一种能够在线检测介质内腐蚀的钢质常压储罐及检测方法与流程

一种能够在线检测介质内腐蚀的钢质常压储罐及检测方法，属于储罐技术领域。

背景技术：

油田站库内钢质常压储罐均面临着罐底、罐顶、局部圈板内腐蚀严重的问题，给常压储罐安全运行带来了巨大的安全隐患。sy/t0087.3-2010《钢质管道及储罐腐蚀评价标准储罐腐蚀直接评价》标准的颁布实施，对钢质常压储罐介质内腐蚀在线监测提出了明确的要求。而目前油田还没有可用于钢质常压储罐介质内腐蚀速率在线监测的设备。因此，有必要设计研发一套钢质常压储罐介质内腐蚀在线监测装置，进而对常压储罐介质内腐蚀机理开展研究，形成一套科学、适用的钢质常压储罐在线监测技术与评价方法体系。

目前，利用挂片失重法测试介质腐蚀速率是国内外公认的，最为直接有效的腐蚀速率测试方法，并且该方法在集输管道介质腐蚀速率监测以及药剂评价等领域得到了广泛应用，为钢质常压储罐内腐蚀监测装置的设计奠定了前期基础。油田内较常见的常压储罐形态，储罐内自下而上一般有泥、水、油和气几种物质，且每种物质的腐蚀性质区别较大。其中，油水和油气界面会随着生产情况变动而不固定，所以要求监测挂片能随着界面的变化而上下浮动，进而实现油水、油气界面的腐蚀监测。因此，有必要针对常压储罐不同高度、层位以及相区的腐蚀特点，设计研发出一套安装在常压储罐内的灵活、适用、可任意拆卸组装的挂片在线监测装置。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够完成在线对储罐介质内腐蚀进行监测，且能够对不同高度、不同介质、层位及相区的腐蚀进行监测的能够在线检测介质内腐蚀的钢质常压储罐及检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该能够在线检测介质内腐蚀的钢质常压储罐，其特征在于：包括罐体以及设置在罐体内的安装架、固定检测模块和悬浮检测模块，安装架竖向设置在罐体内，且安装架上设有用于安装在罐体上的紧固机构，固定监测模块沿竖直方向设置有多个，固定监测模块安装在安装架上，悬浮监测模块也设置有多个，悬浮监测模块通过软绳与安装架或固定监测模块相连。

优选的，所述的紧固机构包括上安装件以及水平设置的多根固定杆，上安装件同轴设置在安装架上侧，多根固定杆环绕上安装件间隔均布，且多根固定杆与上安装件螺纹连接，多根固定杆支撑在罐体的出气口内或担放在出气口上侧。

优选的，所述的安装架由多根同轴设置的安装杆拼接而成，每相邻的安装杆通过连接套可拆卸的相连。

优选的，所述的固定监测模块包括安装盘以及安装盘上的挂片，安装盘的中部套设在安装架上，挂片环绕安装盘的轴线间隔均布有多个。

优选的，所述的安装盘的中部设有装配孔，安装盘通过装配孔套设在安装架上，装配孔内设有向内的限位台，安装架侧部设有与限位台相配合的限位槽。

优选的，所述的悬浮监测模块包括悬浮球、配重块以及挂片，配重块的上侧与悬浮球相连，下侧设有用于安装软绳的连接部，挂片有环绕悬浮球的球心间隔均布的多个，多个挂片设置在同一水平面上。

优选的，环绕所述的悬浮球间隔均布有多个挂片耳，多个挂片耳均设置在同一水平面上，每个挂片耳的上对称安装有两个挂片。

一种上述的能够在线检测介质内腐蚀的钢质常压储罐的检测方法，其特征在于：每个悬浮检测模块包括多个挂片，每个固定检测模块也包括多个挂片，且挂片与罐体采用相同的材质制备；

检测方法包括如下步骤：

步骤（1），在罐体内不同相区界面设置悬浮检测模块，在罐体的各个相区内设置固定检测模块；

步骤（2），当试验时间t达到1~8个月后，将悬浮检测模块的挂片和固定检测模块的挂片取出，并去除无效挂片；

步骤（3），每个相区和每个相区界面均选取多个挂片，分别获取每个相区和相区界面对应挂片的平均腐蚀速率和最大点蚀速率；

最大点蚀速率即为最大腐蚀坑深与试验时间t的比值，单位为mm/年，其中最大腐蚀深度即为挂片腐蚀坑深的最大值；

平均腐蚀速率的计算公式如下：

，

其中，v为平均腐蚀速率，单位为mm/年；为同一相区或相区界面的多个挂片的平均失重，单位为g；s为单个挂片的暴漏面积，单位为mm²；

步骤（4），根据挂片的最大点蚀速率和平均腐蚀速率预测罐体的腐蚀等级，并采取对应的治理措施。

优选的，所述的罐体包括水罐罐体或原油储罐罐体，水罐罐体对应的试验时间t为1~3个月，原油储罐罐体对应的试验时间为6~8个月。

优选的，步骤（2）中所述的无效挂片包括位于同一相区或相区界面的最大失重差异超过平均失重值40%的挂片，以及安装部存在严重的缝隙腐蚀的挂片。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1、本能够在线检测介质内腐蚀的钢质常压储罐的悬浮监测模块通过软绳与安装架或固定监测模块相连，从而利用浮力的原理，实现悬浮监测模块随着界面上下浮动，从而对两种界面之间的腐蚀情况进行监测，固定监测模块能够分别对不同相区进行监测，从而能够实现反应腐蚀全貌，避免监测盲点，实现了罐体内不同介质、不同高度、层位及相区的腐蚀监测，且拆装灵活方便，可满足油田生产中的各种常压罐体。

2、固定杆担放在罐体出气口上侧或支撑在出气口内壁，拆装方便。

3、安装架由多段安装杆可拆卸的拼接而成，方便搬运、拆卸，灵活方便，同时长度可调节，适用于不同高度的罐体内腐蚀监测。

4、挂片通过安装盘固定在安装架上，拆装方便，实现了一定周期内淤泥区、水相区、油相区以及气相区的腐蚀监测；安装盘通过装配孔安装在安装架上，并通过限位台和限位槽进行限位，避免了挂片的位置发生移动影响监测结果。

5、挂片通过绝缘棒安装在安装盘上，避免了挂片受到安装环境的影响导致监测结果不准确，每个绝缘棒两侧对称设有两个挂片，从而通过两个挂片来对同一位置进行监测，避免了异常情况的发生，提高了监测的准确性。

6、悬浮球上安装有配重块，从而能够通过配重块的方式调节浮漂密度，能够使其适用于不同的油品性质的监测，应用上具有广泛性；每个挂片耳的两侧对称设有多个挂片，从而能够避免异常情况的发生，提高了监测的准确性。

7、本能够在线检测介质内腐蚀的钢质常压储罐的检测方法通过不同相区或相区界面的挂片的最大点蚀速率和平均腐蚀速率来预测罐体的腐蚀等级，从而实现了罐体内腐蚀的在线检测，且检测方便，能够对不同相区和相区界面进行腐蚀等级预测，检测无盲点，使用方便。

8、水罐罐体的相区少，罐体的腐蚀较快，因此试验试验为1~3个月即可，原油储罐罐体的相区多，且腐蚀速度较慢，因此试验时间为6~8个月，从而根据储罐储存的介质的不同来决定试验时间，既能够保证结果准确，又能够避免出现罐体内腐蚀监测不及时的问题。

9、最大失重差异超过平均失重值40%的挂片以及安装部存在严重的缝隙腐蚀的挂片无法真实的反映罐体内腐蚀的状况，因此会对试验结果造成影响，去除无效挂片提高了内腐蚀预测的准确度。

附图说明

图1为能够在线检测介质内腐蚀的钢质常压储罐的主视剖视示意图。

图2为图1中a处的局部放大图。

图3为图1中b处的局部放大图。

图4为上安装件的俯视示意图。

图5为悬浮监测装置的主视示意图。

图6为安装盘的俯视示意图。

图7为长条状挂片的安装示意图。

图中：1、上安装件2、固定杆3、锁紧螺母4、连接套5、安装杆6、安装盘601、安装孔602、装配孔603、限位台7、绝缘棒8、标准挂片9、下安装件10、棉纱绳11、悬浮监测模块12、上连接杆13、下连接杆14、连接板15、配重块16、悬浮球17、挂片耳18、长条状挂片19、罐体1901、出气口。

具体实施方式

图1~7是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~7对本发明做进一步说明。

一种能够在线检测介质内腐蚀的钢质常压储罐，包括罐体19以及设置在罐体19内的安装架、固定检测模块和悬浮检测模块11，安装架竖向设置在罐体19内，且安装架上设有用于安装在罐体19上的紧固机构，固定监测模块沿竖直方向设置有多个，固定监测模块安装在安装架上，悬浮监测模块11也设置有多个，悬浮监测模块11通过软绳与安装架或固定监测模块相连。本能够在线检测介质内腐蚀的钢质常压储罐的悬浮监测模块11通过软绳与安装架或固定监测模块相连，从而利用浮力的原理，实现悬浮监测模块11随着界面上下浮动，从而对两种界面之间的腐蚀情况进行监测，固定监测模块能够分别对不同相区进行监测，从而能够实现反应腐蚀全貌，避免监测盲点，实现了罐体19内不同介质、不同高度、层位及相区的腐蚀监测，且拆装灵活方便，可满足油田生产中的各种常压罐体19。

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，然而熟悉本领域的人们应当了解，在这里结合附图给出的详细说明是为了更好的解释，本发明的结构必然超出了有限的这些实施例，而对于一些等同替换方案或常见手段，本文不再做详细叙述，但仍属于本申请的保护范围。

如图1所示：安装架由同轴设置的多根安装杆5拼接而成，每相邻的安装杆5之间通过连接套4相连，安装杆5竖直设置。安装杆5的外壁上设有螺纹，连接套4的内壁也设有螺纹，每相邻的两安装杆5均通过螺纹与连接套4相连，从而完成安装架的组装，安装架拆装方便，适用于不同高度的罐体19内腐蚀监测。

紧固机构设置在安装架的上端，紧固机构用于将安装架安装在罐体19内，紧固装置固定在罐体19的出气口1901上。安装架的下侧设有下安装件9，最下侧的固定监测模块安装在下安装件9上，最下侧的安装杆5的下侧设有下连接杆13，下连接杆13的外壁设有螺纹，下连接杆13的上端通过连接套4与最下侧的安装杆5可拆卸的连接。下安装件9的上部设有轴向的螺纹孔，下连接杆13的下端通过下安装件9的螺纹孔与下安装件9可拆卸的连接。在本实施例中，悬浮监测模块通过软绳固定在固定监测模块上，软绳为棉纱绳10。

固定监测模块包括安装盘6以及安装盘6上的挂片，其中固定监测模块上安装的挂片为标准挂片8。安装盘6为圆盘，安装盘6的中部设有轴向的装配孔602，连接套4的下侧环绕外壁设有固定凸台，且连接套4的外壁上设有螺纹，安装盘6通过装配孔602套设在连接套4外侧，安装盘6的底部定位在固定凸台上。安装盘6上侧的连接套4外侧套设有锁紧螺母3，安装盘6通过锁紧螺母3固定在连接套4上。下安装件9的下部直径大于上部直径，从而在下部形成用于定位的定位台，最下侧的固定监测模块的安装盘6套设在下安装件9的外侧，且安装盘6的下侧定位在定位台上，安装盘6上侧的下安装件9上也设有锁紧螺母3，最下侧的安装盘6也通过锁紧螺母3固定在下安装件9上。标准挂片8安装在安装盘6的外侧，且标准挂片8环绕下安装件9的轴线间隔均布有多个。

固定监测模块的标准挂片8通过绝缘棒7安装在安装盘6上，绝缘棒7的上端与安装盘6固定连接，每个绝缘棒7的两侧均对称设有一个标准挂片8。悬浮监测模块通过棉纱绳10与绝缘棒7相连。在本实施例中，安装盘6为尼龙盘。

在本实施例中，固定监测模块有四个，分别对淤泥区、水相区、油相区及气相区四个相区进行监测。

如图4所示：紧固机构包括上安装件1和固定杆2，上安装件1为水平设置的圆盘，上安装件1上同轴设有螺纹孔，最上侧的安装杆5上侧设有用于与上安装件1连接的上连接杆12，上连接杆12的外壁设有螺纹，上连接杆12的下端通过连接套4与最上侧的安装杆5可拆卸的连接，上安装件1的上端通过螺纹与上安装件1可拆卸的连接，从而完成了上安装件1的安装。固定杆2有水平设置的多根，且多根固定杆2设置在同一水平面上，上安装件1的侧部间隔均布有多个径向的螺纹孔，固定杆2的外壁设有螺纹，固定杆2通过螺纹可拆卸的安装在上安装件1侧部的螺纹孔内，通过调节内固定杆2外露部分的长度，从而担放在钢质罐体19的出气口1901上侧，完成安装架的安装，安装架拆装方便。在本实施例中，固定杆2环绕上安装件1间隔均布有三个。

如图5所示：悬浮监测模块11包括悬浮球16、配重块15以及挂片，其中悬浮监测模块上安装的挂片也为标准挂片8。悬浮球16为空心的球体，悬浮球16由上下两个半球体通过焊接形成。配重块15为圆柱状，配重块15的上端与悬浮球16的中部相连，配重块15的下端安装有连接板14，连接板14用于与棉纱绳10相连，连接板14上设有通孔，从而方便与棉纱绳10相连。在悬浮球16的竖直方向的中部环绕悬浮球16的中心间隔均布有多个挂片耳17，挂片耳17设置在悬浮球16的外沿上，且多个挂片耳17均设置在同一水平面上。每个挂片耳17的两侧均对称安装有一个标准挂片8。在本实施例中，每个悬浮球16上间隔三个挂片耳17。

在本实施例中，悬浮监测模块11设置有两个，用于监测对油水、油气界面进行监测，油水、油气界面会随着液量变化而浮动，要求监测点也能够随着界面上下浮动。因此，悬浮监测模块11利用浮力原理实现监测点上下浮动。在悬浮球16上设置标准挂片8监测界面处的腐蚀。物质在液体中的浮力和密度有关，只有密度介于油水之间才能够悬浮在油水界面处，密度小于原油密度才能够浮在油面上。

如图6所示：安装盘6的外沿设有用于安装绝缘棒7的安装孔601，在本实施例中，安装孔601设置有三个。安装孔601为螺纹孔，绝缘棒7的上端设有螺纹，绝缘棒7通过螺纹与安装孔601可拆卸的连接。

装配孔602与安装盘6同轴设置，装配孔602的内壁设有向内凸出的限位台603，连接套4的外壁以及下安装件9的外壁均设有与限位台603相配合的限位槽，从而防止安装盘6与连接套4或下安装件9发生相对转动。在本实施例中，限位台603设置有三个。

如图7所示：安装架上沿竖直方向间隔均布有多个挂片，其中，直接安装在安装架上的挂片为长条状挂片18，长条状挂片18的两端设有用于安装的通孔，长条状挂片18通过螺钉安装在安装架上。每相邻的两个长条状挂片18的间距为20mm，从而能够更加准确实现反应腐蚀全貌，不存在监测盲点。标准挂片8和长条状挂片18的材质均与罐体19的材质相同。

本钢质常压储罐介质内腐蚀在线监测装置利用在安装架上设置多个悬浮监测模块11、固定监测模块以及长条状挂片18，实现了罐内不同高度的介质腐蚀监测。安装架采用多段组合方式，方便搬运、拆卸，灵活方便，同时长度可调节，适用于不同高度的罐体19内腐蚀监测。根据浮力原理，设计了悬浮球16，在悬浮球16上设置挂片耳17，实现了油水、油气界面处腐蚀的监测，悬浮球16能够根据界面的变化上下浮动，始终处于界面处，保证了腐蚀监测的准确性。通过配重块15的方式调节悬浮球16密度，能够使其适用于不同的油品性质的监测，应用上具有广泛性。

一种上述的能够在线检测介质内腐蚀的钢质常压储罐的检测方法，包括如下步骤：

步骤（1），在罐体19内不同相区界面设置悬浮检测模块11，在罐体19的各个相区内设置固定检测模块；

根据罐体19内的介质种类以及罐体19的几何尺寸和内部介质情况，预先了解各层介质的大致位置（高度），从而设置标准挂片8。当罐体19为水罐罐体时，由于介质仅有气相区以及水相区，因此只需要在气相区和水相区分别设置固定检测模块，在气水界面设置悬浮检测模块11即可；当储罐19为原油储罐罐体时，由于介质有气相区、油相区、水相区、淤泥区、气水界面以及油水界面，因此需要在气相区、油相区、水相区、淤泥区分别设置固定检测模块，在气水界面、油水界面设置悬浮检测模块11。同时在安装架上沿竖直方向间隔设置多个长条状挂片18。相区指的是不同的介质区域，如上述的气相区、油相区、水相区或淤泥区，相区界面指的是不同介质的交界面，如上述的气水界面、油水界面。

步骤（2），当试验时间t达到1~8个月后，将悬浮检测模块11的挂片和固定检测模块的挂片取出，并去除无效挂片；

试验时间t根据截至的不同而调整，当罐体19为水罐罐体时，试验时间t为1~3个月，当罐体19为原油储罐罐体时，试验时间t为6~8个月。

达到预定的试验时间后，将各个相区以及相区界面的标准挂片8和长条状挂片18取下，并去除无效挂片，无效挂片包括位于同一相区或相区界面的最大失重差异超过平均失重值40%的挂片，以及安装部存在严重的缝隙腐蚀的挂片。每个相区和相区界面对应的标准挂片8或长条状挂片18至少分别选择三个。

步骤（3），每个相区和每个相区界面均选取多个挂片，分别获取每个相区和相区界面对应挂片的平均腐蚀速率和最大点蚀速率；

最大点蚀速率即为最大腐蚀坑深与试验时间t的比值，单位为mm/年，其中最大腐蚀深度即为挂片腐蚀坑深的最大值；

平均腐蚀速率的计算公式如下：

，

其中，v为平均腐蚀速率，单位为mm/年；为同一相区或相区界面的多个挂片的平均失重，单位为g；s为单个挂片的暴漏面积，单位为mm²；

标准挂片8和长条状挂片18的平均腐蚀速率和最大点蚀速率分别计算。其中，标准挂片8和长条状挂片18的失重采用分析天平测量，精度为0.1mg；最大腐蚀深度采用探针和游标卡尺测量，且测量前需要清除腐蚀产物，测量时至少对三个标准挂片8或长条状挂片18的六个表面进行测量，测量精度为0.1mm。

步骤（4），根据挂片的最大点蚀速率和平均腐蚀速率预测罐体19的腐蚀等级，并采取对应的治理措施。

具体预测罐体19的腐蚀等级和采取的治理措施如下：

当平均腐蚀速率小于0.025mm/年，最大点蚀速率小于0.305mm/年时，腐蚀等级为一级，此时罐体19可以正常使用；

当平均腐蚀速率介于0.026~0.125mm/年，最大点蚀速率小于0.306~0.610mm/年时，腐蚀等级为二级，需要监控使用；

当平均腐蚀速率介于0.126~0.254mm/年，最大点蚀速率小于0.611~2.438mm/年时，腐蚀等级为三级，需要对罐体19的罐底板声发射检测、清罐、重做内防或局部维修补强；

当平均腐蚀速率大于0.254mm/年，最大点蚀速率小于2.438mm/年时，腐蚀等级为四级，需要对罐体19的罐底板声发射检测、清罐、局部或整体报废。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。