蔣金玉 ，陸秀群 ，程 偉 ，周 楊 ，陳 煒

（ 1.合肥通用機(jī)械研究院有限公司，安徽合肥 230031；2.合肥通用機(jī)械研究院特種設(shè)備檢驗站有限公司，安徽合肥 230031）

0 引言

常壓儲罐廣泛應(yīng)用于石油化工、交通運輸、國防等領(lǐng)域，用來儲存原油、成品油、中間原料、化工產(chǎn)品等介質(zhì)。常壓儲罐的風(fēng)險評估和檢驗檢測對常壓儲罐的安全長周期運行，具有重要作用。原油儲罐是最常見的常壓儲罐，用于儲存和轉(zhuǎn)輸原油，是各石化廠和油庫重要的儲存容器。

基于風(fēng)險的檢驗[1]（Risk-based inspection，RBI）是針對材料損傷所引起的設(shè)備失效的風(fēng)險評估和管理過程，對這種風(fēng)險主要通過對設(shè)備的檢測來管理。作為一種先進(jìn)的設(shè)備管理技術(shù)，RBI技術(shù)[2-5]將定性分析和定量計算相結(jié)合，識別設(shè)備的損傷機(jī)理和失效模式，制定科學(xué)的檢驗時間和優(yōu)化的檢驗策略，保障設(shè)備安全，提高經(jīng)濟(jì)效益，廣泛應(yīng)用于石油化工、電力、海洋平臺、船舶領(lǐng)域。

煉油廠6臺原油儲罐概況，采用合肥通用機(jī)械研究院特種設(shè)備檢驗站有限公司RBI評估軟件對其進(jìn)行RBI評估，識別其失效模式和損傷機(jī)理，確定風(fēng)險等級，制定下次檢驗時間和檢驗策略[6]。

1 儲罐概況

煉油廠原油罐區(qū)共計建造10萬m3原油儲罐6臺，2010年6月建成投用。按照GB 50341—2003《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計規(guī)范》、GB 50128—2005《立式圓筒形焊接油罐施工及驗收規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計和施工，基本情況見表1。

罐底邊緣板材質(zhì)08MnNiVR，中幅板材料Q235-B；自下向上，第1至6層罐壁板材料08MnNiVR，第7層罐壁板材質(zhì)Q345R，第8、9層罐壁板材料Q235-B；浮頂材料Q235-A；罐底板上下表面、底層和頂層罐壁板內(nèi)壁、整個罐壁板外壁進(jìn)行了防腐。罐底板上表面安裝鋁鎂合金陽極塊，下表面安裝外加電流進(jìn)行陰極保護(hù)。原油儲罐的罐基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

6臺原油儲罐自2010年6月投用以來，運行正常，未出現(xiàn)過泄漏等異?，F(xiàn)象，未經(jīng)歷過首次開罐定期檢驗。

表1 常壓儲罐基本情況

2 RBI評估

2018年1月，該煉油廠委托合肥通用機(jī)械研究院特種設(shè)備檢驗站有限公司對這6臺原油儲罐進(jìn)行RBI評估，識別失效模式和損傷機(jī)理，確定開罐檢驗時間和檢驗策略。

圖1 罐基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)圖

2.1 評估依據(jù)

（1）GB/T 30578—2014《常壓儲罐基于風(fēng)險的檢驗與評價》

（2）AQ 3053—2015《立式圓筒形鋼制焊接儲罐安全技術(shù)規(guī)程》

（3）SY/T 5921—2011《立式圓筒形鋼制焊接油罐操作維護(hù)修理規(guī)程》

（4）GB/T 26610.1—2011《承壓設(shè)備系統(tǒng)基于風(fēng)險的檢驗實施導(dǎo)則 第1部分:基本要求和實施程序》

（5）GB/T 26610.2—2014《承壓設(shè)備系統(tǒng)基于風(fēng)險的檢驗實施導(dǎo)則 第2部分:基于風(fēng)險的檢驗策略》

（6）GB/T 26610.3—2014《承壓設(shè)備系統(tǒng)基于風(fēng)險的檢驗實施導(dǎo)則 第3部分:風(fēng)險的定性分析方法》

（7）GB/T 26610.4—2014《承壓設(shè)備系統(tǒng)基于風(fēng)險的檢驗實施導(dǎo)則 第4部分:失效可能性定量分析方法》

（8）GB/T 26610.5—2014《承壓設(shè)備系統(tǒng)基于風(fēng)險的檢驗實施導(dǎo)則 第5部分:失效后果定量分析方法》

（9）API 581—2016《Risk-Based Inspection Methodology》

（10）API 653—2014 《Tank Inspection，Repair，Alteration，and Reconstruction》

2.2 腐蝕分析

原油儲罐的損傷，以腐蝕減薄為主，伴隨少量的環(huán)境開裂（比如大角焊縫開裂）、機(jī)械損傷（浮頂支柱撞擊罐底板）等其他損傷模式。

2.2.1 罐底板

（1）土壤側(cè)。土壤腐蝕:金屬與土壤中的水、SO42-、Cl-、微生物等腐蝕性介質(zhì)發(fā)生的電化學(xué)腐蝕；氧濃差電池腐蝕:氧氣濃度差所導(dǎo)致的電化學(xué)腐蝕；雜散電流腐蝕:土壤中存在的雜散電流對金屬造成的腐蝕。

（2）介質(zhì)側(cè)。沉積水腐蝕:沉積水中的鹽、氣體、微生物對罐底板造成的腐蝕；垢下腐蝕:原油中的砂粒、污泥及罐底腐蝕產(chǎn)生的沉積物沉積于罐底；浮盤支柱對罐底板的沖擊。

2.2.2 罐壁板

（1）外壁。大氣腐蝕。

（2）內(nèi)壁。與水相接觸的底部罐底板存在沉積水腐蝕；與油相接觸的中間層罐壁板存在濕硫化氫腐蝕，但鈍化膜對內(nèi)壁起到了保護(hù)作用，腐蝕比較輕；與油氣接觸的罐壁板（主要指罐壁板與二次密封相接觸的位置）:原油中揮發(fā)出的H2S、CO2、水蒸汽等腐蝕性氣體在罐壁板內(nèi)壁密封處聚集，形成很強(qiáng)的腐蝕性環(huán)境，對罐壁板內(nèi)壁造成濕硫化氫腐蝕、二氧化碳腐蝕，尤其是浮盤長期停留部位的罐壁板容易發(fā)生局部腐蝕；與空氣接觸的罐壁板內(nèi)側(cè)可能會發(fā)生大氣腐蝕。

2.2.3 大角焊縫

大型原油儲罐大角焊縫處峰值應(yīng)力高，材料為低合金高強(qiáng)度鋼，內(nèi)部缺陷易于擴(kuò)展，易發(fā)生開裂。

2.3 RBI評估

（1）風(fēng)險計算。采用合肥通用機(jī)械研究院特種設(shè)備檢驗站有限公司自主開發(fā)的RBI評估軟件，對這6臺原油儲罐2018年1月的風(fēng)險進(jìn)行計算，計算結(jié)果見表2:

表2 6臺原油儲罐風(fēng)險計算結(jié)果

可以看出，這6臺原油儲罐的風(fēng)險均為3D，屬于中高風(fēng)險。這主要是因為這6臺原油儲罐按照相同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計和施工，投用時間相同，且未進(jìn)行過首次開罐檢驗。

（2）下次檢驗時間。AQ 3053—2015《立式圓筒形鋼制焊接儲罐安全技術(shù)規(guī)程》第11.4條[7]規(guī)定:“儲罐的使用單位，也可以采用RBI程序來確定定期檢驗的周期”。結(jié)合煉油廠實際生產(chǎn)計劃和RBI評估結(jié)果，制定其下次開罐檢驗時間，見表3。

表3 原油儲罐的下次檢驗時間

可以看出，通過采用RBI評估技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)場宏觀檢查情況和實際運行情況，評估6臺原油儲罐在2020年的風(fēng)險，根據(jù)2020年的風(fēng)險將6臺原油儲罐安排在2018-2020年進(jìn)行開罐定期檢驗，即符合法規(guī)的要求，也符合生產(chǎn)計劃，兼具科學(xué)性和可行性，解決6臺原油儲罐需要集中進(jìn)行開罐檢驗的問題。

（3）開罐檢驗策略。根據(jù)原油儲罐的失效模式和損傷機(jī)理，依據(jù)儲罐相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，采用RBI評估技術(shù)，制定6臺原油儲罐的開罐檢驗策略，見表4，必要時是指當(dāng)罐壁板與邊緣板角焊縫檢測發(fā)現(xiàn)缺陷或現(xiàn)場檢驗人員認(rèn)為有必要時。

3 總結(jié)與展望

（1）通過采用RBI評估技術(shù)，可以識別原油儲罐的失效模式和損傷機(jī)理，計算儲罐風(fēng)險，科學(xué)地制定下次檢驗時間和檢驗策略，為煉油廠對原油儲罐的檢驗維修管理提供技術(shù)支撐。

（2）強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)AQ 3053—2015《立式圓筒形鋼制焊接儲罐安全技術(shù)規(guī)程》明確指出常壓儲罐需要按照一定的周期進(jìn)行定期檢驗，但是由于以前相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)未強(qiáng)制要求儲罐進(jìn)行定期檢驗，導(dǎo)致現(xiàn)階段很多石化廠常壓儲罐處于超期未檢狀態(tài)，面臨著需要集中開罐檢驗的難題。結(jié)合實際生產(chǎn)需要，采用RBI評估技術(shù)，可以對儲罐進(jìn)行風(fēng)險排序，并依據(jù)風(fēng)險情況，制定常壓儲罐的開罐檢驗順序，既可以保障儲罐本質(zhì)安全，還可以兼顧生產(chǎn)需求，實現(xiàn)安全與經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一。

表4 原油儲罐開罐檢驗策略