引言

儲(chǔ)罐是石油石化行業(yè)重要基礎(chǔ)設(shè)施。我國(guó)已掌握10×104m3和15×104m3大型浮頂儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)建設(shè)技術(shù)，并成為石油儲(chǔ)備庫(kù)主要儲(chǔ)罐型式。大型儲(chǔ)罐如發(fā)生油品泄漏事故可能造成嚴(yán)重環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失。儲(chǔ)罐檢測(cè)是確定腐蝕狀態(tài)和減少風(fēng)險(xiǎn)隱患的可靠手段，通過(guò)分析儲(chǔ)罐腐蝕規(guī)律，驗(yàn)證預(yù)測(cè)其工作性能和剩余壽命。儲(chǔ)罐檢測(cè)周期指從上一次檢測(cè)距離儲(chǔ)罐達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間間隔，是儲(chǔ)罐進(jìn)行維修的重要依據(jù)。

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)或相似案例的特定時(shí)間周期可能造成儲(chǔ)罐失修或過(guò)修。相比根據(jù)腐蝕速率、可靠性和極值分布理論等研究方法，提出基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)技術(shù)（Risk Based Inspection，RBI）的儲(chǔ)罐檢測(cè)周期，更適用于我國(guó)儲(chǔ)罐實(shí)際情況。確定科學(xué)合理的檢測(cè)周期，有利于減少檢驗(yàn)維修費(fèi)用、降低非計(jì)劃性停產(chǎn)損失，有效預(yù)防儲(chǔ)罐腐蝕穿孔泄漏事故，對(duì)于儲(chǔ)罐安全、高效和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。

1、國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)罐檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

針對(duì)大型原油儲(chǔ)罐檢測(cè)周期，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)存在不一致、不統(tǒng)一的情形。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5921-2017規(guī)定油罐檢測(cè)評(píng)價(jià)周期為5～8年，新建油罐第一次檢測(cè)評(píng)價(jià)周期不宜超過(guò)10年。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6620-2014《油罐的檢驗(yàn)、修理、改建及翻建》等同采用美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)APIStd653-2009，規(guī)定儲(chǔ)罐檢測(cè)周期分為外部檢驗(yàn)、超聲波厚度檢驗(yàn)和內(nèi)部檢驗(yàn)三種類型，儲(chǔ)罐檢測(cè)對(duì)應(yīng)內(nèi)部檢驗(yàn)情形。

（1）油罐外部檢驗(yàn)周期應(yīng)按照每5年和RCA/4N兩者的較短期限，RCA指測(cè)量的罐壁壁厚與要求的最小壁厚之差；N指罐壁腐蝕速率；

（2）超聲波厚度測(cè)量，如腐蝕速率未知，最大間隔時(shí)間為5年；如腐蝕速率已知，最大間隔時(shí)間是15年和RCA/2N兩者的較短期限；

（3）內(nèi)部檢驗(yàn)指檢測(cè)罐底板腐蝕和滲漏。新建儲(chǔ)罐首次檢驗(yàn)的周期不能超過(guò)10年，如儲(chǔ)罐底板厚度大于8mm且有陰極保護(hù)加玻璃纖維加強(qiáng)襯里，首次檢驗(yàn)周期可延長(zhǎng)至12～15年；如儲(chǔ)罐安裝滲漏防護(hù)和探測(cè)系統(tǒng)，首次檢驗(yàn)周期可延長(zhǎng)至20～25年。

針對(duì)后續(xù)內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)間間隔，根據(jù)獲取罐底板腐蝕速率和最小剩余厚度，最大時(shí)間間隔不超過(guò)20年，基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)評(píng)估（RBI），最大時(shí)間間隔不超過(guò)25年；如儲(chǔ)罐安裝滲漏防護(hù)和探測(cè)系統(tǒng)，基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)評(píng)估（RBI），最大時(shí)間間隔不超過(guò)30年。

歐洲工程材料應(yīng)用協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)EEMUA 規(guī)定，潮濕地區(qū)原油儲(chǔ)罐檢測(cè)周期最長(zhǎng)為8年；在溫暖干燥地區(qū)原油儲(chǔ)罐檢測(cè)周期最長(zhǎng)為10年。

俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)РД 153-39.4-056-2000 《干線輸油管道運(yùn)行技術(shù)規(guī)程》規(guī)定儲(chǔ)罐設(shè)施附件專項(xiàng)檢測(cè)每5年不少于1次；全面檢測(cè)每10年1次，儲(chǔ)罐超出預(yù)期使用期限或已進(jìn)行大修的儲(chǔ)罐檢測(cè)周期分別為4年和8年。

加拿大Enbridge公司采用API std 653標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的儲(chǔ)罐檢測(cè)時(shí)間間隔，最長(zhǎng)可達(dá)20年。

可以看出API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定儲(chǔ)罐檢測(cè)周期較長(zhǎng)，在儲(chǔ)罐狀況良好、施加陰極保護(hù)和泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)條件下，儲(chǔ)罐檢測(cè)周期超過(guò)20年。有學(xué)者認(rèn)為，根據(jù)儲(chǔ)罐實(shí)際安全狀況確定檢測(cè)周期，大部分情形可以延長(zhǎng)；國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定儲(chǔ)罐檢測(cè)周期較為保守，建議延長(zhǎng)至8～10年。

2、儲(chǔ)罐檢測(cè)周期工程案例及做法

儲(chǔ)罐檢測(cè)涵蓋壁板/底板進(jìn)行超聲波測(cè)厚、聲發(fā)射和無(wú)損檢測(cè)，以及儲(chǔ)罐基礎(chǔ)、焊縫、幾何尺寸和附件設(shè)施檢查。相對(duì)罐底板，罐壁板腐蝕相對(duì)輕微，罐底板油品滲漏風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)高于罐壁油品泄漏風(fēng)險(xiǎn)。儲(chǔ)罐檢測(cè)盡可能減少不必要的無(wú)效檢測(cè)，檢測(cè)重點(diǎn)是罐底板、邊緣板、角焊縫和中央排水管等，儲(chǔ)罐檢測(cè)周期取決于罐底板使用壽命。

調(diào)研國(guó)內(nèi)油庫(kù)企業(yè)做法，根據(jù)儲(chǔ)罐實(shí)際情況采用固定時(shí)間的定期檢驗(yàn)，存在下列問(wèn)題：

（1）缺乏科學(xué)依據(jù)儲(chǔ)罐提前檢測(cè)，或者針對(duì)無(wú)嚴(yán)重缺陷儲(chǔ)罐開罐檢測(cè)，耗時(shí)長(zhǎng)、費(fèi)用高；影響正常生產(chǎn)，造成不必要經(jīng)濟(jì)損失；

（2）儲(chǔ)罐存在較大風(fēng)險(xiǎn)隱患不能及時(shí)檢測(cè)，儲(chǔ)罐含風(fēng)險(xiǎn)隱患超期運(yùn)行；

（3）固定時(shí)間的定期檢驗(yàn)方式未考慮失效后果影響；缺乏靈活性，未考慮油庫(kù)企業(yè)管理水平差異化（管理水平較好可減少儲(chǔ)罐失效概率）；

（4）固定時(shí)間的定期檢驗(yàn)方式缺乏科學(xué)性，不能集中資源用于檢測(cè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高的儲(chǔ)罐。

國(guó)內(nèi)西部石油儲(chǔ)備庫(kù)容量250×104m3，設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐原油、柴油、汽油、航煤、燃料油儲(chǔ)罐50多座，因儲(chǔ)罐混摻中轉(zhuǎn)頻繁，儲(chǔ)罐長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，未進(jìn)行全面系統(tǒng)檢測(cè)，針對(duì)原油儲(chǔ)罐開展完整性檢測(cè)評(píng)價(jià)，開展聲發(fā)射在線檢測(cè)和開罐無(wú)損檢測(cè)，罐底板漏磁檢測(cè)發(fā)現(xiàn)1處腐蝕深度超過(guò)設(shè)計(jì)厚度50%的缺陷，計(jì)算實(shí)際腐蝕速率進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，罐底板風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)屬于中風(fēng)險(xiǎn)（3C），罐壁板風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)屬于低風(fēng)險(xiǎn)（2B），風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)儲(chǔ)罐檢測(cè)周期大于10年，最后綜合油庫(kù)實(shí)際狀況和經(jīng)濟(jì)分析、風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)確定檢測(cè)周期為9.6年。

3、儲(chǔ)罐檢測(cè)周期預(yù)測(cè)方法

國(guó)外推薦采用基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)技術(shù)（RBI）確定儲(chǔ)罐內(nèi)檢測(cè)周期，根據(jù)API 581進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)排序，采取針對(duì)性風(fēng)險(xiǎn)緩解措施，制定儲(chǔ)罐整體檢測(cè)策略。我國(guó)安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQ 3053-2015《立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐安全技術(shù)規(guī)程》提出基于RBI的儲(chǔ)罐檢測(cè)周期。

3.1 RBI風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)原理及技術(shù)路線

RBI是應(yīng)用于設(shè)備維修管理技術(shù)，基本思想是研究材料退化失效造成壓力設(shè)備介質(zhì)泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，基于檢測(cè)結(jié)果實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)控制。RBI指出風(fēng)險(xiǎn)是時(shí)間的函數(shù)，表示為失效后果與失效概率的乘積。

Risk(t)=P_f (t).FC （1）

P_f (t)=g_f .D_f (t).F_MS （2）

式中Pf (t)為失效概率；FC為失效后果，指環(huán)境損失后果和經(jīng)濟(jì)損失后果，包括環(huán)境罰款、處置費(fèi)、維修費(fèi)和停產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失等；gf 指設(shè)備平均失效頻率，通過(guò)設(shè)備歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得到；Df (t)為破壞因子，表征不同失效機(jī)理對(duì)設(shè)備的影響程度，儲(chǔ)罐考慮腐蝕壁厚減薄和內(nèi)襯損壞兩種失效機(jī)理；FMS為管理因子，表示設(shè)備安全管理對(duì)風(fēng)險(xiǎn)影響。

基于RBI技術(shù)的儲(chǔ)罐檢測(cè)周期研究方法是根據(jù)檢測(cè)結(jié)果和工程經(jīng)驗(yàn)預(yù)估下次檢測(cè)間隔，根據(jù)RBI技術(shù)計(jì)算下次檢測(cè)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)值，與儲(chǔ)罐可接受風(fēng)險(xiǎn)值比較，增加或減少檢測(cè)間隔直至二者相等，即確定為儲(chǔ)罐下次檢測(cè)周期。RBI失效后果計(jì)算模型中只考慮油品泄漏風(fēng)險(xiǎn)，未考慮儲(chǔ)罐火災(zāi)爆炸、人員中毒傷亡等后果類型，這類事故危害程度嚴(yán)重，因此應(yīng)進(jìn)一步研究?jī)?chǔ)罐風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。

3.2 儲(chǔ)罐可接受風(fēng)險(xiǎn)

儲(chǔ)罐可接受風(fēng)險(xiǎn)水平是決定基于RBI技術(shù)的儲(chǔ)罐檢測(cè)周期的關(guān)鍵因素。如可接受風(fēng)險(xiǎn)值過(guò)高，儲(chǔ)罐在高風(fēng)險(xiǎn)條件下運(yùn)行，可能導(dǎo)致泄漏失效；可接受風(fēng)險(xiǎn)值過(guò)低，儲(chǔ)罐檢測(cè)周期過(guò)短，增加運(yùn)行和檢測(cè)成本。可接受風(fēng)險(xiǎn)值原則是保證儲(chǔ)罐安全運(yùn)行條件下盡可能延長(zhǎng)儲(chǔ)罐檢測(cè)周期，可認(rèn)為儲(chǔ)罐可接受風(fēng)險(xiǎn)為儲(chǔ)罐底板被腐蝕至最小允許厚度對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)值。

API Std653-2009規(guī)定儲(chǔ)罐未安裝滲漏防護(hù)和探測(cè)系統(tǒng)，罐底板最小允許厚度為2.54mm，如未安裝滲漏防護(hù)和探測(cè)系統(tǒng)，罐底板最小允許厚度為1.27mm。調(diào)研國(guó)內(nèi)儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)做法，取值2.54mm。以10×104m3和5×104m3儲(chǔ)罐為例，儲(chǔ)罐可接受風(fēng)險(xiǎn)值約為3.6×104。文獻(xiàn)[A]指出大型常壓儲(chǔ)罐的最大可接受破壞因子取值300。

3.3 計(jì)算示例

某油庫(kù)建有大型原油儲(chǔ)罐38座，主要型式為10×104m3和5×104m3浮頂儲(chǔ)罐，針對(duì)19座儲(chǔ)罐進(jìn)行開罐檢測(cè)，罐底板進(jìn)行100%漏磁檢測(cè)。儲(chǔ)罐可接受風(fēng)險(xiǎn)3.6×104，結(jié)論是除2#、5#和10#儲(chǔ)罐檢測(cè)周期為8年、11年和11年，其他儲(chǔ)罐檢測(cè)周期均大于12年，基于RBI技術(shù)預(yù)測(cè)儲(chǔ)罐檢測(cè)周期均大于8年，證明國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5921規(guī)定的儲(chǔ)罐檢測(cè)周期較為保守。

4、結(jié)語(yǔ)

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5921-2017關(guān)于儲(chǔ)罐內(nèi)檢測(cè)周期較為保守，會(huì)增加油庫(kù)運(yùn)行和維修成本。基于RBI技術(shù)是根據(jù)罐底板厚度、腐蝕速率、最小允許厚度和可接受風(fēng)險(xiǎn)確定儲(chǔ)罐檢測(cè)周期，該方法預(yù)測(cè)儲(chǔ)罐檢測(cè)周期較為合理、準(zhǔn)確。建議采用基于RBI技術(shù)確定儲(chǔ)罐檢測(cè)周期，考慮儲(chǔ)罐實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)水平與企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)可接受水平，綜合分析風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及驅(qū)動(dòng)機(jī)理、儲(chǔ)罐運(yùn)行歷史、檢測(cè)數(shù)量及有效性以及類似案例等，適當(dāng)延遲儲(chǔ)罐檢測(cè)周期。

參考文獻(xiàn)

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