根据以往大罐检修的经验和在役储罐的受力和腐蚀情况，储罐的罐底和浮顶单盘易发生腐蚀和疲劳，是储罐定期检修的重点。目前使用的大型立式原油储罐主要采 用单盘式浮顶。单盘式浮顶周圈设有环形密封舱，中间仅为单层盘板，储罐储存原油时，浮顶处于漂浮状态，下表面与储液全面接触，并在最高液位和最低液位之间不断浮动，单盘板长期处在交变应力的作用下，焊缝的应力集中部位易出现疲劳裂纹。浮顶单盘的主要检测部位是单盘板与浮舱连接的角焊缝表面检测，结合现场情况和焊缝特点，我们采用磁粉检测方法，使用湿法连续法交流电磁轭进行检测，检测效果较好，能够捡出角焊缝表面的疲劳裂纹，有效的保证了储罐的使用安全。
一、浮顶单盘的结构特点
单盘周圈焊缝主要有周圈环形板的拼接对接焊缝，环形板与单盘板上表面的搭接角焊缝和浮舱与环形板的角接焊缝，环形板的拼接焊缝与两侧内外圈角焊缝形成T型接头，易出现应力集中，是检测的重点部位。
二、检测方法及操作要点
1、检测方法的选择
考虑到浮顶单盘角焊缝的结构特点及现场的检测条件（全敞开式露天作业），采用湿法连续法检验，用喷壶喷洒磁膏水悬液，采用交流电磁轭磁化。
磁膏水悬液使用时应注意：
① 磁膏水悬液浓度要适宜，应控制在10-25g/L。
② 采用黑色磁膏，这是因为日光下单盘角焊缝表面光线较好，打磨后可能被空气中的水汽轻度腐蚀而产生黄色锈迹，在日光下与黑色磁悬液反差大，易于观察。
采用喷壶喷洒可以确保磁悬液在角焊缝表面均匀分布，不留死角。交流磁轭法磁化操作简单方便，适合现场作业。
2、设备选择、磁化规范及灵敏度控制
2.1使用CJX—220E交流磁轭探伤仪（带有活动关节），检测前将探伤仪磁极间距调到最大间距，校验电磁轭的提升力，其提升力不得小于45N。检测时磁极间距控制在150mm，为提高检测效率，准备两台磁轭探伤仪，一台探伤仪磁极调整到垂直状态用于对接焊缝和内圈搭接角焊缝的检测，一台探伤仪磁极调整到45度角使两磁极与角焊缝两侧的浮舱立板和环形板良好接触，用于外圈角焊缝的检测。
在检测现场，焊缝预处理后，采用A1—30/100标准试片进行综合性能试验，磁痕显示清晰为合格。检测有效范围为两磁轭连线两侧各50mm的区域，考虑到磁轭附近的磁力线密度过大，易产生非相关显示，磁化有效区长度方向在磁轭两端各减去25mm，同时使用A1—30/100标准试片进行验证，磁化有效区以实际试验结果为准。
2.2现场配备白光照度计，照度计应处在有效的校验状态。
2.3现场应配备便携式白光灯，当现场焊缝表面可见光照度不能满足标准要求时，用以增强表面光照度。白光灯的发光强度应使焊缝表面的光照度大于500lx。
2.4现场应配备2~5倍放大镜，用于细小磁痕和非相关显示、伪显示的鉴别观察。
3、检测工艺
3.1预处理
检测前，浮顶单盘焊缝及其两侧25mm范围内的母材表面应进行处理，被检表面不得有油脂、铁锈、氧化皮或其它粘附磁粉的物质。表面的不规则状态不得影响检测结果的正确性和完整性，否则应做适当的修理。可采用电动钢丝刷打磨，露出金属光泽；对焊缝表面不规则处用角向磨光机打磨平整，打磨后被检工件的表面粗糙度Ra≤25μm。
3.2准备工作
3.2.1每个工作班检测工作开始前，用A1—30/100标准试片检验磁粉检测设备及磁粉和磁悬液的综合性能，试片的磁痕能清晰显示，为综合性能试验合格。
3.2.2检测前，进行磁悬液润湿性能检验。将磁悬液施加在被检焊缝表面上，如果磁悬液的液膜是均匀连续的，则磁悬液的润湿性能合格；如果液膜被断开，则磁悬液中润湿性能不合格。
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3.2.3将焊缝划分为若干个受检段，做出标记，每个受检段的长度控制在100mm左右（便于观察和磁痕记录），保证不少于15mm的重叠。
3.3磁化
边磁化边喷洒磁悬液，用喷壶喷洒磁悬液时要注意喷洒均匀，喷洒速度不能过快，否则会冲掉磁痕显示。停止喷磁悬液后再通电数次，待大多数磁悬液从检测表面流走，检验完毕后再停止通电。每一被检区域做两次大致垂直的磁化。相邻的两个被检测区域之间保证不少于15mm的覆盖宽度。在标定的受检段上平行焊缝交替重叠的安放磁轭进行磁化来检查横向缺陷；将电磁轭跨在焊缝上，使两极的连线与焊缝垂直，依次移动磁极，逐个检查每个被检区域来检测纵向缺陷。
3.4检验
3.4.1缺陷显示的评定应在白光下进行，每个工作班检测前测量焊缝表面的光照度，通常焊缝表面白光照度应大于或等于1000lx；当现场检测表面可见光照度不能满足标准要求时，可用便携式白光灯增强表面光照度，可见光照度可以适当降低，但不得低于500lx。
3.4.2磁痕的观察和评定在磁痕形成后立即进行，观察时要认真细致，不能仅从一个方向观察，要多角度观察，必要时可借助2～5倍的放大镜把磁痕形象放大后进行观察。对可疑部位要反复探伤，缺陷显示部位至少要检查两遍以上，排除伪显示和非相关显示，必要时用砂轮打磨后再进一步探伤。T型接头处易产生应力集中，是表面裂纹的多发部位，应重点检测。
3.5磁痕分析
单盘角焊缝在役检测的主要缺陷是疲劳裂纹，磁痕特征明显，裂纹中部粗，两头细，一般纵向出现，有一定的深度和长度。磁痕中部粗密，而两端逐渐细小，显示浓密清晰。磁痕的浓密程度反映了裂纹的深度。焊缝表面的划痕、毛刺和较深的焊纹会产生非相关显示，可用放大镜观察区分。焊缝两侧的咬边也会形成纵向显示，容易区分。
3.6磁痕记录
根据现场检测情况，进行实物照相，同时绘制草图标识，标出缺陷的位置、形状、尺寸和位置。
3.7退磁和后处理
不需退磁。将受检面磁悬液等清理干净。
三、单盘板焊缝表面裂纹产生原因及特点
1、产生原因
单盘角焊缝的表面裂纹主要是在交变应力作用下形成的疲劳裂纹。浮顶式原油储罐在使用中，原油的油面是在不断变化的，贮罐的浮顶随着油面不断升降，这样和油面直接接触的浮顶单盘就承受着随时间变化的拉应力，单盘焊缝的应力集中处在交变应力的作用下极易产生表面裂纹。
2、裂纹特点
单盘角焊缝的表面裂纹通常出现在应力集中部位。
应力集中部位主要是环形板的对接焊缝接头处，环形板的拼接焊缝的长度大概100mm左右，和两侧角焊缝形成T形接头，产生应力集中。裂纹一般出现在两侧T形接头处，有时也出现在对接焊缝的中部，沿纵向开裂，有一定的长度，呈曲线状，中部较粗两头尖细，有时成群出现。这个位置是裂纹多发位置。在临邑输油管理处罐区5万立方3#罐的大修中，浮顶单盘角焊缝检测出的33处裂纹中有近30处出现在这个位置。
单盘角焊缝特别是内侧角焊缝在焊接时产生的咬边、未焊满等成型缺陷也会形成应力集中，在交变应力作用下沿熔合线开裂。检测时，这些部位应重点检测。
四、单盘焊缝表面裂纹的处理
单盘焊缝的所有表面裂纹必须打磨清除干净，打磨位置必须采用相同的检测方法和工艺进行复检，直至裂纹消除干净；打磨深度较大时应求修进行补焊，补焊位置用相同的检测方法和工艺进行磁粉检测。如环形板的对接焊缝发现裂纹后进行打磨补焊，可在对接焊缝上加焊方形钢板，以增强抗交变应力的能力。
五、总述
浮顶式原油贮罐在使用中，浮顶单盘焊缝易产生表面裂纹，因此在贮罐大修时必须重视磁粉检测，加大检测比例，加强对单盘角焊缝的检测，最大限度的发现存在的缺陷，消除事故隐患，延长贮罐的使用寿命。
论文作者: 侯东
论文发表刊物:《科学与技术》2019年19期
论文发表时间:2020/4/28
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