《鋼制球形儲罐定期檢驗規范》的研究

楊寧祥（廣東省特種設備檢測研究院珠海檢測院） 叢成龍（珠海市安粵科技有限公司）劉莎（廣東省特種設備檢測研究院珠海檢測院） 鞠天慧（珠海市安粵科技有限公司）

近年來，隨著石油、化工等行業的迅速發展，原料及產品的儲存需求使球形儲罐得到了廣泛應用。同時，球形儲罐的現場制造技術日益成熟，球形儲罐的容積也越來越大。據調查，容積達到10000m3的球形儲罐已在多個城市制造并投入使用[1]。球形儲罐有眾多優點：在相同容量下所需鋼材最少；球殼板承載能力比圓筒形容器大一倍；占地面積?。换A簡單；外觀漂亮等。但是，球形儲罐使用的安全性也不容忽視，由于球形儲罐儲存的介質一般較特殊，且儲存量大，一旦發生事故，后果將不堪設想。球形儲罐是壓力容器的一種，但因結構特殊，且性能會受到現場制造時諸多因素的影響，使其定期檢驗尤其重要。因此，需要在安全技術規范的下一層級制定檢驗的標準給予檢驗指導。

2012年，廣東省地方標準DB 44/T 1096—2012《鋼制球形儲罐定期檢驗規范》頒布實施，為廣東省鋼制球形儲罐的定期檢驗提供了技術支撐，對廣東省鋼制球形儲罐定期檢驗的規范、優化發揮了重要作用。近年來，TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術監察規程》、NB/T 47013—2015《承壓設備無損檢測》等規范、標準的頒布實施，給球形儲罐的定期檢驗提出了新要求，提供了新方法。2016年9月28日，廣東省質量技術監督局批準立項了廣東省地方標準《鋼制球形儲罐定期檢驗規范》的修訂項目，并向起草組下達了標準的修訂任務，標準起草組對此開展了一系列的研究。

1 球形儲罐使用單位職責

球形儲罐的定期檢驗需要使用單位的密切配合。因此，標準明確規定球形儲罐使用單位的職責。使用單位應提供球形儲罐設備檔案，包括設備設計、制造、安裝、驗收、改造、運行維護、檢查、檢驗及安全附件等資料，應做好檢驗前的輔助工程，檢驗發現缺陷的處理，并配合現場檢驗工作，應組織對球形儲罐進行管道連接、密封、附件（含安全附件及儀表）、內件安裝、防腐、保溫等恢復工作并且對其安全性負責。

2 檢驗機構職責

球形儲罐定期檢驗的工作質量與檢驗機構的履職程度有密切關系。因此，標準規定了檢驗機構應取得TSG Z7001—2004《特種設備檢驗檢測機構核準規則》中球形儲罐定期檢驗的核準資質（RD2）；宜通過中國合格評定國家認可委員會（CNAS）對球形儲罐檢驗檢測項目的檢驗機構認可和實驗室認可，應建立滿足TSG Z7003—2004《特種設備檢驗檢測機構質量管理體系要求》條款要求的質量管理體系，并保證質量管理體系正常運行；應建立安全管理制度，配備齊全勞動防護用品，保障檢驗檢測人員的安全；應配備具有壓力容器檢驗、無損檢測、理化分析資質證書的人員。開展球形儲罐檢驗檢測的人員應具有相應的特種設備檢驗檢測人員證書；應配備球形儲罐檢驗檢測所需的儀器、設備和測量工具，并保證在有效的檢定或校準期內；無損檢測儀器還應符合NB/T 47013—2015的相關規定；應保證出具的球形儲罐定期檢驗報告真實、準確、有效。

3 檢驗前的準備

球形儲罐結構特殊，多數屬于第三類壓力容器。因此，標準規定了每臺球形儲罐必須制定檢驗方案，且由責任工程師審核、技術負責人批準。

實際定期檢驗中，球形儲罐排版圖（或球殼板展開圖）可能因定位點不同而位置不同。因此，標準規定檢驗前應依據球形儲罐設計圖紙、制造安裝資料、上次定期檢驗報告等資料繪制球形儲罐排版圖，現場檢驗時，依據球形儲罐排版圖對檢驗數據和檢驗問題進行記錄。

球形儲罐高度較高，且內部光線不好。因此，標準規定了腳手架應采用鋼管和鋼制腳踏板，每層檢驗平臺應搭設安全護欄和護腳板，防止人員和物品從平臺墜落，各檢驗平臺層上下樓梯應在不同位置設置，不得直上直下；檢驗安全除滿足TSG 21—2016外，檢驗前，檢驗機構和使用單位還應簽訂安全協議，明確雙方安全職責。

4 檢驗實施

4.1 宏觀檢驗

針對球形儲罐的結構特點，增加了支柱角焊縫的布置及型式，支柱固定型式，拉桿的結構形式，拉桿與支柱的連接，球形儲罐兩極間內直徑、赤道截面最大內直徑和最小內直徑之差，球形儲罐兩極間內直徑、赤道截面最大內直徑和最小內直徑與設計內直徑之差，每根支柱徑向和周向兩個方向的垂直度，每根支柱的位移，基礎沉降與上一檢驗周期的差值等檢驗項目。

4.2 壁厚測定

強調了對球形儲罐接管的壁厚測定以及測定后按照球形儲罐排版圖記錄，對異常測厚點做詳細標記。

4.3 表面無損檢測

考慮到表面無損檢測方法的適用范圍和優缺點，規定了應采用NB/T 47013—2015的磁粉檢測、滲透檢測等方法，鐵磁性材料制球形儲罐應優先選擇磁粉檢測方法。

因NB/T 47013.4—2015對表面無損檢測提出了新的要求，因此，規定了球形儲罐內表面宜采用熒光磁粉檢測。制造時采用高強度鋼以及對裂紋（包括冷裂紋、熱裂紋、再熱裂紋）敏感的材料，或長期工作在腐蝕介質環境下有可能發生應力腐蝕裂紋的球形儲罐，內表面應采用熒光磁粉檢測方法。

參照GB 12337—2014《鋼制球形儲罐》的要求，考慮毒性介質的風險，規定了應對盛裝毒性程度為極度和高度危害介質的球形儲罐開孔和接管部位焊接接頭進行100%表面無損檢測。

球形儲罐檢驗過程中經常發現裂紋等缺陷，因此，規定檢測中發現裂紋的部位，應擴大檢測的比例或者區域，以便發現可能存在的其他缺陷。檢測焊接接頭發現裂紋時，應在缺陷兩端的延伸部位增加檢測長度，增加的長度不小于該焊接接頭長度的10%，且兩側均不小于250mm，如仍有裂紋，則對該焊接接頭做全部（100%）檢測。檢測母材發現裂紋時，應以缺陷為中心，擴大檢測區域，擴檢區域至少為半徑250mm的圓周范圍，如仍發現裂紋，則對該母材所在的球殼板做全部（100%）檢測。

4.4 埋藏缺陷檢測

引進新的埋藏缺陷檢測方法，規定了應采用NB/T 47013—2015的射線檢測（RT）、超聲檢測（UT）、衍射時差法超聲檢測（TOFD）、X射線數字成像檢測（DR）等方法。淘汰不適合時代潮流的檢測方法，規定了不宜采用γ射線全景曝光射線檢測。

結合檢驗實際情況以及幾種埋藏缺陷檢測方法的優缺點，規定了發現埋藏缺陷的處理原則如下：抽查發現缺陷時，應采用同樣的方法增加抽查比例。檢測焊接接頭發現缺陷時，應在缺陷兩端的延伸部位增加檢查長度，增加的長度不小于該焊接接頭長度的10%，且兩側均不小于250mm，如仍有缺陷，則對該焊接接頭做全部（100%）檢測。發現缺陷時，應對缺陷進行定性、 定量和定位，宜選用射線檢測（RT）、衍射時差法超聲檢測（TOFD）和X射線數字成像檢測（DR）進行定性。缺陷高度和深度宜選用衍射時差法超聲檢測（TOFD）確定。

4.5 缺陷活動性判定

活動性缺陷比非活動性的缺陷的危險性大很多，發現和消除活動性缺陷是檢驗的重點之一。因此，規定了檢驗機構在其他無損檢測方法實施前，宜采用聲發射檢測提高常規無損檢測的針對性和有效性。宜采用聲發射檢測方法對球形儲罐進行在線監測，利用在線檢測的數據為定期檢驗提供檢驗依據。埋藏缺陷檢測時，發現缺陷且需要判斷缺陷活動性時，應采用NB/T 47013—2015的聲發射檢測方法確定。

4.6 材質檢查

球形儲罐是重要的存儲設備，設備本身的價值很高，因此，企業對其管理一般比較嚴格，主要受壓元件的材質對設備安全性的影響很大。因此，標準規定：主要受壓元件材質的種類和牌號應查明，材質不明者，應進行材質分析，以確定球形儲罐的材質。檢查主要受壓元件材質是否劣化，應根據具體情況，采用硬度測定、金相檢驗等方法予以確定。

4.7 緊固件檢查

緊固件失效，將會造成介質泄漏，特別是當螺栓存在環向裂紋時，螺栓容易斷裂，泄漏風險很大。因此，標準規定對上下人孔螺栓、接管螺栓應逐個清洗，檢查其損傷和裂紋情況，重點檢查螺紋及過渡部位有無環向裂紋，必要時進行無損檢測。

4.8 強度校核

球形儲罐的強度校核要求與普通的壓力容器的強度校核沒有本質區別，因此規定，球形儲罐強度校核按照TSG 21—2016中8.3.11的要求執行。

4.9 安全附件、儀表及附屬設施檢驗

球形儲罐的安全附件包括：安全泄放裝置、緊急切斷裝置。安全泄放裝置是防止超壓的最后一道關口。球形儲罐的PV值很大，介質一般為氣態或液化氣，其爆炸沖擊影響力也很大；球形儲罐存儲煤氣、天然氣及液化石油氣等可燃氣體或毒性介質時，會設置緊急切斷裝置，在遇到突發情況的時候，閥門會迅速地關閉或者打開，避免造成事故的發生。因此，安全泄放裝置、緊急切斷裝置的檢驗非常重要。標準規定：應檢查安全泄放裝置是否完好、是否在校驗有效期內，安全閥數量是否滿足要求、整定壓力是否與球形儲罐使用壓力匹配；液態烴或毒性程度為極度、高度或中度危害介質的球形儲罐，安全閥排出口導管設置是否合理；緊急切斷裝置的耐壓、密封性能試驗記錄是否符合要求；盛裝毒性為極度、高度危害或液態烴球形儲罐的進出口是否安裝了緊急切斷裝置。

球形儲罐的儀表包括壓力表、液位計、溫度計。儀表的主要作用是顯示作用，用來提醒管理人員發生異常的值要進行處理。由于規程里對定期檢驗時儀表的檢驗沒有強制要求，標準結合實際情況，規定當年度檢驗和月度檢查發現儀表存在較大問題時，對定期檢驗中儀表的檢驗內容包括：

（1）壓力表是否完好，是否在檢定有效期內，型號規格是否符合要求；安裝位置是否便于觀察和清洗，是否受到輻射熱、凍結或震動的不利影響；壓力表和球形儲罐之間是否裝設三通旋塞或針形閥，腐蝕介質用壓力表與球形儲罐間是否裝設隔離介質的緩沖裝置。

（2）液位計是否破損，型號規格是否符合要求；最高最低安全液位是否做標識；用于易爆、毒性程度為極度、高度危害介質的液化氣體球形儲罐的液位計是否有防漏保護裝置，是否同時設置就地和遠傳液位計，是否設置高液位報警和高高液位連鎖。

（3）溫度計是否破損，型號規格是否符合要求。

球形儲罐的附屬設施包括梯子平臺，耐火隔熱設施及消防設施，接地裝置，阻火器，泄放管，閥門。這些附屬設施在球罐本體之外，其完整性與檢驗人員自身安全、球形儲罐運行安全存在間接的關系，雖然規程沒有強制定期檢驗的要求，但考慮到實際情況，標準規定了當球形儲罐附屬設施更換，且影響球形儲罐運行安全或檢驗安全時，檢驗以下內容：

（1）梯子平臺是否牢固安全；梯子平臺踏步的寬度、傾斜角度、間距是否符合要求，梯子平臺護欄高度是否符合要求。

（2）耐火隔熱設施及消防設施是否能滿足消防安全要求。

（3）接地裝置數量和接地電阻是否滿足要求。

（4）阻火器、泄放管設置，閥門脫脂等是否滿足要求。

4.10 耐壓試驗

球形儲罐進行耐壓試驗時一般采用水作為介質。目前球形儲罐儲存介質的密度絕大多數小于水，因此在以水為介質進行耐壓試驗時，球罐承重超過運行重量，液壓試驗實施單位應對球形儲罐基礎沉降及支柱傾斜進行監測，防止球形儲罐發生傾倒。

4.11 泄漏試驗

球形儲罐泄漏試驗與一般壓力容器類似，但是由于球形儲罐容積較大，輕微的泄漏對壓力表的讀數的影響不大，因此檢查時不僅需要認真觀察壓力表讀數的變化，更重要的是認真觀察檢漏點的狀況。

5 檢驗結果評價

球形儲罐定期檢驗工作完成后，判斷安全狀況等級，給定檢驗周期，出具檢驗報告的格式和時限要求，檢驗信息管理，檢驗案例填報，檢驗標志印制等都應滿足規程的要求，但是支柱傾斜和基礎沉降在規程中沒有安全狀況等級的要求，結合實際情況，標準規定了：支柱傾斜超過GB 12337—2014要求的球形儲罐，應對支柱予以調整，否則安全狀況等級不得高于4級?；A沉降超過GB 12337—2014要求的球形儲罐，應采取措施予以處理，否則安全狀況等級不得高于4級。

[1]姚志燕，房務農，李永泰，等. 10000m3球罐整體熱處理強度及剛度計算[J]. 壓力容器，2013（12）：24-30.