海上壓力容器腐蝕檢測技術有效性分析

袁東野

中海石油技術檢測有限公司 天津 300000

1 背景

海上壓力容器是指具有獨立工藝作用并承受一定壓力的設備，一般需要滿足如下要求：最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于2.5MPa·L的氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體的固定式容器。壓力容器的分類方式有很多，按照工藝流程中的作用不同分類，海上壓力容器可分為儲運容器、換熱容器和分離容器。

（1）儲運容器包括原油緩沖罐，儀表氣罐，供用氣罐，燃料氣儲罐等；

（2）換熱容器包括原油換熱器，生產加熱器，天然氣冷卻器等；

（3）分離容器包括斷塞捕集器，一級分離器，二級分離器，電脫水器等；

（4）壓力容器在投產使用前，可能攜帶制造類缺陷。隨著服役時間的增加，受環境、介質、運行條件、應力等多種因素的影響，存在多種多樣的損傷可能性。這些風險均給壓力容器的安全使用帶來很大的隱患。此外，容器的失效可能威脅操作人員的安全和環境的保護。因此，相關人員十分注重壓力容器的檢測管理。

2 海上壓力容器損傷形式

經過對近幾年壓力容器檢測結果的分析，壓力容器的主要損傷形式包括本體腐蝕、安全附件失效、接管腐蝕、泄露等。海上壓力容器主要損傷形式比重詳見圖1。其中，本體腐蝕（包括保溫下腐蝕和內腐蝕）和接管腐蝕引起的泄漏，是海上壓力容器面臨的主要問題。為了防范腐蝕風險，會通過正確的選材和設計、電化學保護、添加緩蝕劑、增加金屬和非金屬保護層等方法。以上方式均屬于主動預防措施，并不能消除腐蝕。因此，定期采用可靠檢測技術，對壓力容器實施檢測，是必不可少的措施[1]。

圖1 海上壓力容器主要損傷形式比重

圖2 壓力容器腐蝕檢測技術體系

3 檢測技術應用現狀分析

為了應對壓力容器腐蝕風險，針對整體腐蝕和局部腐蝕，建立了相應的腐蝕檢測技術體系，詳見圖2。

3.1 整體腐蝕檢測技術

聲發射技術是利用容器在加壓和保壓過程中，缺陷會產生聲發射信號，通過接收到的聲發射信號的幅值、位置等信息，可以判斷容器的整體狀況。聲發射主要用于在容器使用狀態下，對本體腐蝕等缺陷進行全面，可檢測到活動性缺陷，并評價缺陷對結構的實際有害程度。聲發射檢測的優勢是不停產檢測，經過一次加載，就能確定缺陷部位，檢測效率高。劣勢是該檢測技術需要系統穩定，能夠持續升壓并穩定壓力，在實際使用過程中，現場條件往往很難滿足要求。

3.2 局部腐蝕檢測技術

超聲波測厚技術是利用超聲波脈沖通過被測物體材料分界面時發生反射的原理，如果發生發射，探頭會接收到反射回波，根據聲波在被測物體中傳播的時間和聲速，計算物體厚度。該項技術操作便捷，技術成熟，能夠直接獲取檢測點厚度。劣勢是對于工件表面粗糙度過大，檢測部位曲率半徑小等情況，會影響檢測結果[2]。

相控陣技術是也是應用超聲波的原理，不同于超聲波測厚技術，應用單個探頭，聲束角度和聚焦深度固定。相控陣技術應用的探頭具有多個晶片，每個晶片可以通過軟件單獨控制，從而能夠實現波束角度、聚焦位置和焦點尺寸的控制。相對于超聲波測厚技術，檢測速度更快；缺陷檢出率更高；定量、定位精度也更準確。

DR技術應用射線原理，可以在不拆除保溫層的情況下發現本體腐蝕，尤其適用于容器接管腐蝕檢測。當接管存在腐蝕時，設備會形成黑度不同的影像。根據黑度的變化，可以判斷腐蝕的嚴重程度。DR檢測技術是一種腐蝕的初步判斷技術，腐蝕程度需要其它技術來進行進一步的檢測。DR技術檢測高效，檢測結果直觀，不過具有一定的輻射性，對于檢測對象的尺寸有一定限制。

漏磁技術利用外加磁場使鐵磁性材料被磁化，正常情況下，磁化磁場是規則的，當材料表面或近表面存在缺陷時，產生漏磁信號，引起磁場變化，通過檢測該泄漏磁場信號變化就能有效檢測出缺陷的位置和嚴重程度。漏磁技術適合于大范圍的腐蝕缺陷檢測。不過靈敏度不高，一般在20%壁厚。

脈沖渦流技術采用的激勵信號為矩形脈沖，相對于正弦波，矩形脈沖具有寬頻譜、大電流的激勵特性，穿透能力較強，從而能透過保溫層檢測設備腐蝕。脈沖渦流技術能夠實現不拆除保溫層的在線檢測，無需停機，適合于快速掃查檢測。劣勢檢測結果受環境影響，尤其是鐵磁性物證影響較大，可能影響檢測結果的判斷。

電磁渦流技術是在使用渦流探頭的同時，在試件上添加一個磁場，從而增強了試件的滲透率。電磁渦流技術克服了常規渦流檢測只能對表面和近表面缺陷進行檢測，能夠檢測試件內部或深層的缺陷。電磁渦流技術的使用還屬于探索階段，實際應用案例較少[3]。

4 結語

每種檢測技術存在不同特點，不同檢測技術存在相同性，也存在差異，是各種檢測的均能夠被采用的主要原因。我們應該根據檢測對象的條件選擇合適的檢測技術，發揮每種技術的優勢，。同時，我們也意識到，技術是不斷發展變化，我們要注意引進新的檢測技術，不斷完善腐蝕檢測技術體系，才能夠解決海上壓力容器腐蝕的問題。