10液化石油气储罐定期检验解析.docx
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10液化石油气储罐定期检验解析
10液化石油气储罐定期检验
第01讲 液化石油气储罐定期检验
（一）
液化石油气贮罐是盛装液化石油气的常用设备，其公称容积多在3～150m3，以卧式常温容器居多，是一种典型的储存容器，广泛分布在各地，作为工矿企业燃料储存或民用生活中燃料的储配。
由于液化石油气的基本特性和储罐的结构特点，其定期检验也非常具有代表性，现就以液化石油气卧式储罐的定期检验为例，完整介绍检验的过程及要点。
一、液化石油气储罐的基本参数和结构
二、定期检验方案的编制
三、定期检验中常见的缺陷
四、检验问题的处理
五、检验记录和报告的要求
一、液化石油气储罐的基本参数和结构
（1）介质特性
液化石油气是在石油天然气开采和炼制过程中，作为副产品而取得到的以丙烷、丁烷为主要成分的碳氢化合物。
在常温常压下为气体，只有在加压或降温的条件下，才变成液体，故称为液化石油气（LPG）。
常温下，液化石油气中的乙烷、乙烯、丙烷、丁烯、丁烷等均为无色无嗅的气体，他们都比水轻，且不溶于水。
液化石油气中的刺鼻味是由在运输及储存过程中特意加入的硫醇和醚等成分产生的，便于泄漏时使用者察觉判断。
A.液化石油气的组成（体积%）
氢气5～6、甲烷10、乙烷3～5、乙烯3、丙烷16～20、丙烯6～11、丁烷42～46、丁烯5～6，含5个碳原子以上烃类5～12（残液，戊烷及戊烷以上碳氢化合物）。
B.比重：
液化石油气是由多种碳氢化合物组成的,所以液化石油气的液态比重即为各组成成份的平均比重,如在常温20℃时,液态丙烷的比重为0.50,液态丁烷的比重为0.56～0.58,因此,液化石油气的液态比重大体可认为在0.51左右,即为水的一半。
气态的液化石油气比重是空气的1.5～2倍，它扩散后处于空气的下部，可以由高处流向低洼的地方，积存在通风不好和不易扩散的地方。
C.体积膨胀系数
液体一般受热膨胀，温度越高膨胀得越厉害。
液化石油气的膨胀系数是水的16倍左右。
根据计算，如果装满液化石油气的情况下，温度每升高1℃，压力就会上升2～3Mpa。
D.饱和蒸气压
正常的液化石油气储罐内的压力，就是液化石油气的饱和蒸气压。
所谓的饱和蒸气压，是指在一定的温度下，液化石油气的气态、液态互相平衡时的蒸气压力，即液体的蒸发速度同气体的凝聚速度相等时的压力。
液化石油气的饱和蒸气压随着温度的变化而变化的，温度升高，饱和蒸气压变大。
（丁烷、丁烯0.79MPa丙烷1.62MPa）
根据TSG21《固容规》的规定：
常温储存混合液化石油气压力容器规定温度下的工作压力，按照不低于50℃时混合液化石油气组分的实际饱和蒸气压来确定，设计单位在设计图样上注明限定的组分和对应的压力。
若无实际组分数据或者不做组分分析，其规定温度下的工作压力不得低于表3～2的规定。
混合液化石油气50℃饱和蒸气压力（MPa）
规定温度下的工作压力（MPa）
无保冷设施
有保冷设施
小于或者等于异丁烷50℃饱和蒸气压力
等于50℃异丁烷的饱和蒸气压力
可能达到的最高工作温度下异丁烷的饱和蒸气压力
大于异丁烷50℃饱和蒸气压力、小于或者等于丙烷50℃饱和蒸气压力
等于50℃丙烷的饱和蒸气压力
可能达到的最高工作温度下丙院的饱和蒸气压力
大于丙烷50℃饱和蒸气压力
等于50℃丙烯的饱和蒸气压力
可能达到的最高工作温度下丙烯的饱和蒸气压力
E.爆炸极限
当液化石油气与空气混合并达到一定浓度，遇到明火就会引起爆炸，这种能爆炸的混合气体中所含燃气的浓度极限称为爆炸极限，一般用体积百分数表示。
在混合气体中当燃气减少到不能形成爆炸混合物时的那一浓度，称为可燃气体的爆炸下限，而当燃气增加到不能形成爆炸混合物时的那一浓度，称为爆炸上限。
液化石油气的爆炸极限范围为1.5～9.5%。
F.液化石油气可燃、易爆且具有低毒，轻度危害
（2）基本结构：
液化石油气储罐使用较为普遍，其基本结构和参数均已标准化（见NB/T47001-2009《钢制液化石油气储罐型式与基本参数》），以8～50m3为例（部件、管口、基础）
技术要求
1.钢板应符合GB713—2014《承压设备用钢板》标准，制造前应逐张进行超声检测，符合NB/T47013.3-2015超声检测的Ⅱ级为合格。
所用锻件应符合NB/T47008-2010规定的Ⅲ级要求，管子应符合GB/T8163-2008标准。
2.设备所有焊接接头采用全焊透结构，容器焊后应进行整体消除应力热处理，热处理后严禁施焊。
3.设备制造完毕，以0.5MPa的压缩空气检测补强圈的焊接接头质量，合格后以2.66MPa的压力进行水压试验,最后以2.13MPa的压力对容器进行气密性试验。
4.试验合格后，表面除锈，外表面涂红丹、银粉各两遍，罐体水平中心线四周涂一条宽度不小于150mm的红色带，壳体中心线（此红色带不涂）喷印中心标志，标志的左侧喷印
“严禁烟火”，右侧喷印“禁止施焊”字样字高不小于200mm。
5.本容器安装时应候斜0.003坡度，使排渣口处于最低位置，本容器首次充装（包括检修后）应充氮气置换装置，严禁直接充装。
6.管口方位按本图，所有未注明接管伸出长度为150mm，束节伸出长度为60mm。
液面计上要标有最高液位警戒线。
7.本设备管口法兰须与管路连接的应配套法兰。
8.安全阀型号：
A42Y一25C，DN100。
并应在安全阀排出口装设导管，将排放介质引至安全地点，并进行妥善处理，不得直接排入大气。
9.设计使用年限（预期）：
10年。
（指在正常平稳操作及正常维护下根据介质对容器不大于腐蚀余量的均匀腐蚀情况下的年限）
10.异种钢焊接接头应表面进行100%磁粉检测，按NB/147013.4-2015标准MT-Ⅰ级合格。
11.吊耳与吊耳、吊耳与壳体连接的所有焊缝应进行外观检查，不得存在裂纹与未熔合缺陷，且须按JNB/T47013.4—2015进行MT检测Ⅰ级合格。
吊耳仅作吊空罐用。
设计压力/MPa
2.13
容器类别
Ⅲ类
工作压力/MPa
1.77
介质
液化石油气
最高允许工作压力/MPa
2.13
腐蚀裕度/mm
2.0
设计温度/℃
60（最低？
）
焊缝系数
1
工作温度/℃
0～50
容积/m3
50
储罐内径/mm
2600
壳体厚度/mm
20
设计使用寿命
10年
封头厚度/mm
22（18.84）
充装系数（体积比）
0.9
主要受压元件名称
材料牌号
材料标准
特殊技术要求
筒体、封头、人孔短节
Q345R
GB713—2008
逐张UT，NB/T47013～2013Ⅱ级合格
法兰（盖）、锻件接管
16MnⅢ
NB/T47008—2010
接管
20
GB/T8163-2008
（注意GB1505.1.3款规定0℃。
10mm限制）
二、定期检验方案的编制
在认真审查资料和现场实地察看的基础上，制订检验方案。
检验是否能做到全面、准确、高效、低成本，在很大程度上取决于方案的优劣。
对检验方案的要求可概括为：
合法性：
符合相关法规、标准规定；
合理性：
内容符合客观实际、条款有根据和理由、能为双方认可；
针对性：
针对损伤和失效模式、有的放矢。
选择方法得当、不做多余项目、不漏必要项目、比例恰如其分、重点部位指示明确；
可行性：
所选择的项目和方法符合检验单位技术与装备水平，能适应现场条件，且便于执行。
计划与进度安排能满足生产要求。
对因实际情况无法实施的检验内容与要求，应有较好的处理方法；
严密性：
方案完整、程序清楚、内容全面、依据充分、表达明确。
假定前述50m3液化石油气储罐与2014年1月制造完成并投入使用，拟定于2017年1月进行首次定期检验，经过查阅出厂资料和使用运行记录发现有如下情况：
1.设计、制造资料齐全，有监督检验证书，使用登记证齐全，没有2014～2016年的年度检验报告。
2.根据液化石油气进货质量证明发现，在2014年～2015年期间，液化石油气中H2S含量较高，在200～1000PPM之间。
3.其他无特殊情况。
现请你编制定期检验方案
编制方案前应审查资料（首次检验1～4）
1.设计资料（设计图样、强度计算书、设计单位资质证明等）
2.制造资料（产品合格证、质量证明书、监督检验报告、竣工图、制造单位资质证明）
3.安装竣工资料
4.改造或重大维修资料（如果有）
5.使用管理资料（使用证、运行记录等）
6.年度检查报告
资料审查中发现，该单位缺少年度检查报告，请问该如何处理？
检验结束后，应以检验意见通知书的形式书面告知使用单位，并抄报该压力容器的使用登记机关，同时根据《容规》8.2.2条规定，在确定检验周期时适当缩短下次检验周期。
第02讲 液化石油气储罐定期检验
（二）
1.定期检验方案的主要内容
1）概述（检验性质、基本情况）
2）检验与评定的依据
3）检验人员职责及资格要求
4）检验所需的仪器设备
5）检验前的准备工作
6）检验项目和内容
（方法、部位、比例）
7）缺陷评定及返修
8）检验结论及检验报告
9）附图
方案的封面：
要点：
A.编号
B.编、审核、批人员的要求
C.日期
1）概述（检验性质、基本情况）
*****公司（甲方）拟委托***特种设备检验研究院（乙方）于2017年1月对其50m3液化石油气储罐（V01）进行定期检验，本次检验的储罐由****压力容器有限公司设计、制造。
现依据现行国家规程、规范和标准，结合储罐原始资料（包括设计资料、质量记录和制造安装、使用记录资料等）及用户意见，考虑现场实际条件和工期，保证本次检验质量和检验进度，特制定本检验方案。
V01主要技术参数
容器名称
液化石油气储罐
制造单位
*****锅炉压力容器有限公司
容器类别
Ⅲ类
制造规范
NBT47012-2014《卧式容器》
设计单位
****锅炉压力容器有限公司
出厂日期
2014年01月
容器图号
*******
安装单位
****
设计曰期
*****
支座型式
鞍座
设计规范
TSGR0004-2009GB150-2014
投入运行日期
2014年01月
设计压力
2.13MPa
实际使用时间
3年
设计温度
60℃
主体材料
无
公称壁厚
20mm封头22mm
主体材质
Q345R
腐蚀裕量
2mm
封头型式
椭圆封头
髙（长）
9924mm
实际操作条件
操作压力
0.7MPa
内径
Φ2600mm
操作温度
50℃
容积
50m3
工作介质
液化石油气
2）检验与评定的依据
2.1TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》
2.2GB150-2014《压力容器》
2.3NB/T47012-2014《卧式容器》
2.4NB/T47013-2015《承压设备无损检测》
2.5图纸及有关技术资料、历次检验报告
3）检验人员职责及资格要求
3.1检验人员必须履行职责，严守纪律，保证检验工作质量。
对受检单位提供的技术资料等妥善保管，并以保密。
3.2项目负责人需持有压力容器检验师证书，其它检验人员需具有相应的检验资格，并持有效证上岗。
3.3本次参加主要检验人员名单如下：
姓名
检验资格证
无损检测资格证
备注
***
RS
RTⅢ、MTⅢ、PTⅢ、UTⅡ
（现场负责人）
（容器检验师）
***
RS
UTⅢ、MTⅡ、PTⅡ
（容器检验师）
***
RQ-1
RTⅡ、MTⅡ、PTⅡ
（压力容器检验员）
***
RQ-1
MTⅡ、PTⅡ、UTⅡ
（压力容器检验员）
4）检验所需的仪器设备等
序号
仪器、设备名称
数量
备注
1
检测工具箱
1
ZTJ-1030等
2
超声波测厚仪
2
ZTJ-1818等
3
超声波检测仪
2
ZTJ-1325等
4
磁探仪
3
ZTJ-1947等
5
硬度计
2
ZTJ-1889等
6
其他辅助设备及仪器
若干
卷尺、钢卷尺、手电、电缆、防爆灯具等
7
劳动保护用品
安全帽、防静电工作服、鞋、口罩、安全带、手套
5）检验前的准备工作
需要描述各自负责的准备工作，对涉及安全的应明确职责
检验机构主要负责方案的编制、人员、仪器设备的准备、相关记录表卡的准备
使用单位（辅助单位）主要依据《容规》8.2.3.1通用要求对资料、现场条件进行准备。
检验单位确认条件符合后方能进行检验，
应对现场检验条件如何进行确认？
脚手架（外表面需要登高作业）
（1）脚手架钢管是否变形弯曲、脚手架上扣件是否紧固；
（2）脚手架上铺设的脚手板是否两头均用铁丝捆扎在架上，有无松动、滑动情况；
（3）对离地面2m以上的脚手架是否设置安全护栏。
罐内作业需要确认以下条件：
（1）需要进入罐内检验前，应泄压后，并将内部介质排放、清理干净；用盲板隔断所有液体、气体的来源，同时设置明显的隔离标志，禁止用关闭阀门代替盲板隔断；
（2）由于为易爆介质，进罐前必须进行置换、中和、消毒、清洗、取样分析，分析结果达到有关规范、标准规定；取样分析的间隔时间应当符合使用单位的有关规定；
（3）罐内的气体含氧量在0.195以上；必要时，还需要配备通风、安全救护等设施；
（4）罐内需要进行检验的表面，特别是腐蚀部位和可能产生裂纹缺陷的部位，彻底清理干净，露出金属本体；进行无损检测的表面达到NB/T47013《承压设备无损检测》的有关要求；（打磨的宽度，MT一般左右各50mm，UT2.5KT）
（5）检验照明用电电压不得超过24V，引入压力容器内的电缆必须绝缘良好、接地可靠；
（6）按使用单位进罐作业、动火、用电、安全防护等规定办理相应的施工手续；
（7）检验时使用单位压力容器安全管理人员、操作和维护等相关人员应当到场协助检验工作，及时提供有关资料，负责安全监护，并且设置可靠的联络方式。
6）检验项目和内容（方法、部位、比例）
主要是根据损伤模式和失效模式选择检验的方法、部位、比例
6.1检验方法主要根据损伤模式采用最有效的手段检验
液化石油气储罐使用中的主要损伤模式：
（根据GBT30583-2014承压设备损伤模式）
A.腐蚀减薄：
大气腐蚀
B.环境开裂：
湿硫化氢破坏、氢脆（对于高强钢更易发生）
C.材质劣化：
无
D.机械损伤：
过载
E.其他损伤：
无
根据损伤机理选择方法，
检验的部位应当选择在损伤机理最严重的区域，
首次检验时，还应当补充对制造、安装质量的检验抽查，
比例要满足法规的要求，并有代表性。
A.腐蚀减薄：
大气腐蚀（对于碳钢材料）
损伤形态：
碳钢和低合金钢遭受腐蚀时主要表现为均匀减薄或局部减薄；
主要影响因素
a）大气成分：
含有氯离子的海洋大气和含有强烈污染的潮湿工业大气是最严重的大气腐蚀环境；
b）湿度：
干燥的大气腐蚀能力很弱，而湿度较大的环境，尤其是容易凝结水滴的大气环境腐蚀能力较强。
以碳钢为例，当空气中相对湿度超过60%以上时，碳钢腐蚀速率呈指数曲线上升，而空气相对湿度低于50%，腐蚀速率则较低；
c）温度：
材料表面温度宜高出环境露点温度至少3℃以上，否则易在材料表面形成冷凝水，造成腐蚀。
检测方法一般为宏观检查＋腐蚀部位壁厚测定；
自动超声波扫查/导波法可对架空管道或无支撑部位容器壁进行检测。
B.环境开裂：
湿硫化氢破坏、氢脆
湿硫化氢破坏
定义：
在含水和硫化氢环境中碳钢和低合金钢所发生的损伤过程，包括氢鼓泡、氢致开裂、应力导向氢致开裂和硫化物应力腐蚀开裂四种形式。
开裂机理
a）氢鼓泡（HB）：
金属表面硫化物腐蚀产生的氢原子扩散进入钢中，并在钢中的不连续处（如夹杂物、裂隙等）聚集并结合生成氢分子，造成氢分压升高并引起局部受压，发生变形而形成鼓泡；
不需要外加应力（载荷应力）、其分布平行于钢板表面。
（氢鼓泡发生残余应力）
b）氢致开裂（HIC）：
氢鼓泡在材料内部不同深度形成时，相临的鼓泡会连接在一起，形成台阶状裂纹为氢致开裂；
在钢的内部发生氢鼓泡区域，当氢的压力继续增高时，小的鼓泡裂纹趋向于相互连接，形成有阶梯特征的氢致开裂。
c）应力导向氢致开裂（SOHIC）：
在焊接残余应力或其他应力作用下，氢致开裂沿厚度方向不断连通并形成；
d）硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）：
硫化氢在液相水中，由于电化学的作用，在阴极反应时生成氢原子渗透到钢的内部，溶解于晶格中，导致脆性增加（氢原子渗透到钢的内部晶格，在亲和力的作用下生成氢分子，钢材晶格发生变形，材料韧性下降，脆性增加），在外加拉应力或残余应力的作用下形成开裂。
特征：
沿晶或穿晶，成树枝状。
损伤形态
a）氢鼓泡：
在钢材表面形成独立的小泡，小泡与小泡之间一般不会发生合并；
b）氢致开裂：
在钢材内部形成与表面平行的台阶状裂纹，裂纹一般沿轧制方向扩展，不会扩展至钢的表面；
c）应力导向氢致开裂：
一般发生在焊接接头的热影响区部位，由该部位母材上不同深度的HIC沿厚度方向的连通而形成；
d）硫化物应力腐蚀开裂：
在焊缝热影响区表面起裂，并沿厚度方向扩展。
敏感材料
碳钢、低合金钢。
主要影响因素
a）pH值：
溶液的pH值小于4，且溶解有硫化氢时易发生湿硫化氢破坏。
此外溶液的pH值大于7.6，且氢氰酸浓度>20ppm并溶解有硫化氢时湿硫化氢破坏易发生；
b）硫化氢分压：
溶液中溶解的硫化氢浓度>50ppm时湿硫化氢破坏容易发生，或潮湿气体中硫化氢气相分压大于0.0003MPa时，湿硫化氢破坏容易发生，且分压越大，敏感性越高；
c）温度：
氢鼓泡、氢致开裂、应力导向氢致开裂损伤发生的温度范围为室温到150℃，有时可以更高，硫化物应力腐蚀开裂通常发生在82℃以下；
d）硬度：
硬度是发生硫化物应力腐蚀开裂的一个主要因素。
常用的低强度碳钢应控制焊接接头硬度在HB200以下。
氢鼓泡、氢致开裂和应力导向氢致开裂损伤与钢铁硬度无关；
e）钢材纯净度：
提高钢材纯净度能够提升钢材抗氢鼓泡、氢致开裂和应力导向氢致开裂的能力；
f）焊后热处理：
焊后热处理可以有效地降低焊缝发生硫化物应力腐蚀开裂的可能性，并对防止应力导向氢致开裂起到一定的减缓作用，但对氢鼓泡和氢致开裂不产生影响；
g）溶液中硫氢化铵浓度超过2%（质量比）会增加氢鼓泡、氢致开裂和应力导向氢致开裂的敏感性；
h）溶液中含有氰化物时，会明显增加氢鼓泡、氢致开裂和应力导向氢致开裂损伤的敏感性。
检测方法：
湿荧光磁粉检测、涡流检测、射线检测、超声横波检测、硬度测定、金相分析等
D.机械损伤：
过载
外加载荷超过了设备的承受极限。
损伤外观或形貌：
意外等可能使材料发生过度的弹性变形或塑性变形，导致设备损伤或失效。
检测方法
a）目视检测；
b）应力测试。
检验有效性级别
描述
1高度有效
几乎每种情况下都能够正确识别实际损伤形态（80-100%置信度）
2通常有效
大多数情况下能够正确识别实际损伤状态（60-80%置信度）
3一般有效
有一半情况下能够正确识别实际损伤状态（40-60%置信度）
4差
仅能够提供少量信息来正确识别实际损伤状态（20-40%置信度）
5无效
检验方法不能或几乎不能提供信息来正确识别实际损伤状态，在检测特定的损伤机理上是无效的（<20%置信度）
检测方法
损伤类型
减薄
表面裂纹
近表面裂纹
微裂纹
金相变化
尺寸变化
氢鼓包
目视检测
1-3
2-3
X
X
X
1-3
1-3
纵波超声
1-3
X
X
X
X
X
1-2
横波超声
3-X
2-3
2-3
3-X
X
X
3-X
TOFD
2-3
2-3
2-3
3-X
X
X
3-X
射线
1-3
3-X
3-X
X
X
X
X
荧光磁粉
X
1-2
3-X
X
X
X
X
渗透
X
1-3
X
X
X
X
X
声发射
X
1-3
1-3
3-X
X
X
X
涡流
1-2
1-2
1-2
3-X
X
X
X
漏磁
1-2
2-3
3-X
X
X
X
X
尺寸测量
1-3
X
X
X
X
1-2
X
金相
X
2-3
2-3
2-3
1-2
X
X
超声导波
1-3
X
X
X
X
X
X
从损伤模式的识别和检验方法的适用性，可以得出本次检验需要做的检验项目：
1）宏观检验
2）壁厚测定
3）表面缺陷的检验
4）安全附件（根据《固容规》的要求，也是需要检验的）
这4种检验方法也是规则规定的项目，二者是统一的。
5）泄漏性试验：
根据用户需要
此外根据检验发现缺陷的情况，是可以做进一步的检验，如采用射线、超声波检查埋藏缺陷，发现腐蚀后强度校核，对整体安全性有怀疑采用耐压试验，也可以采用硬度检测对表面裂纹处辅助判定。
如果资料审查中发现制造过程中存在缺陷，可相应增加项目。
第03讲 液化石油气储罐定期检验（三）
6.2检验的方法、部位、比例
6.2.1测厚的方法：
超声波测厚
测厚的部位：
1.液位经常波动的部位；
2.物料进口、流动转向、截面突变等易受腐蚀、冲蚀的部位；
3.制造成型时壁厚减薄部位和使用中易产生变形及磨损部位；
4.接管部位；
5.宏观检验时发现的可疑部位；
测厚的比例：
封头5点（4点成形减薄处，1点封头中心）
筒体：
每个筒节4-8点，均布，焊缝左右可以适当增加测点
应测到每块钢板
接管：
每个接管4点，均布
对于异常部位需要标注具体尺寸、位置，为下次检验复查定位
6.2.2表面检测的方法：
（铁磁性材料内表面采用荧光磁粉检测）
表面检测部位及比例：
1）碳钢低合金钢制压力容器、存在环境开裂倾向或者产生机械损伤现象的压力容器、首次定期检验的设计压力大于或者等于1.6MPa的第Ⅲ类压力容器，检测长度不少于对接焊缝长度的20%；（可以按照纵缝、环缝数量均布20%，更有代表性）
2）应力集中部位、变形部位、宏观检验发现裂纹的部位，接管角接接头、其他有怀疑的焊接接头，补焊区、工卡具焊迹、电弧损伤处和易产生裂纹部位应当重点检验；对焊接裂纹敏感的材料，注意检验可能出现的延迟裂纹；
3）检测中发现裂纹时，应当扩
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