大型常压储罐底板漏磁检测方法及其影响因素研究

摘要

为确保能源供应的自主与安全，我国建设了大批战略石油和商品油储备基地，大量的原油和成品油储存于大型的常压储罐中。而储罐的运行安全受到诸多方面的影响，如储罐周围的土体松动导致储罐偏向位移、化学变化导致锈蚀，严重时会引起腐蚀穿孔。据统计腐蚀穿孔是导致常压储罐失效的主要原因。因此需要对运行中的罐体进行结构安全监测与评估。而对于容易产生腐蚀穿孔的储罐底板主要采用漏磁检测技术进行检测。
　　近年来，漏磁检测仪器被不断地研发出来并运用于实际检测工程中，然而先进漏磁扫查仪器的运用却受到现有储罐漏磁检测工艺滞后于技术的影响。本文采用有限元数值模拟、仪器性能电子测试和检测实验相结合的方法，开展针对于大型常压储罐罐底板腐蚀缺陷的先进漏磁检测仪器的检测工艺与方法的研究，分析影响检测工艺可靠性的影响因素，设计出一套适用于新型自动化漏查扫查仪对大型常压储罐底板进行漏磁检测的工艺方法。
　　本文首先采用有限元方法建立漏磁检测的磁化器模型，通过数值计算，分析了试件的材料特性、试件的厚度、腐蚀缺陷的尺寸、位置及形状、气隙厚度以及探头提离效应等诸多因素对检测结果的影响。通过对20＃钢，Q345R钢和Q235钢对应的同一缺陷引起的漏磁场分量信号的计算表明，材料对漏磁场分量的影响不显著。当储罐底板厚度大于22mm时，不利于缺陷的定量分析，且漏磁场分量微弱，不利于缺陷信号的识别；气隙厚度应保持在15mm内，磁化器才能具有更好的磁化性能，有利于对缺陷的检出识别。随着探头提高距离的增加，漏磁场分量会呈现单调递减的趋势，当提离高度增加为5mm后，漏磁信号快速降低至1mm的一半以上。因此探头的提离高度应尽量小于5mm。随着腐蚀缺陷深度增加，漏磁场分量信号幅值呈单调递增的特性，存在较好的线性关系，有利于缺陷的定量识别。但在缺陷深度增加时，同种尺寸缺陷在试件底板上下表面引起的漏磁场分量不同，对于罐底板外侧的缺陷容易造成漏检。同时也对比分析了不同形状缺陷所导致漏磁场分量的差异。
　　其次，讨论了漏磁检测仪器本身的性能对检测结果的影响以及对部分影响因素对检测结果的影响进行实验验证：以漏磁检测仪的多通道的一致性测试评价方法出发，说明通道一致性对检测结果的影响的原因。同时采用实验的方法验证了试件的厚度、缺陷所处的位置以及缺陷的形状对检测结果的影响，得到了与仿真结果一致的结论。
　　最后，基于以上工作基础，采用32通道的型号为Floormap VS2i的储罐底板自动漏磁检测仪对燕山石化储运工厂油品车间的某一储罐底板进行腐蚀检测实际工程应用。其中设计了合适的检测工艺方法流程，重点分析了漏磁扫查的标定方法、缺陷的定位和识别、缺陷的统计以及检测报告的编制等关键应用步骤，并借助仿真分析的方法分析了伪缺陷形成的原因，为后续采用其它方法进行替代检测提供了理论支持。最后论述了采用超声波、磁粉以及渗透等检测方法对漏磁扫查器扫查盲区及伪缺陷区域进行替代检测的方法及其基本步骤。

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第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 大型常压储罐检测国内外研究现状

1.3 国内外检测仪器

1.4 课题的主要研究内容

第2章 影响漏磁检测结果现场因素的有限元仿真分析

2.1 影响漏磁检测结果的现场因素分析

2.2 有限元仿真模型建立

2.3 影响因素对结果的影响分析

2.4 本章小结

第3章 漏磁检测仪通道一致性及影响因素评价实验

3.1 漏磁检测仪器系统

3.2 扫查器扫查方向对检测结果的影响实验

3.3 多通道一致性评价实验

3.4 试件厚度对检测结果的影响实验

3.5 缺陷位置对检测结果的影响实验

3.6 缺陷形状对检测结果的影响实验

3.7 本章小结

第4章 漏磁检测仪工艺设计及现场检测

4.1 现场检测所用漏磁检测仪器介绍

4.2 被检储罐基本情况

4.3 漏磁检测前现场准备

4.4 仪器标定过程

4.5 罐内检测过程

4.6 储罐底板扫查过程

4.7 腐蚀缺陷判定和识别

4.8 储罐缺陷统计

4.9 缺陷复检

4.10 报告和整修建议

4.11 本章小结

第5章 检测过程中的问题分析和解决方案

5.1 扫查盲区的解决方案

5.2 伪缺陷扫查彩色图及其成因的有限元仿真分析

5.3 伪缺陷处检测方法

5.4 近地侧腐蚀缺陷漏显示

5.5 储罐底板表面状态对检测结果的影响

5.6 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况

致谢

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