高正華
(中海石油技術(shù)檢測有限公司,天津 300452)
腐蝕是一種自發(fā)進(jìn)行的冶金的逆過程,是一種悄悄進(jìn)行的災(zāi)害性破壞。它是材料(金屬)和環(huán)境相互作用而發(fā)生的自然現(xiàn)象,二者缺一不可。腐蝕損傷風(fēng)險(xiǎn)通常包括直接和間接兩大類。直接損失包括:更換設(shè)備和構(gòu)件費(fèi)、修理費(fèi)和防護(hù)費(fèi)等。間接損失包括停產(chǎn)損失、材料及制品失效引起的產(chǎn)品的流失、環(huán)境污染及人身傷亡等。
立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐主要用于對原油、成品油及其他石化產(chǎn)品進(jìn)行存儲(chǔ),所存儲(chǔ)的介質(zhì)不僅具有易燃性、易爆性的特征,其中也蘊(yùn)含著一些雜質(zhì),而且這些雜質(zhì)很多有具有一定的腐蝕性,長時(shí)間存儲(chǔ)會(huì)對儲(chǔ)罐產(chǎn)生一定的內(nèi)部腐蝕。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)罐腐蝕風(fēng)險(xiǎn)60%左右由底板腐蝕引起。
儲(chǔ)罐底板腐蝕主要有電化學(xué)腐蝕和微生物腐蝕兩種,具體情況如下:
主要為儲(chǔ)罐底板介質(zhì)側(cè)及土壤側(cè)腐蝕。底板介質(zhì)側(cè)腐蝕與介質(zhì)組分有關(guān),土壤側(cè)與基礎(chǔ)有關(guān)。電化學(xué)腐蝕是儲(chǔ)罐最主要的腐蝕形態(tài),危害也最大。
主要發(fā)生在儲(chǔ)罐底板介質(zhì)側(cè),腐蝕與介質(zhì)組分、溫度等有關(guān)。
(1)腐蝕損傷風(fēng)險(xiǎn)的辨識判定以底板腐蝕損傷因子大小為基礎(chǔ),底板腐蝕損傷因子由底板的ar/t(表征底板腐蝕率,其中a代表儲(chǔ)罐使用年限,r代表底板腐蝕速率,t代表底板原始厚度)及底板近五年、最近三次檢驗(yàn)有效性確定。具體腐蝕損傷因子判定如表1所示。
(2)檢驗(yàn)有效性按照底板土壤側(cè)和產(chǎn)品側(cè)的檢驗(yàn)方式和檢驗(yàn)比例確定,可以將多次較低有效性級別的檢驗(yàn)等效為上一次較高有效性級別的檢驗(yàn),具體確定原則如下:①僅一次檢驗(yàn),根據(jù)“一次檢驗(yàn)”確定;②兩次及以上“普通有效”檢驗(yàn)等效于上一次“高度有效”檢驗(yàn);③兩次及以上檢驗(yàn)中存在不同級別有效性時(shí),由其中最高級別確定。
(3)底板腐蝕風(fēng)險(xiǎn)大小根據(jù)儲(chǔ)罐失效可能性因子范圍確定。儲(chǔ)罐失效可能性因子小于等于10,風(fēng)險(xiǎn)級別Ⅰ級;大于10小于等于100,風(fēng)險(xiǎn)級別Ⅱ級;大于100小于等于1000,風(fēng)險(xiǎn)級別Ⅲ級;大于1000,風(fēng)險(xiǎn)級別Ⅳ級[1]。
土壤側(cè)干燥環(huán)境一般按照均勻腐蝕,潮濕環(huán)境按照局部腐蝕,產(chǎn)品側(cè)按照局部腐蝕判定。當(dāng)土壤側(cè)為均勻腐蝕時(shí),腐蝕速率兩者相加;當(dāng)土壤側(cè)為局部腐蝕時(shí),取最大值。
腐蝕速率計(jì)算按以下程序進(jìn)行,具體計(jì)算流程如表1所示。
(1)當(dāng)?shù)装搴穸任催M(jìn)行過測量或僅進(jìn)行過一次測量時(shí),根據(jù)表9確定土壤側(cè)腐蝕速率,根據(jù)表7確定產(chǎn)品側(cè)腐蝕速率;
(2)當(dāng)?shù)装搴穸扔袃纱渭耙陨蠈?shí)測數(shù)據(jù),腐蝕速率根據(jù)厚度測量結(jié)果按式(1)算:
式中:t以前為在先前檢驗(yàn)中同一地點(diǎn)測量出的厚度值(mm);t實(shí)際為在本次檢驗(yàn)中測量出的厚度值(mm);兩次測量的時(shí)間差為兩次測量之間的間隔時(shí)間(a),若間隔非整年,則用實(shí)際間隔天數(shù)/365[2]。
3.2.1 土壤側(cè)腐蝕速率計(jì)算
當(dāng)?shù)装搴穸任催M(jìn)行過測量或僅進(jìn)行過一次測量時(shí),土壤側(cè)腐蝕速率由基礎(chǔ)腐蝕速率經(jīng)土壤電阻率因子、基礎(chǔ)類型因子、排水情況因子、陰極保護(hù)因子、底板類型因子、土壤溫度因子調(diào)整后確定。土壤側(cè)基礎(chǔ)腐蝕速率根據(jù)儲(chǔ)罐罐底土壤的類型確定,一般取0.127 mm/a。
土壤電阻率范圍如表1所示。
表1 土壤電阻率范圍
土壤電阻率因子如表2所示。
表2 土壤電阻率因子
儲(chǔ)罐基礎(chǔ)類型因子表3所示。
表3 儲(chǔ)罐基礎(chǔ)類型因子
儲(chǔ)罐排水情況因子如表4所示。
表4 儲(chǔ)罐排水情況因子
儲(chǔ)罐陰極保護(hù)因子如表5所示。
表5 儲(chǔ)罐陰極保護(hù)因子
儲(chǔ)罐底板類型因子如表6所示,溫度因子如表7所示。
表6 儲(chǔ)罐底板類型因子
表7 溫度因子
3.2.2 產(chǎn)品側(cè)腐蝕速率計(jì)算
若未進(jìn)行厚度測量,產(chǎn)品側(cè)腐蝕速率由基礎(chǔ)腐蝕速率經(jīng)內(nèi)涂層質(zhì)量因子、儲(chǔ)罐操作溫度因子、蒸汽盤管因子、罐底積水因子調(diào)整后確定。產(chǎn)品側(cè)基礎(chǔ)腐蝕速率根據(jù)儲(chǔ)罐產(chǎn)品側(cè)的含水情況確定,潮濕狀態(tài)取0.127 mm/a,干燥狀態(tài)取0.0508 mm/a,如果底部有沉積物和水存在,應(yīng)視為潮濕狀態(tài)。若儲(chǔ)罐有蒸汽盤管,蒸汽盤管因子為1.15;若沒有蒸汽盤管,該值為1。如果定期排放罐底積水,罐底積水因子為0.7;若沒有定期排放罐底積水,該值為1[3]。
我公司2017年采用該風(fēng)險(xiǎn)辨識技術(shù),對某煉化公司1287臺儲(chǔ)罐進(jìn)行了腐蝕風(fēng)險(xiǎn)排查。截至目前,評估為Ⅲ級及以下低風(fēng)險(xiǎn)的儲(chǔ)罐1152臺,正常運(yùn)行3年,未出現(xiàn)泄漏等高風(fēng)險(xiǎn)事件;評估為Ⅳ級高風(fēng)險(xiǎn)的儲(chǔ)罐135臺,通過對高風(fēng)險(xiǎn)儲(chǔ)罐開罐檢修,實(shí)際高風(fēng)險(xiǎn)儲(chǔ)罐124臺,高風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)確率達(dá)到91.8%。由此可見,該風(fēng)險(xiǎn)辨識技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中是可行、可靠、準(zhǔn)確的,建議在行業(yè)內(nèi)推廣。