非标厚度常压储罐底板的漏磁检测与剩余寿命计算

时间：2024-05-22

周晓彤* 张子健吴家喜

（宁波市劳动安全技术服务公司）

0 前言

至2015 年，我国已建成8 个国家石油储备基地，总储备库容积为2 860 万m3。其中位于宁波市镇海区的基地建设规模为520 万m3，共具有52 台储油罐，单个储罐的容量可达10 万m3，储罐底板边缘板厚度为20 mm。

JB/T 10765—2007《无损检测常压金属储罐漏磁检测方法》是常压储罐漏磁检测的主要参考检测标准，但该标准中仅规定了6～12 mm 底板的检测工艺，而对于20 mm 厚的底板则未有提及，这就使10 万m3常压储罐的边缘板检测存在一定的困难。针对这一问题，本文采用一种新型漏磁检测设备对20 mm 厚的比对试板进行了试检测，并进行了现场检测应用，可为之后开展10 万m3储罐漏磁检测提供相应的技术支持。

1 漏磁检测原理与检测设备

1.1 漏磁检测原理

漏磁检测是运用电磁场原理，利用铁磁性材料的磁导性特征作为基础而进行的一项检测活动。其基本原理为：通过漏磁仪对被测物体增加外加磁场进行磁化作用，当材料无缺陷时，磁力线均匀通过被测物体并无不规则磁力线存在；当材料有缺陷时，缺陷的磁导性低，磁阻大，会阻碍磁力线正常通行，使得磁力线改变路径。改变路径的磁通大部分从阻力较小的缺陷底部穿过，以至于缺陷底部磁通量趋于饱和。此时，一部分磁通会泄漏至表面，越过缺陷之后，形成漏磁场。不同缺陷形成的漏磁场不同，漏磁仪可以通过不同的信号捕捉不同漏磁场的变化，从而发现缺陷[1-2]。同时，漏磁检测方法具有操作简单、快速，灵敏度高，成本低，对材料表面清洁度要求低等特点，大大提高了缺陷检出率[3-4]。

1.2 检测设备

大部分储罐底板漏磁检测仪将检测装置的主要部分安装在驱动轮后面的多个负重轮上，本次检测采用的新型TMT-CGIII 漏磁检测仪采用蓄电驱动，驱动部分包含蓄电池、驱动电机、伞状齿轮对、主动轮和从动轮，精简了漏磁仪的结构。

TMT-CGIII 储罐底板漏磁检测仪将纳米磁传感器晶元技术应用到储罐底板漏磁检测设备扫描装置中，其灵敏度传统霍尔传感器高5～6 倍，且具有热稳定性优良、信噪比高等优点。该检测仪灵敏度高，可检测的缺陷更小，可测板厚更大，穿透涂层能力强，对永磁铁的质量要求较低。TMT-CGIII 型漏磁检测仪主要参数可见表1。

表1 仪器主要参数

2 对比试板检测

对比试板主要用于对被检测缺陷深度当量评定。通常采用材质、厚度与被检工件相同的试板进行检测，在试板表面加工20%，40%，60%，80%深度的球形孔，对漏磁仪进行灵敏度调节，从而确保检测质量，20 mm 厚的漏磁比对试板如图1 所示。

图1 20 mm厚漏磁检测对比试板（单位:mm）

图2 TMT-CGIII漏磁检测仪检测结果

从图2 中可以看到，4 处缺陷清晰可见，通过软件测量，腐蚀当量分别为20%，38%，62%，83%，检测存在一定误差，最大误差量为5%，在可接受范围内，与试板人工球孔缺陷尺寸、位置相吻合。对比试板的检测结果表明，TMT-CGIII 漏磁检测仪在20 mm 厚的储罐底板检测中具有较高的缺陷检出率，可以用于该规格的底板漏磁检测。

3 现场检测

3.1 漏磁检测

基于对比试板检测结果，对某介质为原油的大型常压储罐进行现场检测，其底板结构如图3 所示。该储罐的材质为Q235B，底板厚度为20 mm，直径为76.2 m，边缘环半数量为40，服役时间为10 a。

图3 原油储罐底板结构图

经过漏磁扫查发现，该储罐4 块边缘板存在≥30%腐蚀当量的缺陷，最大腐蚀当量为R4 边缘的37.6%如图4 所示。分别采用超声波测厚进行现场复验，缺陷均为土壤侧腐蚀，复验结果与漏磁检测结果相吻合。

图4 储罐4块边缘板扫查结果

4 块边缘板的腐蚀当量统计如表2 所示。

根据漏磁检测结果和超声复验结果可以看出，腐蚀以点蚀为主，且分布集中在下表面，经现场勘查后发现，R2～R7 处约10 m 范围内的储罐地基下陷，防水层明显破损，存在一段长约8 m 的裂缝，且有明显的雨水灌入迹象，造成了局部土壤腐蚀。同时该储罐平时操作温度为60 ℃，一定程度上加剧了地基开裂处的腐蚀程度。

表2 原油储罐检测结果统计

3.2 储罐剩余寿命计算标准

根据SY/T 6620—2014《油罐的检验、修理、改建及翻建》对存在明显腐蚀缺陷的储罐进行剩余寿命计算，得出其最长检验周期，即下次开罐检验时间。

常压储罐剩余寿命计算公式如下：

式中：Or——剩余寿命，即距离下一次内部检验的时间；

RTbc——修理后底板上表面被腐蚀后的最小剩余厚度；

RTip——修理后底板下表面被腐蚀后的最小剩余厚度；

StPr——未经修理的底板上表面最大腐蚀速率，对有涂层区域，StPr=0；

MRT——允许最小剩余厚度；

UPr——底板下表面的最大腐蚀速率，对于有效阴极保护的区域，UPr=0。

该储罐的投用日期为2010 年4 月，服役年限为10 a，边缘板厚度为20 mm，腐蚀裕量为2 mm，设定漏磁检测修理门槛为40%腐蚀当量，MRT 为边缘板原始厚度（不包括腐蚀裕量）的1/2，即9 mm。RTbc为修理后底板上表面腐蚀的最小剩余厚度，一般对40%以下缺陷不修补，则认为RTbc为60%板厚，则RTbc=12 mm，RTip为修理后底板下表面腐蚀的最小剩余厚度，一般对40%以下缺陷不修补，则认为RTbc为60%板厚，则RTip=12 mm。Pr为未经修理的底板上表面最大腐蚀速率，该储罐内表面有防腐层，则StPr=0。UPr为底板下表面的最大腐蚀速率，对于有效阴极保护的区域UPr=0，该储罐的UPr=（20×37.6%）/10=0.752。将上述参数带入式（1），计算得出剩余寿命Or为3.98 a，圆整后取3.9 a。因此，根据SY/T 6620—2014 标准，计算得出该储罐下次升罐检验的周期为3.9 a。