海洋平台压力容器检验的常见问题及检验方法

摘  要  压力容器在海上平台原油处理中发挥中重要的作用，但也是重要的风险源，特别是随着服役时间的增长，压力容器安全运行的潜在风险加大，不仅威胁作业人员的安全，还有可能对海洋环境造成污染。因此，采用合适的检验方法，排除隐患，已经成为专业检验公司亟需解决的问题。本文介绍了压力容器检验中常见问题，分析了目前采用的几种检验方法的原理、特点等。

关键词  海洋平台;无损检测;压力容器

中图分类号：TE972      文献标识码：A      文章编号：1671-7597（2014）21-0122-01

我国的海洋事业起步于1967年6月，渤海海1井投产，经过23年海上采油，特别是在1982年中国海洋石油总公司成立后海上采油得到迅速发展。这些年来，海洋石油工程不断吸收国内外先进的技术和经验，已形成了较为完善的体系。[1]和海洋石油的迅速发展相比，海洋石油设备的安全管理、监督检验等却存在很多问题，如相关责任主体不明确、检验不系统、缺乏统一标准等。压力容器作为海洋石油专业设备的一部分，也面临着同样的问题。[2]

在过去的检验过程中，我们发现压力容器存在诸多问题，并且采取了有效的措施，将风险抑制在萌芽状态。为了进一步发现更多的问题，需要更加完善的管理体系，先进的技术手段作为保障。

1  主要问题

1）局部腐蚀。受海洋特殊的环境、涂层、保温、介质等的影响，容器容易产生局部腐蚀，例如某平台开排罐顶板有局部腐蚀点，减薄约3 mm。

2）外部锈蚀。外部锈蚀是海洋平台容器的主要问题之一，虽然不会在短期内对容器产生重大影响，但如果不及时处理，锈蚀会不断扩大，降低容器结构强度。

3）焊缝缺陷。焊缝缺陷包括裂纹、未熔合、未焊透、咬边等。我们在检验中，曾发现过裂纹、咬边等缺陷。焊缝裂纹的危害性很大，受到裂纹的影响，容器容易发生泄漏。对于高压和危险化学品容器，这种危害更是巨大。咬边一般产生于生产制造阶段，咬边位置很容易成为应力集中点和腐蚀首选区域。

2  检验方法

1）超声波检测。超声波探伤是利用材料及其缺陷的声学性能差异对超声波传播波形反射情况和穿透时间的能量变化来检验材料内部缺陷的无损检测方法。超声波探伤优点是检测厚度大、灵敏度高、速度快、成本低、对人体无害，能对缺陷进行定位和定量。对于缺陷部分探伤超声波不能直观显示，由于探伤及时较难，很容易受到来自主客观因素的影响，而且无法保存探伤后结果。从表面看超声波工作要求不高，但是实际上要求检测人员具有丰富的经验能够辨别缺陷的种类。

2）磁粉检测。磁粉检测是当铁磁性材料工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件的表面或接近表面的磁力线发生变化，是磁场表面产生漏磁场，光线合适的情况下可以看到工件表面吸附的磁粉的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。此粉检测只能够对具有磁性的材料表面或接近表面的缺陷进行检测，磁粉检测可以很直观的观察到表面的不连续形状、位置、尺寸，并大体的确定器性质。

3）声发射检测。声发射是指伴随固体材料在断裂时释放储存的能量产生弹性波的现象。利用接收声发射信号研究材料、动态评价结构的完整性称为声发射检测技术。材料的范性形变、马氏体相变、裂纹扩展、应力腐蚀以及焊接过程产生裂纹和飞溅等，都有声发射现象，检测到声发射信号，就可以连续监视材料内部变化的整个过程。声发射法在实际动态监控检测中较为常用，只对扩展的缺陷进行显示和记录，这与缺陷的尺寸没有关系，显示正在扩展的最危险的缺陷。相较于其他无损检测方法，通过声发射技术来检测缺损，灵敏度更高。缺陷的大小形状和位置是非常重要的，这直接影响到缺陷的漏检率。相对于声发射来说缺陷的位置和方向对声发射的检测来说并不是非常重要，不影响检测的效果。声发射检测费用也较低，尤其是对大型构建检测时候，声检测比射线和超声检测费用都低，并且可随时对检测结果进行评定。

4）TOFD检测。TOFD超声波衍射时差法，是一种依靠从待检试件内部结构（主要是指缺陷）的“端角”和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法，用于缺陷的检测、定量和定位一次扫查几乎能够覆盖整个焊缝区域（除上下表面盲区），检测速度非常高。TOFD检测可靠性好，可以准确的检测出焊缝的缺陷;各种类型缺陷都能检测出，并感知缺陷的走向;向表面延伸的去向也可以通过TOFD技术检测出;对缺陷垂直方向的定量和定位非常准确，精度误差小于1 mm。不过受技术特点的限制，对于表面TOFD存在盲区，无法准确的对表面进行检测;无法确定缺陷的特性;需要具有丰富经验才能对图像进行判读;很难对一些复杂几何形状、横向缺陷、粗材料等工件进行检测。

5）相控阵检测。超声相控阵检测技术使用不同形状的多阵元换能器产生和接收超声波束，通过控制换能器阵列中各阵元发射（或接收）脉冲的不同延迟时间，改变声波到达（或来自）物体内某点时的相位关系，实现焦点和声束方向的变化，从而实现超声波的波束扫描、偏转和聚焦。然后采用机械扫描和电子扫描相结合的方法来实现图像成像。相控阵技术可以实现线性和扇形扫查以及动态的深度聚焦，同时也具有宽波束和多焦点的特性，因此可以更快更准的提高检测速度;相控阵可以实现其他常规检测中所不能完成的检测，其检测的灵活性更高，能够完场复杂工件的检测;它容易检测各种走向、不同位置的缺陷，缺陷检出率高，检测范围广，定量、定位精度高;检测结果受人为因素影响小，数据便于储存、管理和调用，以及连接电脑打印查看。

3  结束语

超声波检测、磁粉检测、声发射检测、TOFD检测和相控阵检测是目前海上压力容器检验采取的主要方法。不过受到每种方法的局限性，检测时，要根据检测对象的实际情况，选取几种检测方法进行检测，才能提高缺陷的检出率。同时，也可以引进其他的检测技术，如高频导播、漏磁等，作为辅助手段，验证检测的准确性。

参考文献

[1]海洋采油工程手册[M].

[2]海洋石油安全生产规定第四十五条，发布部门：国家安全生产监督管理总局.

[3]相控阵超声检测成像.

作者简介

袁东野（1987-），男，中海石油技术有限公司助理工程师，无损检测工作人员，主要从事海上平台设施设备无损检测工作。