基于半定量风险评估和阵列脉冲涡流技术的储罐罐顶检测.pdf
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1、无损检测2023年第45卷第5期41试验研究DOI:10.11973/wsjc202305008基于半定量风险评估和阵列脉冲涡流技术的储罐罐顶检测黄辉,张子健”,钟军平?,张小龙,杨福吴家喜?,许干波(1.宁波市特种设备检验研究院,宁波3150 48;2.宁波市劳动安全技术服务有限公司,宁波3150 48)摘要:基于英国EEMUAPUBNO159一2 0 17 标准的评价思路,采用半定量的风险评估技术对一台汽油常压储罐罐顶进行了风险评估,给出了基于GB/T26610.2一2 0 2 2 的检验策略,采用阵列脉冲涡流技术对罐顶进行了在线检测。结果表明,基于EEMUAPUBNO159一2 0 17
2、 的半定量风险评估技术可以指导罐顶的检验,阵列脉冲涡流技术可实现高检测效率与高灵敏度的结合,两种技术的结合使用在一定程度上代替了传统罐顶的检测方法,具有较大的工程应用和推广价值。关键词:常压储罐;风险评估;腐蚀减薄;阵列脉冲涡流;罐顶中图分类号:TG115.28文献标志码:A文章编号:10 0 0-6 6 56(2 0 2 3)0 5-0 0 41-0 5Tank roof inspection based on semiquantitative risk assessment andarray pulsed eddy current technologyHUANG Hui,ZHANG Zij
3、ian?,ZHONG Junping,ZHANG Xiaolong,YANG Fu,WU Jiaxi?,XU Bo(1.Ningbo Special Equipment Inspection and Research Institute,Ningbo 315048,China;2.Ningbo Labor Safety and Technology Services Co.,Ltd.,Ningbo 315048,China)Abstract:Based on the evaluation idea of the British standard EEMUA PUB NO 1592017,a s
4、emi-quantitativerisk assessment technology was used to assess the risk of a gasoline atmospheric storage tank roof,an inspectionstrategy based on GB/T 26610.22022 was given,and an array pulse eddy current technology was used to conductonline inspection of the tank roof.The results show that the semi
5、-quantitative risk assessment technology based onEEMUA PUB NO 1592017 can guide the inspection of tank roof,and the array pulse eddy current technology canachieve the combination of high inspection efficiency and high sensitivity.The combination of these two technologieshas replaced the traditional
6、inspection method of tank roof to a certain extent,and has great engineering applicationand promotion value.Key words:atmospheric storage tank;risk assessment;corrosion thinning;array pulsed eddy current;tank roof储罐完整性管理是以可靠性为中心的新型储罐管理模式。完整性管理以预防为主,有利于在储罐发生失效前采取相应的措施。目前国内储罐完整性管理依据的标准是GB/T37327一2 0 1
7、9常压储罐完整性管理。风险评估是完整性管理技术要素收稿日期:2 0 2 3-0 2-0 9基金项目:宁波市重大科技任务攻关项目(2 0 2 2 Z165);宁波市公益类科技计划重点项目(2 0 2 2 S007)作者简介:黄辉(198 4一),男,高级工程师,硕士,主要从事无损检测新技术研究工作通信作者:杨福,。中的重要一环,是完整性评价和能效评价的前提。罐顶是储罐的组成部分,因此也是风险评估及完整性管理的对象,虽然罐顶不直接接触罐内介质,但也存在一定的损伤机理,例如腐蚀性介质产生的蒸汽腐蚀、大气腐蚀、保温层下腐蚀等,严重时甚至会产生腐蚀穿孔,危害罐体安全,因此在储罐的定期检测过程中也需对罐顶
8、进行一定的评价和检测2 。以往的GB/T26610系列标准和GB/T30578-2014常压储罐基于风险的检验及评价将储罐分为两大部件进行单独评价,没有针对罐顶的评价方法,而英国工程设备和材料用户协会(EEMUA)给出了针无损检测2023年第45卷第5期42基于半定量风险评估和阵列脉冲涡流技术的储罐罐顶检测黄辉,等:对罐顶的半定量评价方法,采用此方法可以确定罐顶的风险等级,为后续检验策略的制定提供科学依据,且可操作性强,对商业计算软件的依赖性低。传统的罐顶检测方法主要有宏观目视检测、超声测厚和漏磁检测等,以上方法均存在一定的局限性,如检测效率低、检验有效性低等。阵列脉冲涡流是一种大提离测厚技术
9、,能够在不拆除保温层且在设备运行状态下进行快速测厚,是保温层下腐蚀检测最有效的技术之一 3-4。因此罐顶半定量评估技术和阵列脉冲涡流检测技术的联合运用,将成为罐顶腐蚀检测乃至罐顶完整性管理的强有力手段,在检验资源花费较小的情况下,实现罐顶的评估和检测,具有较大的工程应用价值。一EEMUA半定量风险评估技术EEMUA半定量风险评估技术的过程分为以下3个步骤:计算失效可能性分数;计算失效后果分数;罐顶的风险评估。该方法可操作性强,在储罐资料审查或检测技术交底阶段即可完成风险评估,为后续制定检验方案提供科学的指导。1.1失效可能性计算主要从两大类,7 个方面对罐顶进行失效可能性打分。两大类分别为:为
10、防止或限制储罐顶板腐蚀而采取的措施;影响腐蚀发生的特征因素。7个方面分别为:罐顶是否有内衬里或内涂层;2)罐顶上是否有外部涂层;储罐内介质温度;介质气态腐蚀性;是否安装有惰性气体覆盖系统;罐顶支撑结构的位置和缝隙腐蚀发生的可能性;保温层下腐蚀发生的可能性。7 个方面的考虑因素覆盖了罐顶可能发生的损伤模式,确定的分数分别记为 P,P,失效可能性分数X=1(3P1+3P+2P+4P4+3P,+P。+P,)。1.2失效后果计算罐顶的失效后果主要从3大类,9个方面进行打分计算,3大类分别是:经济方面;安全和健康方面;环境影响方面;9个方面分别是:预计修复时间;预计维修费用;储罐产品损失量;人员受伤可能
11、性;产品可燃性;产品毒性;储罐位置;环境危害可能性;根据有毒蒸汽的泄放量计算蒸汽排放情况。确定的分数分别记为CiC。1.3风险评估将计算的失效可能性和失效后果等级绘制成一个二维矩阵,风险等级分为5级,从高到低为极低、低、中、高、极高风险,罐顶半定量风险评估矩阵如图1所示。高低高#极高极高中低中高极高失效可能性等级低极低低中高极低极低极低低中失效后果等级极低低中高图1罐顶半定量风险评估矩阵1.4基于GB/T26610.2一2 0 2 2 的检验策略由于国内目前还没有针对储罐罐顶的风险评估方法和标准,所以笔者采用了半定量方法,但国内针对压力容器和罐底罐壁的风险评估方法和标准相对较完善,且较符合我国
12、国情,所以笔者将半定量法和GB/T26610.22022承压设备系统基于风险的检验实施导则第2 部分:基于风险的检验策略两者联合运用,既解决了罐顶风险评估无标准可依的难题,又可以提出符合我国国情的检验策略。GB/T26610.22022规定容器的检验分为停机内部检验、停机外部检验、在线检验,其中在线检验的有效性等级要达到相关要求,对于高风险设备,检验有效性等级要达到中高度;对于中风险和中高风险设备,检验有效性等级要达到中度;对于低风险设备,检验有效性等级要达到低度。对于罐顶而言,通常采用在线检测和停机外部检验,常见检测方法和检验有效性如表1所示,表中1为高度有效,2 为中高度有效性,3为中度有
13、效,X为低度或无效。表1罐顶常用检测方法和检验有效性损伤形态检测方法局部减薄均匀减薄点蚀/孔蚀目视检测1,2,33,X1,2,3脉冲涡流检测2,31,2,33,X超声波测厚2,31,2,3X漏磁检测1,21,21,2尺寸测量1,2,31,2,33,X2阵列脉冲涡流技术2.1技术原理阵列脉冲涡流技术的原理与单探头脉冲涡流技术的原理基本相同,均为通过分析导电材料内部的瞬时涡流和磁场衰减状况,实现对材料壁厚损失的评估,其具有以下技术特点:可穿过各类涂层/非金属隔离层,无需专门进行表面处理;无需拆除保温层,无需停机,可在役进行腐蚀筛查;可采用编码扫描成像和多探头阵列技术,让检测更加高效;无损检测202
14、3年第45卷第5期43基于半定量风险评估和阵列脉冲涡流技术的储罐罐顶检测黄辉,等:检测结果直观,可三维显示,数据可保存追溯 5阵列涡流检测工作分为3个阶段。第一阶段是激发阶段,探头激励产生足够大的磁场,穿透整个壁厚并达到稳定状态。随着磁场逐渐增大,材料中产生涡流并阻碍磁场增大,所以材料中的磁场增大是一个相对缓慢的过程,当磁场达到饱和时,涡流逐渐消失,当系统达到稳定状态时,材料中的磁场不再变化。壁厚越厚,激励时间越长。检测的第二阶段是截止阶段,当磁场在材料中达到稳定状态后,线圈中的电流关闭,此时材料中的磁场会发生衰减,并伴随产生涡流阻止磁场衰减。线圈中的电流不是瞬时消失,有一定的延迟时间,延迟时
15、间和探头及系统设计有关。检测的第三阶段是接收阶段,探头测量材料中涡流衰减导致的磁场衰减状态,利用磁场幅值和时间的函数关系来评估壁厚变化的信息,与激发阶段的状况类似,壁厚越厚,衰减时间也越长。电压幅值、时间和衰减系数的关系满足Voce(1)tT,u,d(2)式中:V为电压;t为时间;t为衰减系数;T为材料厚度;为磁导率;为材料电导率。2.2壁厚补偿技术2.2.1技术简介在脉冲涡流检测过程中,足迹和平均区域会影响检测结果的可靠性,平均区域尺寸为足迹尺寸的1.8倍。用常规超声作为对比,足迹相当于超声一6 dB声场尺寸,平均区域相当于一2 0 dB声场尺寸。在脉冲涡流检测中,检测结果对平均区域内的壁厚
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