占龍楊，陳德輝

（1.江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院， 江蘇 南京 210036）

（2.黃島國家石油儲備基地有限責任公司， 山東 青島 266426）

常壓儲罐廣泛應用于石油、化工、國防等領域。大型儲罐的制造、檢驗一直未納入國家強制檢驗檢測管理的范疇，在運行過程中產(chǎn)生的某些缺陷難以被準確發(fā)現(xiàn)，而一些關鍵的項目如儲罐的底板腐蝕檢測與評價、陰極保護的檢測與評價等技術沒有得到很好的實施和應用[1]，致使事故隱患不能及時發(fā)現(xiàn)并預報，儲罐事故時有發(fā)生。

采用RBI技術對常壓儲罐進行風險評估，運用Synergi Plant RBI Onshore 5.4.1中專門開發(fā)的AST模塊對常壓儲罐進行失效可能性和失效后果進行分析及計算，確定儲罐的各設備項目的風險等級，分析可能造成風險的因素為常用儲罐的全面檢驗提供參考和依據(jù)，保證常用儲罐安全、穩(wěn)定和長周期運行。

1 RBI的原理及方法

1.1 基本原理

RBI技術是建立在系統(tǒng)性風險分析的基礎上，通過分析結果，評估設備、裝置等的相對風險，并對風險進行劃分等級，根據(jù)風險等級和分布情況制定相應的檢驗方法及風險管理策略。通過該方法，可提高設備檢驗的針對性和可靠性，在保證設備、裝置等安全運行的前提下，合理降低設備維護及提高裝置運行周期[2][3][4]。

1.2 RBI主要評價方法

1.2.1 風險的定義

風險=概率×后果

1.2.2 評價分析的方法

從風險的定義可以看出，風險主要從失效的概率及失效后的后果兩方面決定的。通過對失效概率和失效后果的定量分析，根據(jù)分析結果確定風險等級，由得出的風險等級確定設備風險和安全管理措施。

RBI對失效概率分析需涵蓋設備可能發(fā)生的全部失效機理，通過對同類設備的失效概率、預期的失效機理、設備減薄的速率以及以往的檢測數(shù)據(jù)及其有效性綜合考慮得出每種失效機理的概率。

RBI對失效后果分析，從腐蝕減薄、環(huán)境開裂、機械損傷等導致的失效，定量失效后果可從面積后果、經(jīng)濟后果、失效后果等考慮。

1.3 RBI分析工作流程

RBI分析如圖1。

2 項目執(zhí)行過程及結果

2.1 項目范圍

RBI分析的范圍為庫區(qū)內(nèi)12臺儲罐，不涵蓋儲罐罐區(qū)內(nèi)管道。罐區(qū)內(nèi)管道若需要檢驗從經(jīng)濟角度考慮，可進行常規(guī)檢驗。

2.2 數(shù)據(jù)的采集及確認

RBI進行定量分析時需要收集數(shù)據(jù)涉及儲罐的設計、施工、維修、檢驗、歷史操作參數(shù)、物料的化學成分、介質(zhì)的MSDS等。為了確保數(shù)據(jù)的規(guī)范性，Synergi Plant RBI Onshore軟件提供了固定的工作表格，將所采集的數(shù)據(jù)以模塊化的形式輸入軟件，數(shù)據(jù)的采集與確認需要有經(jīng)驗的工程師進行，必要時應請相關領域?qū)＜姨峁┲笇А?/p>

圖1

2.3 潛在損傷機理分析

RBI的損傷模式是指導致承載能力降低的損傷類型。儲罐主要損傷集中在罐壁和罐底，主要形式是泄漏和破裂。識別損傷模式主要關注儲罐運行風險、介質(zhì)腐蝕、機械環(huán)境損傷等。本次評估的常壓儲罐儲存的介質(zhì)為原油、1,4-丁二醇、異丙醇等，主要材料16MnR、Q235B等。潛在失效機理分析：濕硫化氫破壞、大氣腐蝕、微生物腐蝕和保溫層下腐蝕。本次RBI分析中對損傷機理與損傷速率的確定，充分考慮了各種可能不利因素，損傷速率采用原始壁厚與后續(xù)檢測數(shù)據(jù)、專家數(shù)據(jù)等進行了調(diào)整。

典型的損傷機理[5]分析如下：

（1）濕硫化氫破壞

在含水和硫化氫環(huán)境中碳鋼和低合金鋼所發(fā)生的損傷，包括氫鼓泡（HB）、氫致開裂（HIC）、應力導向氫致開裂（SOHIC）和硫化物應力腐蝕開裂（SSC）四種形式。主要影響因素：pH值、硫化氫分壓、溫度、硬度、鋼純凈度、焊后熱處理等。

（2）大氣腐蝕

大氣腐蝕是發(fā)生在潮濕的環(huán)境條件下。關鍵因素包括環(huán)境條件、潮濕度、溫度、鹽或硫化物的存在，以及保溫層的類型（層下腐蝕）等，特別是氯化物，H2S、SO2以及煙塵等空氣污染物加速大氣腐蝕。損傷形態(tài)：均勻或局部腐蝕，依賴于是否有水局部積聚，漆層脫落部位為均勻腐蝕。分布的區(qū)域為：壁溫在-12～121℃無保溫層的碳鋼或低合金鋼設備和管道，均可能發(fā)生大氣腐蝕，特別是漆層脫落部位、操作溫度在常溫附件波動、停車或長期停用設備、管道支撐部位，如儲罐浮頂上表面、泡沫擋板、擋雨板根部等。

（3）微生物腐蝕

儲罐底部（罐底板內(nèi)、外面），土壤中的微生物和原油中的微生物，如細菌、藻類和真菌類的活性有機物造成的腐蝕，多與團簇狀或泥濘狀有機物有關。常見微生物有硫酸鹽還原菌（SRB）、鐵氧化菌（IOB）等。微生物腐蝕損傷形態(tài)通常表現(xiàn)為局部垢下腐蝕或微生物簇團處腐蝕，表現(xiàn)杯狀點蝕。主要影響因素：水分、環(huán)境（缺氧、缺光、鹽度、pH值等）、養(yǎng)分（硫、氨、碳、氮、磷等元素）。

（4）土壤腐蝕

罐底及邊緣板外則金屬接觸到土壤發(fā)生的腐蝕。損傷形態(tài)：土壤腐蝕多表現(xiàn)為以點蝕為主的局部腐蝕，腐蝕的嚴重程度取決于土壤條件和設備金屬表面環(huán)境條件的變化。腐蝕主要影響因素：土壤電阻率、水分含量、溶解鹽濃度、酸度、溫度、保護涂層質(zhì)量、陰極保護等。

常壓儲罐與石化裝置不同，最大的特點是儲存介質(zhì)無反應、精餾、分離等工序。因此失效機理模塊的選取有：減薄模塊、應力腐蝕開裂模塊、外部損傷模塊。根據(jù)儲罐群實際情況，依據(jù)快速隔離裝置、材料類別、相似操作條件和相同腐蝕機理劃分了12個物流回路，10個腐蝕回路。

2.4 風險等級的確定

根據(jù)詳細的定量風險計算結果，風險等級矩陣分布情況如圖2所示：

圖2 當前常壓儲罐群的總風險矩陣圖

圖3 未來常壓儲罐群的總風險矩陣圖

當前，常壓儲罐群中沒有總風險為中高風險及高風險的單元，到2021年9月30日，常壓儲罐群中可存在37.5%部件項為中高風險，總風險比2019年有所增長，但中風險和低風險設備項仍占設備項總數(shù)的絕大部分。

RBI的風險等級由失效可能性和失效后果共同組成，管理者通過對中高風險項的提前干預能有效降低運行風險，如儲罐在運行情況下也可開展一些檢驗檢測工作，如對中高風險的單元進行一次在線檢驗（如：宏觀檢測、壁厚測定、表面缺陷檢測、儲罐垂直度、聲發(fā)射檢測[6]等），對于風險水平低的儲罐其檢驗周期可以適度延長。在RBI實施中由于工藝參數(shù)的變化、儲罐介質(zhì)的變更等應通知項目組以更新評估結果。

因現(xiàn)場技術人員對整個裝置的現(xiàn)狀最為了解，RBI評估過程中為了確保輸入數(shù)據(jù)真實準確，項目組需要多和裝置的工藝技術人員、設備技術人員、自控技術人員進行交流。評估過程需要具有高水平判斷技巧、理解水平和經(jīng)驗的人執(zhí)行，數(shù)據(jù)的準備及經(jīng)驗的積累對RBI分析準確性是非常重要的。

若要完善RBI評估，評估人員還應該結合儲罐后續(xù)開罐檢驗報告，將檢驗結果與評估結果進行對比，找出前期評估不足，進一步完善基礎數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)RBI檢驗的失效模式、損傷機理、提出針對性檢驗方案、確定設備檢驗周期和檢驗內(nèi)容等提供經(jīng)驗支撐。

3 結論

引入RBI檢驗技術，能有效地優(yōu)化儲罐的檢驗周期及檢驗方法，預防和減少常壓儲罐的事故。企業(yè)應科學管理，尤其是對發(fā)現(xiàn)的新問題及時組織專家及技術骨干分析原因并更新相關作業(yè)規(guī)程，這樣才能在切實消除隱患，保障本質(zhì)安全的基礎上，降低運行成本，降低風險。

◆參考文獻

[1] API 653 Tank Inspection, Repair, Alteration and Reconstruction[S].

[2] API 581 American Petroleum Institute:Risk-based Inspection Methodology[S].

[3] American Petroleum Institute. Risk based Inspection[S].

[4] GB/T 26610.1～26610.5-2011，承壓設備系統(tǒng)基于風險的檢驗實施導則[S].

[5] GB/T 30578-2014，常壓儲罐基于風險的檢驗及評價[S].

[6] GB/T 30579-2014，承壓設備損傷模式識別[S].

[7] 戴光，李善春，李偉. 儲罐的聲發(fā)射在線檢測技術與研究進展[J].壓力容器，2005，22(3)：33-35.