⑴ 選用一種無損檢測技術來設計原油儲罐檢測方案
原油儲罐一般具有大型化、集中化、介質易燃易爆、有毒等特點，一旦發生爆炸，將會給社會和國家經濟造成重大的影響，因此對原油儲罐的定期檢測與評估，對保證儲罐的安全使用及正常運行具有重大意義。
儲罐在長期的使用過程中必然會產生不同模式的失效，如失穩、破裂、腐蝕等。所以對儲罐失效狀況的安全評價，在罐體的長期管理中非常重要。目前，常壓儲罐通常根據固定的周期進行停產開罐檢驗，但此種方法需要花費大量的人力、物力和財力，對於大型原油庫區的清罐，甚至還會帶來其他的安全和環保問題。鑒於此，在線檢驗技術在大型原油儲罐檢驗方面的應用越來越廣泛。
儲罐在線檢測技術
儲罐的在線全面檢測主要根據其失效模式來確定，包括以下幾個方面：
① 腐蝕失效，包括儲罐底板聲發射檢驗及儲罐測厚(罐頂/罐壁)；
② 破裂失效，包括焊縫應力集中磁記憶檢測；
③ 失穩失效，包括儲罐基礎沉降檢測及儲罐垂直度檢測。
圖1 儲罐在線檢測技術方案框圖
儲罐腐蝕失效模式檢測
1 儲罐底板聲發射檢測
試驗使用美國物理聲學公司PAC生產的SMOSE型多通道全數字化聲發射檢測分析儀，感測器型號為R3I，檢測通道有24個，信號採集設置參數如下：門檻40dB，采樣長度4k，頻率范圍20~100kHz，定位方式為罐底定位，采樣頻率500kHz，波速1100000mm/s，觸發長度256，放大倍數20dB。
圖2 檢測儀器連接示意
採用T06原油儲罐(常壓常溫)進行試驗，其於2007年投入使用，有10年未曾開罐檢驗。該儲罐材料為SPV490Q，容積10萬立方米，直徑80m，高度21.8m，壁板共9層，底層板厚32mm。
為了保證腐蝕信號能准確地被罐壁上的感測器接收，將感測器布置於距離底板0.6m的罐壁圓周上，在安裝時應注意錯開接管區域，確保其安裝在同一高度且各感測器間距相等，形成閉合環狀分布(沿圓周方向均勻布置24個感測器)。
對儲罐底板的聲發射檢測數據進行雜訊信號濾波､相關分析､聚類､活性計算､腐蝕速率預測等綜合處理分析後，從罐底板的定位事件圖(見下圖)上可以看出：在2h的檢測過程中，底板聲發射信號總體事件數､撞擊數､能量等均處於較低水平，說明儲罐底板有輕微的腐蝕活性。
圖3 儲罐底板聲發射檢測結果
依據標准JB/T 10764-2007《無損檢測常壓金屬儲罐聲發射檢測及評價方法》，評定該儲罐底板使用狀況等級為Ⅱ級。
2 儲罐測厚
對於罐壁底部第一層以及與扶梯接觸的罐壁處，主要採用超聲波測厚的方式進行檢測，其中罐壁第一層所有壁板均要進行測厚，每塊板均布5個測點。
對於第一層以上的罐壁，沿扶梯進行測厚，每塊壁板沿高度方向均布5個測點；對於罐壁其他部分，選擇性地進行超聲B掃檢測，以衡量罐壁的均勻腐蝕狀況；對罐壁的異常腐蝕區域進行超聲C掃檢測，如有必要可以抽檢部分罐壁，進行大面積的自動爬壁超聲C掃檢測。
圖4 儲罐罐壁結構及其測厚的測點布置示意
對罐頂的測厚採用抽檢方式進行，主要檢測點分布於浮頂最外側圓周和浮頂兩個直徑方向上，其中浮頂外側圓周分布24個檢測點，每個直徑方向分布18個檢測點。
圖5 儲罐罐頂測厚的測點布置示意
從各部分檢測數據上看，由於儲罐表面防腐塗層的保護，罐體實測厚度相對於原始厚度未出現較大的腐蝕，包括浮頂的明顯腐蝕區都未出現較大程度的壁厚減薄現象，腐蝕量均在1.0mm以內。
儲罐破裂失效模式檢測
儲罐的應力集中會導致罐體的腐蝕加劇，形成罐壁焊縫應力損傷。磁記憶對罐壁焊縫的檢測任務就是要查找並確定應力集中區域。儲罐的磁記憶應力集中檢測部位為第一層壁板的縱向和環向焊縫。
圖6 儲罐罐壁檢測部位示意
實際檢測過程中，在距離罐底55~65cm范圍內出現明顯的信號突變現象。設備檢測門檻值設置為10A/m，實際檢測中信號突變處的磁場強度達到門檻值的近10倍以上，信號突變非常強，呈整圈出現。
圖7 罐壁縱向、環向焊縫檢測結果
針對以上檢測到的應力集中情況，選擇磁粉及超聲檢測方法進行復驗，排除表面及內部宏觀缺陷，除此之外，在環向焊縫的上下100mm范圍內的母材上也出現了明顯的應力集中現象，因此判定其是由於應力集中引起的信號突變，對缺陷分布位置的分析可以看出，應力集中主要位於第一層壁板距底板一定距離的母材處(且呈整圈出現)､縱焊縫處及環焊縫處。
儲罐失穩失效模式檢測
1 儲罐基礎沉降檢測
針對儲罐在日常使用過程中產生的不均勻沉降和剛性傾斜的問題，防止儲罐產生整體的穩定性失效，需對儲罐進行基礎沉降測量，測量時需遵循以下幾點：
(1) 儲罐基礎應按設計文件要求進行標高測量，主要考慮兩個沉降分量的綜合影響；
(2) 在罐底板外側的基礎頂面，應沿環向均勻布置24個檢測點；
圖8 儲罐基礎沉降觀測點布置示意
(3) 沉降觀測測量器具宜採用精密水準儀和塔尺(在有效鑒定期內)；
(4) 沉降觀測結果評定參照標准SY/T 6620-2014《儲罐的檢驗､建設､改建和翻建》中的規定。
在觀測儲罐基礎沉降時，主要從儲罐的4個方向，分別對儲罐24個觀測點進行觀測，期間需要4個基站，並進行相應的移站修正基準值。將最終得到的24個觀測數據統一修正，以1號觀測點的實際標高作為基準標高0，對其他觀測點數據進行修正，結果如下圖所示，可以看出儲罐在基礎沉降點14~21點有明顯沉降。
圖9 儲罐基礎沉降曲線示意
2 儲罐垂直度檢測
在罐體相互對稱的4個位置分別選擇上中下，共12個測量點(發現有垂直度異常時，擴大檢測比例)，在每一個測量點處，使用全站儀先對准罐體的最上部，然後固定儀器的回轉自由度，使儀器目視鏡勻速下轉，直至罐體底部邊緣，分別讀取罐體距離儀器基準十字線中心的水平距離，即可計算出罐體的垂直度。
圖10 儲罐垂直度檢查點分布示意
儲罐垂直度及橢圓度的檢測結果評定參照SY/T 6620-2014標准中10.5.2章節的規定。具體檢測數據如下：
依據SY/T 6620-2014標準的要求，儲罐垂直度不得超過儲罐總高度的1/100（218mm），最大值為127mm，從檢測數據可以看出其最大值為66mm，儲罐垂直度完全滿足要求。
儲罐管理措施的改進
從上述儲罐的全面檢測結果可以看出，儲罐整體狀況較好，壁板及底板腐蝕程度較低，垂直度在標准可接受的范圍內。在底層罐壁距離底板55~65cm范圍內，罐壁板的焊縫區域均會產生明顯的應力集中，同時，儲罐基礎出現部分不均勻沉降現象。在後續的檢驗檢測和日常維護管理中，應該重點關注底圈應力集中及不均勻基礎沉降現象，檢測數據可為儲罐整體基於風險的檢驗(RBI)策略的制定提供科學的數據支撐。
(1) 加強儲罐應力集中部位的日常巡檢，重點關注該區域的外觀狀況變化，如變形、鼓包、內部嚴重腐蝕、裂紋等。
(2) 對於基礎不均勻沉降現象，除進行日常巡檢外，還應該在異常沉降點設計沉降監測點，定期對其進行檢測，以實時監測該區域的安全狀況。