integrality as sessment and inservice inspection technologies on largesize vertical steel tank are brought forth. A strategy to bring down tank risk and inspection cost is discussed. Key wordstank;inspection;magnetic leakage;acoustic emission 完整性管理是更高级的设备管理模式,其中完 整性评价是完整性管理重要的组成部分。储罐的完 整性评价是通过检验、检测等方式,获取与专业管理 相结合的储罐完整性信息,并对储罐系统的适应性 进行评估的过程。 钢制立式大型常压储罐是石油、石化行业常用 的重要设备之一。大型储罐一般指公称体积不小于 200 m。的储罐,我国在用的大型储罐单体最大体积 已达15O 000 m。,世界上最大的常压储罐体积已达 到240 000 m。[。 大型储罐通常是多罐集中放置,用于储存易燃、 易爆、具有腐蚀或毒性的石油产品或危险化学品。 因此,一旦发生泄漏,不但会造成物料损失,还可能 引起燃烧、爆炸,以至于造成事故、环境污染甚至灾 难。常规的储罐在用检测主要包括超声波测厚、焊 缝探伤、真空试漏、罐体的几何尺寸与变形、防腐保 温层检测等手段,这些检测对于储罐的安全运行有 一定的作用。由于检测方法的局限性及针对性比较 差,致使缺陷检出率比较低,某些严重隐患如底板 腐蚀等不能被全面、准确地检测到。近年来,随着 技术水平的不断提高,更多的新技术被用于储罐的 检测。文中根据多年的现场经验,提出了大型储罐 的完整性评价及其在用检测内容和检测方法建议, 以供相关人士借鉴。 收稿IEI期20130802 作者简介赵彦修1963一,男,河北晋州人,高级工程师,学士,从事大型危险品储罐的检验与研究工作。 第l期 赵彦修,等钢制立式大型储罐完整性评价和在用检测检验技术 l大型储罐的损伤机理 大型储罐失效的机理与压力容器有所不同, API 575--2005{现役常压和低压储罐的检验指南 和方法指出腐蚀是钢制储罐及其辅助设备失效、 破坏的主要原因,储罐检测的主要目的是查找腐蚀 位置,确定腐蚀程度 ]。 储罐的腐蚀包括壁板腐蚀、顶板腐蚀和底板腐 蚀。一般而言,壁板腐蚀多为均匀的全面腐蚀或点 腐蚀,偶而也会伴有局部的坑腐蚀。顶板腐蚀多为 伴有穿孔的不均匀全面腐蚀,而底板腐蚀则多为溃 疡状的坑腐蚀,主要发生在背面即靠近土壤一侧,难 以发现、情况最为严重、危害性也最大。统计资料表 明,在所有已知的储罐事故当中,底板腐蚀是造成储 罐泄漏以至事故的主要原因。此外,机械损伤、疲劳 裂纹、结构破坏及其他附属设备损伤也是大型储罐 失效的常见原因,储罐的在用检测应针对其失效机 理开展。 大型储罐的在用检验一般可分为日常检查、年 度检查和定期检验,定期检验又可分为在线检验和 开罐检验两种形式,文中主要就定期检验的内容和 方法加以阐述。 2储罐定期检验的内容与方法 常压储罐定期检验的内容一般包括宏观检查、 壁厚测定、焊缝检测、罐体腐蚀检测,必要时还应进 行罐底沉降和脆性断裂评估等。 2.1 宏观检查 与压力容器一样,宏观检查是大型储罐在用检 验中非常重要的方法。通过宏观检查可以做到① 总体上了解储罐的质量状况,比如储罐制造安装的 外观质量、焊接接头的成型质量。②发现储罐在运 行过程中形成的新生缺陷,比如罐体表面裂纹、表面 腐蚀、罐体变形、泄漏、保温防腐层的损坏等。③确 定是否需要做进一步的检验及其检验重点。 宏观检查的内容包括罐壁板、顶板、底板、基础、 安全附件和罐区环境的检查。宏观检查的主要方法 是目测,必要时也可采用简单的检测工具,比如检测 锤、放大镜、焊缝尺等。 2.2 厚度测定 厚度测定最常用的方法是超声波测厚法,也是 检查设备腐蚀减薄最直接有效的办法。通过厚度测 定可找出设备相应部位的腐蚀规律,及时发现隐患。 大型储罐的测厚可分为全面测厚和定点测厚两 种方式。壁板的重点检测区域一般为底板向上1 m 范围内,拱顶的检测重点为腐蚀严重部位,浮顶的检 测重点为明显腐蚀部位。全面测厚适用于某一块钢 板或某一较大区域平均减薄量的测定,一般采用五 饼法,即每个检测区域测定5个点。而定点测厚适 用于某个小区域或某一点的厚度检测。 超声波测厚简单易行,但是对于大型储罐壁板 而言却不是一件简单的事情。这是因为常规储罐高 度一般都在15~20 iTI,为了进行厚度检测必然要搭 设脚手架,由此形成高空作业,不但成本巨大、检测 范围小,而且还可能造成安全隐患。 为了经济高效地进行壁板的厚度检测,笔者推 荐采用自动爬壁超声波连续扫查的方法,如某国外 公司生产的自动爬壁超声波检测仪,采用水耦合或 干耦合方式可以对被检材料进行连续的超声波A/ B/C扫描,不用搭设脚手架也不需对罐体表面进行 处理,通过遥控操作即可对罐壁板进行不间断的超 声波检测与厚度测定,信号采集点多,数据处理速度 快,是一种安全、快捷、高效的检测手段。 2.3 焊缝检测[3 ] 常规的焊缝检测一般包括表面无损检测、内部 缺陷检测和严密性试验。现行标准SY/T 662O一 2005{油罐检验、修理、改建和翻建对焊缝检测没有 规定,SY/T 5921--2011立式圆筒形钢制焊接油罐 操作维护修理规程要求对罐底板、浮顶单盘板、浮 舱底板焊缝进行真空试漏,对罐底板与壁板、单盘板 与浮舱的内角焊缝进行磁粉或渗透检测,并对下部 壁板焊缝进行超声波探伤。SHS 01012--2004常 压立式圆筒形钢制焊接储罐维护检修规程关于焊 缝检测的要求则只是对下部壁板焊缝进行超声检 测。这些检测有其一定的作用。 笔者认为第一、二层壁板纵、环焊缝和边缘底板 对接焊缝的表面探伤更为重要。相关数据表明l6], 罐壁板主要承受环向应力,承受最大环向应力的位 置H与储罐直径R和罐壁厚度 有关,大约罐 底向上H一2√R占处环向应力值最大。 不同体积 的储罐其承受最大环向应力的高 度H不同,当V一10 000 in。时,H一1 030 mm;当 一20 000 m。时,H1 400 ITlm;当 50 000 1TI。 时,H一1 960 mm。由此可见,壁板承受的最大环 向应力一般位于靠近第一、二层壁板环焊缝的位置。 由于壁板受环向应力的作用向外扩张,与其连接的 边缘底板受其作用而承受很大的径向弯曲应力,边 缘部位受力最大,向里则迅速衰减,中幅板主要承受 第1期 赵彦修,等钢制立式大型储罐完整性评价和在用检测检验技术 表1底板腐蚀状态分级结果 竺 评 曼 蚀 腐蚀状况 维修/处理建议 状态等级 状态评价 ’ I 无腐蚀迹象 非常微少 不需要维修 Ⅱ 存在轻微局部腐蚀迹象 少量 近期不需要考虑维修 Ⅲ 存在明显局部腐蚀迹象 中等 考虑维修 Ⅳ 存在较重局部腐蚀迹象 动态 优先考虑维修 V 存在严重局部腐蚀迹象 高动态 最优先考虑维修 声发射检测的优点①在线检测,不影响生产。 ②可以覆盖整个被检结构。③检测系统可快速安 装。④检测费用低,劳动强度小,检测速度快。其局 限性主要在于目前的声发射检测技术还处于定性阶 段,尚不能准确定量。 声发射在线检i贝4罐底板的意义在于可以定性确 定罐的好和坏,即确定底板是否存在严重腐蚀和泄 漏的问题。作为储罐底板腐蚀状况普查和初筛方法 具有一定的预测性,可大幅减少泄漏事故发生的概 率,指导用户如何确定是否实施开罐检验和开罐时 间的排序问题。 2.4.3 漏磁检测与声发射检测比较 漏磁检测与声发射检测在储罐底板腐蚀检测中 各有优劣,其对比情况见表2。 表2漏磁检测与声发射检测性能比较 漏磁检测 声发射检测 定性检测,确定有无腐蚀及 其轻重程度 可以1OO 覆盖整个储罐底 板,不留死角 在线检测,不影响生产,费 用低,需要保持高液位 主要问题是噪声影响 定量检测,确定腐蚀的面积 和深度 有死角,边缘部位、障碍部 位检测不到 必须停工检测,间接费用 高,如清罐费用、停产损失等 主要问题是存在检测死角 2.5 边缘底板在线导波检测 导波检测是近年来发展起来的一种以点带面的 快速母材超声波检测技术,它可以通过一个很小的 检测区域对周围一定范围进行100 的面积及超声 导波深度覆盖性检测,具有导波检测效率高、现场灵 活性好的特点,具有一定的检测灵敏度及定位精度。 导波分为高频和低频两种,其中高频导波检测 精度高,适用于储罐底板、罐壁等的腐蚀,裂纹等母 材类缺陷的检测,但其缺点是衰减快、传播距离短, 一般检测范围只有1~2 m。因此,导波检测一般可 用于储罐边缘底板的在线检测。 2.6 其他检测 前述检测内容是储罐在用检测的主要内容,必 要时还需进行附件检查、罐底沉降、脆性断裂评估、 刚度或稳定性校核等。 3 结语 1大型储罐的完整性评价和在用检测是一项 综合检测技术,需要多种技术的结合。声发射技术 用于大型储罐底板腐蚀状况在线检测,高效经济,可 用于罐群底板腐蚀状况的筛查,对于确定哪些罐需 要开罐做定量检测,节省清罐费用、检测费用,减少 停产损失具有重要意义。漏磁检测技术快捷、准确, 是目前为止储罐底板腐蚀检测最为准确的方法。自 动爬壁超声波检测技术可用于罐壁、顶板的腐蚀状 况检测,高效、快捷、安全、经济,测量结果准确可靠。 2随着技术的快速发展,会有越来越多的新型 无损检测技术应用于大型储罐的检测中,特别是罐 底板的在线定量检测技术亟待发展,希望相关单位 能尽快开展相关技术的研究和应用。 3目前大型储罐并未纳入国家强制管理范畴, 有关储罐检验检测的法规和标准较为少见,储罐的 检验检测大多是业主的自主行为,同时由于储罐事 故多为泄漏事故,多数事故难以为社会公众所知晓, 事故造成的社会影响较小。因此,很多储罐用户对 于大型储罐的安全管理没有给予足够的重视,大量 的储罐处于常年不检的状态,使盛装石油制品、危险 化学品的储罐变成了重大危险源和污染源。笔者建 议尽快出台储罐管理的法律法规和相关检验检测标 准,以保证大型储罐的安全运行。 参考文献 [1]赵彦修,闰河.大型储罐检测标准对比分析fJ].油气 储运,2010,291265-68,8. ZHAO Yan-yiu。YAN He.Comparative Analysis on Inspection Standards for Largescale Storage Tank[J]. OilGas Storage and Transportation,2010,2912 6568,8. [2] API 5752005,Guidelines and s for Inspec tion of Existing Atmospheric and Low Pressure Stor age Tanks[s]. [3]SY/T 6620--2005,油罐检验、修理、改建和翻建Is]. SY/T 6620--2005,Tank Inspection,Repair,Altera tion,and Reconstruction厂S]. 1-43 SY/T 5921--2011,立式圆筒形钢制焊接油罐操作维 护修理规程Is]. SY/T 59212O11,Code of Practice for Operating, Maintenance and Repair of Vertical Cylindrical Welded Steel Oil Tank[-S3. [5]SHS 01012--2004,常压立式圆筒形钢制焊接储罐维 护检修规程Es]. 第43卷第1期 2014年1月 石油化工设备 PETR_CHEMICAL EQUIPMENT Vo1.43 No.1 Jan.2014 文章编号10007466201401008004 超音速电弧喷涂技术在锅炉水冷壁防护中的应用 摘要 喷涂技 关键词 中图分 赵晓强,牟效民,陈永红 中国石油克拉玛依石化公司热电厂,新疆克拉玛依834003 对某热电厂锅炉水冷壁管壁减薄的原因进行了分析,并在水冷壁管束表面实施超音速电弧 术进行防护,投用后效果良好。 锅炉;水冷壁;减薄;超音速电弧喷涂;防护层 类号TQo5o.7;TE963 文献标志码B doi10.3969/j.issn.10007466.2014.01.019 Application of Hypersonic Arcspraying Technology in Protection Of Boiler Water Cooled Wall ZHAO Xiao-qiang,MU Xiao-min,CHEN Yong-hong H eating and Power Plant of Karamay Petrochemical Company,CNPC, Karamay 834003,China AbstractThe causes of tubes thickness of boiler water cooled wall were analyzed in one heating and power plant.To protect water cooled wall,a measure of using hypersonic arcspraying tech nology to spray one protective layer on the exterior of water cooled wall was put forward.The problem of tubes thickness had been effectively solved since the measure were carried out. Key wordsboiler;water cooled wall;thickness;hypersonic arcspraying technology;protec tive layer 某热电厂3台中压自然循环煤一气混燃锅炉分 别于1994年、1995年、20 c、年投运。投运后水冷壁 管多次出现了磨损、腐蚀及减薄等问题,由此造成锅 炉多次临时停运进行水冷壁管束的更换,不仅打乱 了企业的正常供电秩序及供热稳定性,而且导致检 修费用的不断增加以及设备使用寿命的缩短,严重 影响了锅炉安全、经济、平稳运行。文中介绍对其产 生原因的分析和采取的保护措施,以供同行借鉴。 1水冷壁管损坏原因分析 卜 ] 1高速烟气的磨损、冲刷 锅炉水冷壁受热面 管束长期受到高速、高温、高含尘烟气的不均匀冲刷 磨损。研究表明,管壁的磨损量与气流的速度、烟气 的含尘浓度、烟气中颗粒的特性和流道几何形状等 密切相关,管壁的磨损量与气流速度的3.6次方成 正比。 SHS 010122OO4.Code of Maintenance and Over haul of Atmospheric Vertical Cylindrical Steel Welded Tank rS]. [6-1徐至钧,燕一鸣.大型立式圆柱形储液罐[M].北京 中国石化出版社,2003. XU Zhid un,YAN Yiming.Tank of Large Vertical Cylindrical[M].BeijingChina Petrochemical Press Co.Ltd.,2003. I-7]JB/T 1O742OO7,无损检测常压金属储罐声发射检 测及评价方法[s]. JB/T 1O74~2OO7。Non-destructive Testingacoustic Emission Testing and uation of Atmospheric Pres sure Metal Storage Tanks[S]. 许编 收稿日期20130903 作者简介赵晓强1983一,男满族,河北承德人,助理工程师,硕士,从事锅炉设备技术管理工作。

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