国内LNG储罐技术现状与定检磁粉检测技术应用

 其一、天然气液化国内技术现状
天然气有高氢碳比、高热值的特性，与石油和煤炭并称为世界一次能源三大支柱。在作为燃料方而，天然气比较其它的化石燃料，有着环境污染较低以及效率较高的特点。随着经济的高速发展，环境问题的倍受关注以及石油资源的日益紧缺，使得天然气的需求量急剧的增长，21世纪将会是天然气的世纪。天然气作为清洁能源，其在一次能源中的比重日渐增加，减少了大气环境污染的压力。天然气由于其液化后体积大大减小，运输和储存效率高，目前已经成为增长速度较快的能源供应领域。因此，合理利用宝贵的液化天然气资源以及提高其能源利用率具有深远的意义。
国内的天然气液化研究大都是小型的液化工艺，吉林的LNG装置是采用气体轴承的透平膨胀机，以氮气作为冷剂进行的闭式循环液化工艺，该工艺流程简单，但该工艺没有能够充分利用天然气的自身压力，并且以氮气作为制冷剂相比其他冷剂的功耗大，故而该装置的功耗较高；四川的LNG装置充分利用了天然气的自身压力，通过透平膨胀机来制冷液化天然气，工艺流程技术较为先进合理。该LNG储罐基本上不消耗电、水等，但液化率相对很低；陕北的LNG装置是利用天然气的膨胀进行制冷循环工艺，分子筛干燥与低温甲醇洗联合净化原料气，低温制冷通过透平膨胀机与气波制冷机联合进行，分子筛的是通过燃气发动机尾气加热，该装置设备能耗低，已全部国产化；LNG装置结合国内气源的特点，在国外先进的液化工艺技术基础上，研究开发了液化工艺技术新方案。该液化工艺采用乙烯和丙烷进行复叠式预冷后经过节流式制冷，制冷系统之间相对、灵活性、可靠性较好。但该液化工艺相对复杂，设备投资较高；西南石油学院以SRK方程为基础模型，研究开发了LNG工艺软件，提出了新的液化工艺。工艺流程中天然气进行循环压缩，天然气的液化率得到了大幅度提高，另外采用天然气的发动机以及小负荷天然气的发电机组为天然气的压缩机供电，以解决较边远地区电力紧张或无电的问题。另外装置中还增加以微波吸收腔，能够利用天然气自身压力，制冷效率得到了大幅度提高。
其二、磁粉检测在储罐定检中的应用
由于液化天然气储罐用材料大多为Q235、16MnR等碳素钢或低合金钢，具有低剩磁、低矫顽力的特点，故LNG储罐磁粉探伤只能采用连续法，即在外加磁场磁化的同时，将磁粉或磁悬液施加到工件上进行磁粉探伤。磁粉探伤磁化方法有多种，一般根据被探工件特点选择，如周向磁化的常用方法有通电法、中心导体法、偏置芯棒法、触头法、感应电流法、绕电缆法等，纵向磁化的方法有线圈法、磁扼法、磁铁法，多向磁化有交叉磁扼法、交叉线圈法等。不同方法有不同的特点，例如触头法是用两支杆触头接触工件表面，通电磁化，在平板工件上磁化能产生一个畸变的周向磁场，用于发现与两触头连线平行的不连续性，用较小的磁化电流就可在工件局部得到必要的磁场强度，其灵敏度高，使用方便。
尽管磁粉探伤方法多种多样，但LNG储罐定检磁粉探伤主要是针对焊缝，包括对接焊缝、角焊缝等，一般无法使用固定式设备，只能用便携式设备分段探伤，致使LNG储罐定检对磁粉探伤方法的选择受到局限，目前常用的方法有以下几种。
(1)磁扼法：应用较为广泛，该方法设备简单，操作方便，活动关节磁扼可检角焊缝，使用中为检出各个方向的缺陷，在同一部位至少做两次互相垂直的探伤，且应将焊缝划分为若干个受检段，检测操作时应有一定的重叠，此方法效率低，操作不当可能造成漏检。
(2)交叉磁扼法：目前容器定检中应用较广的一种方法，可产生旋转磁场，探伤效率高，灵敏度高，操作简单，一次磁化可检出各方向的缺陷，适于长的对接焊缝探伤，对角焊缝则不适用。但由于需使用380V电源，在石化行业容器内部使用受到了一些限制。
(3)触头法：属单方向磁化方法，电极间距可以调节，可根据探伤部位情况及灵敏度要求确定电极间距和电流大小，对于角焊缝可灵活调节。该方法和磁扼法一样，同一部位也要进行两次互相交叉垂直的探伤。
(4)线圈法：对于管道圆周及管角接焊缝可以用绕电缆法探伤，属纵向磁化，可发现焊缝及热影响区的纵向裂纹。在实际的LNG储罐定检中，笔者所在单位主要使用的只有磁扼法和交叉磁法两种。对于容器对接的纵、环焊缝，此两种方法操作方便、灵敏度高、效率高，处于无可替代的地位；对于接管角焊缝，实施交叉磁法无法检验，活动关节磁扼能较好的解决与容器筒体垂直的接管角焊缝探伤，但对于成一定角度的接管角焊缝则存在一定的困难，而触头法和线圈法则能较好的解决此问题。
事实上，由于接管处受力状况复杂，角焊缝较对接焊缝容易出现问题，故如何解决好角焊缝探伤问题，如何引入和运用好触头法、线圈法是以后工作和努力方向。