Bồn chứa xăng dầu là một trong những hệ thống chức năng quan trọng trong các nhà thiết bị lọc hóa dầu, hóa dầu, cơ sở lưu trữ xăng dầu... có nhiệm vụ tiếp nhận, lưu trữ các sản phẩm xăng dầu một cách an toàn.

Theo báo cáo Tập đoàn xăng dầu Việt Nam trong năm 2017 thì Petrolimex sở hữu 570 km đường ống vận chuyển xăng dầu, vận hành bồn chứa 2.200.000 m³ cùng với kho quan ngoại tiếp nhận xăng dầu có khả năng tiếp nhận tàu chở dầu cỡ lớn (nguồn Petrolimex). Ngoài ra còn các bồn chứa dầu thô, bồn chứa sản phẩm trong nhà máy Lọc dầu Dung Quất và Lọc hóa dầu Nghi Sơn với trữ lượng hàng triệu tấn. Trong quá trình vận hành bồn chứa xăng dầu có thể bị hư hỏng do nhiều nguyên nhân, trong đó vấn đề ăn mòn không được kiểm soát có thể gây ra những sự cố như thất thoát một lượng lớn sản phẩm xăng dầu, gây ô nhiễm môi trường, cháy nổ. Theo bài báo nghiên cứu về các tai nạn bồn chứa đăng trên tạp chí khoa học Elsevier, bài báo này đánh giá 242 vụ tai nạn của bồn chứa đã xảy ra trong các cơ sở công nghiệp trong hơn 40 năm qua (1960 - 2003). Nguyên nhân dẫn đến các vụ tai nạn cho thấy 74% tai nạn xảy ra trong các nhà máy lọc dầu, trong đó nguyên nhân cháy nổ chiếm 85% số vụ tai nạn còn lại là do các nguyên nhân khác.

Ăn mòn đáy bồn chứa xăng dầu có thể dẫn đến rò rỉ sản phẩm có nguy cơ gây cháy nổ làm thiệt hại về người và môi trường, do đó, việc kiểm tra ăn mòn đáy bồn chứa xăng dầu phải được thực hiện định kỳ để ngăn chặn sự xuất hiện của các vấn đề trên. Trong kiểm tra không phá hủy, phương pháp từ thông biến dạng (Magnetic Flux Leakage - MFL) dựa trên sự biến thiên của từ thông gây ra bởi khuyết tật trên bề mặt của vật liệu để dò tìm các vết ăn mòn, rỗ hay khuyết tật của mặt dưới các bồn thép, tỏ ra khá hiệu quả, chi phí thấp.

Xuất phát từ thực tiễn đó, Cơ quan chủ trì Trung tâm Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong công nghiệp cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài CN. Đặng Quốc Triệu thực hiện “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mẫu thiết bị kiểm tra ăn mòn đáy bồn chứa xăng dầu bằng phương pháp từ thông biến dạng” với mục tiêu nhằm nội địa hóa một công nghệ kiểm tra mới đáp ứng nhu cầu kiểm tra, đánh giá tình trạng và dự báo sự cố các bồn chứa trong ngành công nghiệp trọng điểm của Việt Nam.

Hiện nay có rất nhiều phương pháp như kiểm tra hạt từ (MPI), kiểm tra nội soi, kiểm tra trực quan (VT), siêu âm (UT) và từ thông biến dạng (MFL)... được sử dụng trong khảo sát ăn mòn đáy bồn chứa xăng dầu bằng kim loại. Mỗi phương pháp nêu trên đều có những ưu điểm và hạn chế riêng tùy thuộc vào đối tượng và yêu cầu khảo sát. Trong đó phương pháp MFL là phương pháp tầm soát nhanh, khả năng phát hiện vị trí ăn mòn đáy bồn chứa xăng dầu với độ nhạy cao. Mặc dù kỹ thuật Từ thông biến dạng MFL đã được áp dụng rộng rãi và hiệu quả từ lâu, nhưng trong thời gian gần đây vẫn còn rất nhiều nghiên cứu về công nghệ MFL ứng dụng trong kiểm tra không phá hủy (NDT), đặc biệt trong thiết bị con thoi thông minh (PIG). Các nghiên cứu mới về MFL hướng tới việc tích hợp các công nghệ mới, các phương pháp xử lý tín hiệu và số liệu tiên tiến đã làm tăng khả năng và mở rộng phạm vi ứng dụng của phương pháp. Một số kết quả mới nhất trong việc nghiên cứu MFL là khả năng phân biệt và nhận diện hình dạng và mức độ khuyết tật thông qua việc phân tích hình dạng của tín hiệu đo được. Về lĩnh vực đo đạc, cảm biến Hall với công nghệ chế tạo tiên tiến là lựa chọn hàng đầu về linh kiện trong việc chế tạo đầu dò MFL.

Trên thế giới, thiết bị MFL ứng dụng trong kiểm tra ăn mòn đáy bồn chứa xăng dầu đã được một số công ty phát triển thương mại như SilverwingNDT (Anh), MFE Enterprises (Mỹ). Các thiết bị thương mại này có khả năng kiểm tra tầm soát và đánh giá ăn mòn đáy bình bồn với độ tin cậy cao, phần mềm hiển thị và xử lý số liệu hiện đại nhưng có giá thành không ít hơn 100.000 USD. Một số cấu hình về sản phẩm thương mại của hai công ty SilverwingNDT và MFE Enterprises: phiên bản thứ nhất có cấu hình nhỏ gọn, dễ dàng thao tác, cấu hình thiết bị đo thấp, giá thành thấp hiển thị thông tin bằng LCD và âm thanh nhưng khuyết điểm là không cho thông tin về độ lớn ăn mòn. Các thiết bị thương mại 5 này có khả năng kiểm tra tầm soát và đánh giá ăn mòn đáy bình bồn với độ tin cậy cao, phần mềm hiển thị và xử lý số liệu hiện đại nhưng có giá thành không ít hơn 100,000 USD. Một số cấu hình về sản phẩm thương mại của hai công ty SilverwingNDT và MFE.

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã tạo ra mẫu thiết bị MFL sử dụng nam châm vĩnh cửu và cảm biến Hall. Các thí nghiệm khảo sát cho thấy máy có thể phát hiện các khuyết tật ăn mòn ≥20% bề dày thành thép ở dải tốc độ quét phù hợp từ 500 mm/s đến 1130 mm/s. Mẫu thiết bị MFL có khả năng phát hiện vị trí khuyết tật trên tấm thép cacbon có bề dày 5mm và 15mm, tốc độ thiết bị được đo bằng bộ mã hóa vị trí Encoder. Thông tin kích thước khuyết tật chưa thể đánh giá và hiển thị theo sự mất mát khuyết tật một cách chính xác mà chỉ có thể hiển thị bằng mức điện thế do thiếu thông tin về pha.

Các thực nghiệm kiểm tra đều phát hiện tin cậy được các khuyết tật (20%, 40%, 60% và 80%) chế tạo trên tấm thép cacbon, với tốc độ di chuyển thiết bị MFL từ 500 mm/s đến 1130 mm/s. Giới hạn độ nhạy thiết bị MFL ≥20% bề dày tấm thép cacbon 5 mm và 15 mm.

Độ chính xác khuyết tật bị ảnh hưởng bởi tốc độ di chuyển thiết bị MFL. Tốc độ phù hợp thiết bị MFL phát hiện khuyết tật từ 500 mm/s đến 1130 mm/s.

Mẫu thiết bị MFL được chế tạo hiển thị LCD so với mẫu MFL Handscan trên thế giới của Silverwing NDT và MFE Enterprise hiển thị bằng LED, nhưng về độ nhạy kém hớn so với hai mẫu thiết bị thế giới. Vì đây là bước đầu tiếp cận kỹ thuật MFL nên cần tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện thiết bị MFL về độ nhạy cũng như khả năng xử lý hiển thị số liệu bản đồ khuyết tật thiết bị MFL. Tuy nhiên để đáp ứng nhu cầu khảo sát thực tế Nhóm nghiên cứu còn phải tiếp tục cải tiến thiết bị về độ nhạy, tốc độ quét, khả năng vận hành tự động hoặc bán tự động và đăng ký kiểm định an toàn cháy nổ. Thông qua thực hiện đề tài, kiến thức và kinh nghiệm của Nhóm nghiên cứu trong lĩnh vực chế tạo thiết bị khảo sát ăn mòn sử dụng từ trường cũng đã được cải thiện.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 17886/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Đ.T.V (NASATI)