國內LNG儲罐技術現狀與定檢磁粉檢測技術應用

 其一、天然氣液化國內技術現狀
天然氣有高氫碳比、高熱值的特性，與石油和煤炭并稱為世界一次能源三大支柱。在作為燃料方而，天然氣比較其它的化石燃料，有著環境污染較低以及效率較高的特點。隨著經濟的高速發展，環境問題的倍受關注以及石油資源的日益緊缺，使得天然氣的需求量急劇的增長，21世紀將會是天然氣的世紀。天然氣作為清潔能源，其在一次能源中的比重日漸增加，減少了大氣環境污染的壓力。天然氣由于其液化后體積大大減小，運輸和儲存效率高，目前已經成為增長速度較快的能源供應領域。因此，合理利用寶貴的液化天然氣資源以及提高其能源利用率具有深遠的意義。
國內的天然氣液化研究大都是小型的液化工藝，吉林的LNG裝置是采用氣體軸承的透平膨脹機，以氮氣作為冷劑進行的閉式循環液化工藝，該工藝流程簡單，但該工藝沒有能夠充分利用天然氣的自身壓力，并且以氮氣作為制冷劑相比其他冷劑的功耗大，故而該裝置的功耗較高；四川的LNG裝置充分利用了天然氣的自身壓力，通過透平膨脹機來制冷液化天然氣，工藝流程技術較為先進合理。該LNG儲罐基本上不消耗電、水等，但液化率相對很低；陜北的LNG裝置是利用天然氣的膨脹進行制冷循環工藝，分子篩干燥與低溫甲醇洗聯合凈化原料氣，低溫制冷通過透平膨脹機與氣波制冷機聯合進行，分子篩的是通過燃氣發動機尾氣加熱，該裝置設備能耗低，已全部國產化；LNG裝置結合國內氣源的特點，在國外先進的液化工藝技術基礎上，研究開發了液化工藝技術新方案。該液化工藝采用乙烯和丙烷進行復疊式預冷后經過節流式制冷，制冷系統之間相對、靈活性、可靠性較好。但該液化工藝相對復雜，設備投資較高；西南石油學院以SRK方程為基礎模型，研究開發了LNG工藝軟件，提出了新的液化工藝。工藝流程中天然氣進行循環壓縮，天然氣的液化率得到了大幅度提高，另外采用天然氣的發動機以及小負荷天然氣的發電機組為天然氣的壓縮機供電，以解決較邊遠地區電力緊張或無電的問題。另外裝置中還增加以微波吸收腔，能夠利用天然氣自身壓力，制冷效率得到了大幅度提高。
其二、磁粉檢測在儲罐定檢中的應用
由于液化天然氣儲罐用材料大多為Q235、16MnR等碳素鋼或低合金鋼，具有低剩磁、低矯頑力的特點，故LNG儲罐磁粉探傷只能采用連續法，即在外加磁場磁化的同時，將磁粉或磁懸液施加到工件上進行磁粉探傷。磁粉探傷磁化方法有多種，一般根據被探工件特點選擇，如周向磁化的常用方法有通電法、中心導體法、偏置芯棒法、觸頭法、感應電流法、繞電纜法等，縱向磁化的方法有線圈法、磁扼法、磁鐵法，多向磁化有交叉磁扼法、交叉線圈法等。不同方法有不同的特點，例如觸頭法是用兩支桿觸頭接觸工件表面，通電磁化，在平板工件上磁化能產生一個畸變的周向磁場，用于發現與兩觸頭連線平行的不連續性，用較小的磁化電流就可在工件局部得到必要的磁場強度，其靈敏度高，使用方便。
盡管磁粉探傷方法多種多樣，但LNG儲罐定檢磁粉探傷主要是針對焊縫，包括對接焊縫、角焊縫等，一般無法使用固定式設備，只能用便攜式設備分段探傷，致使LNG儲罐定檢對磁粉探傷方法的選擇受到局限，目前常用的方法有以下幾種。
(1)磁扼法：應用較為廣泛，該方法設備簡單，操作方便，活動關節磁扼可檢角焊縫，使用中為檢出各個方向的缺陷，在同一部位至少做兩次互相垂直的探傷，且應將焊縫劃分為若干個受檢段，檢測操作時應有一定的重疊，此方法效率低，操作不當可能造成漏檢。
(2)交叉磁扼法：目前容器定檢中應用較廣的一種方法，可產生旋轉磁場，探傷效率高，靈敏度高，操作簡單，一次磁化可檢出各方向的缺陷，適于長的對接焊縫探傷，對角焊縫則不適用。但由于需使用380V電源，在石化行業容器內部使用受到了一些限制。
(3)觸頭法：屬單方向磁化方法，電極間距可以調節，可根據探傷部位情況及靈敏度要求確定電極間距和電流大小，對于角焊縫可靈活調節。該方法和磁扼法一樣，同一部位也要進行兩次互相交叉垂直的探傷。
(4)線圈法：對于管道圓周及管角接焊縫可以用繞電纜法探傷，屬縱向磁化，可發現焊縫及熱影響區的縱向裂紋。在實際的LNG儲罐定檢中，筆者所在單位主要使用的只有磁扼法和交叉磁法兩種。對于容器對接的縱、環焊縫，此兩種方法操作方便、靈敏度高、效率高，處于無可替代的地位；對于接管角焊縫，實施交叉磁法無法檢驗，活動關節磁扼能較好的解決與容器筒體垂直的接管角焊縫探傷，但對于成一定角度的接管角焊縫則存在一定的困難，而觸頭法和線圈法則能較好的解決此問題。
事實上，由于接管處受力狀況復雜，角焊縫較對接焊縫容易出現問題，故如何解決好角焊縫探傷問題，如何引入和運用好觸頭法、線圈法是以后工作和努力方向。