影响常压储罐底板漏磁检测可靠性的因素研究

发布日期：2017-10-18 11:59　　　浏览次数：次

对在用常压储罐底板的腐蚀减薄情况进行可靠有效的定性、定量检测评估是保证石化工业、油田集输站安全运行的关键。实际上, 储罐因底板腐蚀而发生泄漏的情况时有发生, 既影响了生产也带来了库区安全隐患。漏磁检测由于具有原理简单、检测速度快、不需表面打磨、仪器操作方便、适用性强、能穿透涂层、不受罐底板表面油污及其它非导磁覆盖物限制等优点被广泛应用于常压储罐底板的腐蚀检测。其原理是当铁磁性板材被外加磁化装置磁化后，在板材内可产生感应磁场，若板材上存在腐蚀或机械损伤等体积型缺陷，则磁力线会泄漏到板材外部，从而在其表面形成漏磁场，如在磁化装置中部放置一个磁场探头（通常采用霍尔元件或线圈等磁场传感器），则可探测到该漏磁场，由于磁场强度与缺陷深度和大小有关，因此可以通过对漏磁场信号的分析来获得板材上产生体积型缺陷的情况（漏磁检测原理示意图见图1）。

在过去的十多年中，漏磁检测已经被证明是检测储罐底板的首选方法。然而，专业的无损检测公司在开拓市场时，会发现这种漏磁特殊应用存在一些限制。因此有必要对这种检验方法可以在储罐底板检测中达到何种程度进行研究。本文将尝试总结一些底板漏磁应用的限制因素以便检测人员可以更好地理解通过这种检验技术可以达到什么样的预期效果。

1 限制因素研究

1.1 设备的调节

设备按照制造商的推荐进行调节是至关重要的，应根据被检底板厚度和涂层厚度变化进行相应的调节。当被检底板的磁化程度较低时，由于此时底板内部磁力线较少，所以导致漏磁场也偏小或无漏磁现象。随着磁化强度的不断增加，当底板内磁通量密度达到其饱和磁化值的 80%左右时，漏磁场不仅幅值较大，而且随着磁化强度的增加迅速增大。被检底板进入饱和磁化状态后，其漏磁场的磁场强度不再随外界磁场强度的增大而增大，因此为了从腐蚀缺陷处得到漏磁场，应尽可能使被检底板达到饱和磁化状态或近饱和磁化状态。如果不能达到饱和或近饱和就不会产生漏磁场，则探头就什么也检测不到。

1.2 表面状况

待检储罐底板上表面的表面状况很大程度上决定着漏磁检测可以达到的灵敏度级别。表面越粗糙、越脏，检测过程产生的杂波就越多，可以达到的灵敏度也就越低，严重的会导致实际的缺陷信号被噪声电平遮蔽。

1.3 底板弯曲

储罐底板不会是完全平整的，因此底板的弯曲程度对漏磁检测的可靠性有着显著的影响。当底板的曲率变化引起提离值的增加，漏磁检测的灵敏度就会显著变化。这种影响通常可以通过从多个方向进行扫描来克服。实际上，由于底板的弯曲使得对靠近搭接处和/或罐壁区域的可靠扫描是难以实现的。通常情况下，尽量使用较小的扫描装置以将这种影响减少到最低。

1.4 底板材料性能

储罐底板材料本身对漏磁检测也有显著的影响。漏磁检测技术由于其本身的特性仅能对铁磁性材料进行检测，所以底板材质的情况也直接影响到底板漏磁检测的结果。由于钢材的磁特性是随其合金成分（尤其是含碳量）、热处理状态变化而变化的，即使相同的磁化、相同的缺陷在不同材料的底板上，缺陷漏磁场强度也会不一样，材料磁导率越低的底板其缺陷漏磁场越小。大多数储罐底板是使用低碳钢制造的，低碳钢很适于漏磁检测技术，而高等级的材料需要更高的磁化强度才能达到与低碳钢相同的磁饱和水平。更高的磁化强度也适用于因服役而性能降低的材料，例如含硫原油储罐材料因承受氢蚀从而可能达不到满足要求灵敏度的必要的磁饱和，这也是导致噪声电平的一个主要原因。另外，轧制的方向对于相同尺寸的腐蚀坑的信号幅度也有影响。还应注意到，即使在干净平滑的表面，由于材料性能或制造方法的变化，噪声电平也会发生变化。

1.5 扫查覆盖率

漏磁检测常常宣称可以达到100%覆盖底板区域，实际上由于底板重叠的性质和大多数的罐底都存在一定数量的障碍物，100%覆盖几乎是不可能实现的。而且由于曲率的影响，靠近罐壁的地方也难以检测，通常还会有许多常规扫查装置难以触及的罐底区域，只能通过使用小一些的漏磁扫查装置部分解决这一问题，但是单独使用漏磁检测几乎不可能覆盖整个罐底。为尽可能地提高扫查覆盖率, 降低缺陷漏检的可能性, 在使用推车式漏磁检测设备进行罐底大面积扫查的同时，对于仪器无法到达的底板区域和检测盲区, 需要采用手持式漏磁检测仪或超声波测厚仪，结合宏观检查, 来辅助提高扫查覆盖率。对于底板对/搭接焊缝, 需要辅以适当的真空检漏方法进行检测。

1.6 底板上下表面腐蚀难以区分

漏磁检测不能可靠地区分底板上下表面的腐蚀，大多数情况下因为可以目视区分信号，所以这不是个问题。但是在存在已知的上表面腐蚀问题的情况下，如果该问题在前期的检测完成后已经做了记录并进行了钝化处理（通过表面涂层），这时如果不需要去除涂层就可以获得前期的检测信息对于检测机构来说就很有帮助，因为这样可以显著加快检测过程。漏磁检测的性质意味着，在某些情况下底板扫查装置不能检测储罐底板上表面的腐蚀。一般情况下，储罐底板上表面腐蚀坑的响应信号与具有同样的体积损失的储罐底板下表面腐蚀坑的响应信号相比会显著减少，这是由于腐蚀坑自身深度之内保留着较高的漏磁水平，而在另一侧（底板下表面）漏磁场存在于表面上，因为在磁场传感器的直接路径上从而较易被接收到。

1.7 带涂层的底板

除了上述限制因素，较厚的涂层是影响可以达到的灵敏度的另一个因素。通常可以通过降低磁桥来克服磁桥导致的额外的提离，但是这同时意味着不可能达到与相同厚度没有涂层的钢板相同级别的灵敏度。另外，当底板表面存在非铁磁性涂层时，随着涂层厚度的增加缺陷漏磁场强度将减弱，当涂层的厚度大于 6 mm 时，已经无法获得有效的缺陷漏磁信号了。在所有这些情况下，有必要在检测之前，模拟实际检测条件以确定可以达到的检测效果。

1.8 阈值

许多制造商为了实现半自动化检测，漏磁检测时都会设置阈值，然而这有可能是明显缺陷漏检的主要原因，这是因为从腐蚀坑产生的信号幅度更多的是代表总体积损失而不是剩余壁厚，因此信号幅度远远不同的缺陷可能会有相同的穿透尺寸。还有就是需要控制和监测所有的检测参数（这在漏磁检测中几乎是不可能的），一些设备可以提供实时显示，但是必须由操作人员监控，任何时候操作人员看到超过噪声电平的离散信号，都应对该位置进行标记并对显示做进一步的验证，不这样做就会导致明显的缺陷漏检。

1.9 腐蚀的漏磁信号成像

目前市场上使用的多是以彩色编码输出的形式将与壁厚相关的结果成像，但是这样做的不好的后果是：第一，由于缺陷的体积性质，漏磁检测不能准确判定剩余壁厚；第二，漏磁检测不能从异常信号中滤除掉除了腐蚀以外所有的伪显示，成像常常会产生误导或包含好的或坏的数据且没有办法判别。

1.10 操作人员

任何设备的正确使用和检测结果的有效性都有赖于操作人员良好的技能和职业道德。所有操作人员至少应该能够证明他们已经通过培训对其操作的设备有合理的理解，并应按要求取得检测等级资格证书，从事相应资格等级规定的检测工作。

1.11 商业压力

任何储罐底板检测都不会是完全相同的，储罐底板有的光滑、干净、平整、没有缺陷，也有的粗糙、油污、弯曲、腐蚀遍布，显然对后者进行充分的检测和评估要花费更长的时间和投入更多的精力，但是很多业主并没有充分理解检测可能会需要花费难以预见到的时间和额外投入的人力物力，因而对大多数此类检测都是以总价的形式进行招标。导致的后果就是当检测腐蚀缺陷遍布的底板时，如果合同规定的时间很紧，肯定会对检测机构造成额外的压力，在这种情况下，某些检测机构会选择对检测到的某些腐蚀不予以报告，结果就是一些明显的缺陷被忽视并可能导致储罐底板泄漏。

2 结论

尽管储罐底板漏磁检测存在上述的种种限制因素会让人提出质疑，尤其是如果他们已经因为使用漏磁检测而遇到了问题的话更是如此。尽管如此，储罐底板漏磁检测还是有很大的发展前景，这是因为每天都有数以百计的储罐由那些受过良好培训的操作人员使用可靠的设备对其底板进行成功的漏磁检测，这些操作人员充分理解上述问题而且对于漏磁检测技术的局限性有着深刻的认识，只要合理应用漏磁检测技术并且充分理解所有的局限性，那么漏磁检测技术的可靠、快速没有任何其它技术可以比拟，因此储罐底板漏磁检测技术是一种高效、较高精度的针对底板腐蚀减薄状况进行检测的面扫查技术，而且已经逐渐应用于立式储罐底板的腐蚀状况安全评估过程并发挥重要作用。

刘琰1,2 , 曹峰1,2, 刘庆3

(1. 中国石油集团石油管工程技术研究院，陕西西安 710077； 2. 西安三环科技开发总公司，陕西西安 710077；3. 中石油煤层气有限责任公司计量检定站，陕西西安 710082)

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