• 罐壁
腐蚀
- 全面腐蚀（罐壁减薄） - 点蚀（罐壁凹坑） - 造成抗风圈和罐壁加强圈等部件或其连接 结构减弱 - 铆钉腐蚀 - 焊缝腐蚀
变形
裂纹、分层
罐壁开孔损伤
脆性断裂
© 2008 BUCT
7
1 储罐失效形式与腐蚀机理
1 储罐失效形式
• 罐底
腐蚀
- 内、外部点蚀焊 - 缝接头出现腐蚀
© 2008 BUCT
4
储罐的事故原因
• 壁板腐蚀----均匀点腐蚀、局部的坑腐蚀； • 顶板腐蚀----伴有穿孔的不均匀全面腐蚀； • 底板腐蚀----溃疡状的坑腐蚀，主要发生在背面即靠近裂纹； • 机械损伤； • 结构破坏； • 密封、排水装置及其他附属设备故障……； 正是由于这些缺陷的存在，才导致储罐的事故----泄漏----物料损失、环境污染、
序号
腐蚀类型
1 化学腐蚀
2 浓度差腐蚀 3 原电池腐蚀
发生部位
原因
干燥环境下的罐体内 化学反应
壁
罐内壁液面以下
氧的浓度差
罐顶、罐底、罐壁
Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、S2-
4 细菌腐蚀 5 摩擦腐蚀
罐底
硫酸盐还原菌等细菌
浮顶罐的浮动伸缩部
位
描述 腐蚀较轻
属于电化学腐蚀 属于电化学腐蚀，是 油罐腐蚀的最主要形 式 属于电化学腐蚀
目前我国尚无此类统计数据，但有关专家认为不会低于美国
© 2008 BUCT
3
大型储罐的管理现状
• 未纳入国家强制管理的范围； • 相关法规和标准也比较少（危险化学品安全管理条例…）； • 2006年以前工业产品生产许可证； • 中石化:SHS01012，3~6年开罐检验； • 中石油:SY/T5921，5~7年开罐检验；(API653第一版) • 中石油:SY/T6620，根据腐蚀状况确定检验周期；(API653第三版) • 缺少检测技术和仪器，检测项目少，缺陷检出率极低； • 90年代末期引进技术和仪器，开展储罐检测检验的研究工作； • “十五”、“十一五”课题； • 在线检测、全面检测、RBI。
ASTM E610-82)
© 2008 BUCT
17
声发射检测机理
声发射(Acoustic Emission简称AE) 又称应力波发射，是材料或零部件受力作用 产生变形、断裂，或内部应力超过屈服极限 s而进入不可逆的塑性变形阶段，以瞬态弹 性波形式释放应变能的现象。
在外部条件作用下，固体（材料或零部件） 的缺陷或潜在缺陷改变状态而自动发出瞬态 弹性波的现象亦为声发射。
© 2008 BUCT
32
罐底检测:
一个大的贮罐为底部检测而暂停使用和进行清理 所花费的费用可能达到50万美元。许多公司经常在不 考虑工况的情况下做出这样一个安排表, 这意味着由 此造成的维修费用是无法估计的, 许多好的贮罐也被 排空进行检测, 而许多有问题的贮罐在其被检测前已 泄漏很长时间了。自从1980年以后,已经积累了在线罐 底监听的经验,不仅能够检测泄漏罐,而且可以确定全 部罐底状况。用这个方法按重点安排罐底维修带来可 观的经济利益和环境效益。PAC公司的经验已运用到成 百上千个罐,并且根据用户反馈,技术得到不断改进和 升级。测试能够帮助公司遵守API 653。
25
声发射检测系统
The PCI-DSP is a 4-Channel AE System (and the heart of the DiSP AE Workstation)
DiSP-24 - 24-Channel Portable Field Workstation
© 2008 BUCT
DiSP-52 - 52-Channel
© 2008 BUCT
18
声发射检测机理
通常意义上的声发射源，一般来自于受力材料
的所产生的各种损伤和断裂现象。例如：金属材 料中的裂缝扩展、位错运动、滑移带的形成、孪 生变形、晶界滑移、夹杂物的分离与开裂；复合 材料中的基体开裂、层间分离、纤维和基体间界 面分离和纤维断裂等；混凝土结构内部损伤/破坏、 钢筋断裂/分离及腐蚀、岩石及其他建筑材料的内 部损伤/破坏等。这些无损检测的主要对象，都是 重要的声发射源。
© 2008 BUCT
13
1 储罐失效形式与腐蚀机理
2 储罐腐蚀机理
• 储罐壁板 – 内壁
储储罐内壁有两个重点腐蚀部位，分别是大脚焊缝向上0~300mm范 围内的罐壁以及介质液位波动处（也就是油气交界面附近）。 1) 介质中杂质的水分长时间沉积，在罐内形成积水，由于排水管
的中心线一般比罐壁高约300mm，所以罐底始终有 200mm~300mm的水存在，沉积水中含有大量的氯化物、硫化物、 氧、酸类物质等，形成较强的电解质溶液，产生电化学腐蚀，造成储 罐内壁根部较严重的局部腐蚀。
© 2008 BUCT
10
1 储罐失效形式与腐蚀机理
2 储罐腐蚀机理
• 储罐底板 – 介质侧
1、储罐底板腐蚀程度比壁板严重，有时甚至会腐蚀穿孔而 出现泄漏现象。罐底板介质侧的腐蚀主要来自于罐内沉积水造 成的电化学腐蚀。沉积水中的硫化物、氯化物、氧等物质与金 属发生反应，具有较强的腐蚀作用。
2、在物料注入部位，由于流体的冲刷，可能形成局部的冲 蚀。立柱在灌装、提取、液流运动等正常状态下，都可能与底 板发生摩擦和振动，这种机械磨损配合缝隙腐蚀，可导致立柱 下底板的腐蚀穿孔。
© 2008 BUCT
19
声发射检测机理
声发射波的频率范围很宽，从次声频、 声频直到超声频。它的幅度动态范围亦很广， 从微弱的位错运动直到强烈的地震波。然而， 声发射作为无损检测与无损评价手段，则是采 用高灵敏度传感器，在材料或构件受外力的作 用，且又远在其达到破损以前，接收来自这些 缺陷与损伤开始出现或扩展时所发射的声发射 信号，通过对这些信号的分析、处理来检测、 评估材料或构件缺陷、损伤等内部特征。
26
12通道微型DISP系统（24通道SAMOS系统）
© 2008 BUCT
27
裂纹扩展的形式
• 脆性断裂的裂纹是最典型、最容易 识别的声发射裂纹源
• 塑性断裂的裂纹源相对来讲，其声 发射信号较弱。但大量研究证实， 在塑性断裂的不同阶段、声发射信 号的也出现不同特征曲线。
• 在实际检测中，通常遇到的是混合 声发射信号.
2)罐壁液位波动处也容易形成局部腐蚀，由于介质内和介质上部 气象空间中的含氧量不同，可形成氧浓差电池而造成腐蚀。 还可因 液位处干湿状况频繁交替导致沉淀物的积聚而形成垢下腐蚀。在储罐 进出料过程中，液位的变化及搅动作用，更加速了这两种腐蚀。。
© 2008 BUCT
14
1 储罐失效形式与腐蚀机理
储罐内部腐蚀
© 2008 BUCT
28
声发射信号产生条件
• 裂纹/缺陷萌生阶段 • 裂纹/缺陷萌生扩展阶段 • 失效破坏前——预报
© 2008 BUCT
29
Scale of AE Source Processes
l AE Source Amplitude will be Governed by (a) Size, (b) Speed of Source Event
储罐的检测及风险评估
目录
1 储罐失效形式及腐蚀机理 2 储罐罐底声发射检测技术 3 其它在役检测技术 4 RBI方法简介
5 储罐风险评估技术
© 2008 BUCT
2
现状
据API统计： • 美国85%的炼油厂都存在由于储罐系统泄漏而引起的地下水污染问题。1992
年，由于在当地的小溪、下水道和排水沟中发现了石油，一家公司向当地居民 赔偿了2亿美元。 • 68％的市场销售终端和10％的管道也存在由于泄漏引起的地下水污染问题。 • 由于设备失效，每年从石油储油罐泄漏的石油产品高达370万加仑。 • 储罐的年泄漏率：7.2‰
© 2008 BUCT
21
声发射检测机理
4) 对被检工件的接近要求不高，因而适 用于其它无损检测方法难以或不能接近的， 如高低温、核辐射、易燃、易爆和极毒等环 境下的检测；
5) 对构件的几何形状不敏感，适于检测 其他方法所不能检测的形状复杂的构件；
6) 几乎所有材料在变形和断裂时均产生 声发射，适用范围广。
• 波型特征: FFT、小波分析…...
• 模式识别、神经网络…...
Threshold and First threshold crossing
Amplitude
Time
Volts or dB
Duration
© 2008 BUCT
24
声发射传感器
© 2008 BUCT
Piezoelectric Crystal
© 2008 BUCT
22
声发射检测作用
1. 材料或构件何时出现损伤？——何时 2. 材料或构件何处出现损伤？——何处 3. 材料或构件出现损伤的严重程度及其 危害性，对构件作出结构完整性评价
——严重程度
4. 失效破坏提前预报.
© 2008 BUCT
23
基本信号处理
• AE特征参数：幅度、能量、持续时间、上升时间、RMS、振铃 记数、事件数……
储罐外部腐蚀
序号
腐蚀类型
发生部位
原因
描述
1 大气腐蚀
灌顶、罐壁
油罐外表面有一层水膜，水中溶解了氧，可发
生浓度差腐蚀，大气中的 SO2、H2S、HCl、Cl2、 NH3、NO2 也溶于水，构成电解液，发生电化学 腐蚀
2 土壤腐蚀
罐底
氧浓度©差20腐08蚀B、UC杂T 散电流腐蚀、细菌腐蚀
15
目录
1
储罐失效形式及腐蚀机理
2、由于储罐沉陷的不均匀，底板会高低起伏或有踏空现象。 罐底板与基础的接触不良会导致罐底土壤的充气不均而形成氧 浓差电池，造成罐底板的腐蚀。