大型常壓儲罐底板失效案例分析*

(中國特種設備檢測研究院，北京 100029)

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，國內(nèi)對原油的需求越來越大，原油和成品油的儲備能力逐年提升。國內(nèi)關于常壓儲罐的管理規(guī)定和標準規(guī)范很多，其規(guī)定的儲罐開罐檢驗年限普遍在6～9年。AQ3053—2015中規(guī)定：定期檢驗的周期應根據(jù)實測的腐蝕速率和罐體的最小允許厚度來確定，實際檢驗周期應以確保下次檢驗時罐體厚度不小于標準所要求的最小厚度這一原則來確定，當腐蝕速率未知，可根據(jù)類似工況條件下儲罐運行經(jīng)驗預測的腐蝕速率來確定，當類似儲罐的運行經(jīng)驗或數(shù)據(jù)也沒有時，定期檢驗周期不得超過6年，大型常壓儲罐不得超過4年。SY/T 5921—2017中規(guī)定：儲罐的修理周期一般為5～7年，新建油罐第一次修理周期不宜超過10年。SY/T 6620—2014中規(guī)定：儲罐開始運行到首次檢驗的周期不能超過10年。但并沒有需強制執(zhí)行的儲罐檢驗標準或法規(guī)，企業(yè)主要按照自己的規(guī)章制度執(zhí)行標準和進行管理，因此，存在很多超期服役和檢驗不足的儲罐[1-6]。

隨著使用時間的延長，儲罐不可避免地會出現(xiàn)各種腐蝕和失效現(xiàn)象，存在很大的安全隱患，一旦出現(xiàn)泄漏、爆炸等事故，會造成無法挽回的經(jīng)濟損失和環(huán)境污染等。因此，為了儲罐的安全使用應當做好腐蝕防護，加強腐蝕監(jiān)測等[7]。針對某采油廠儲罐底板腐蝕問題，分析了失效原因，并提出了定期維護的預防措施建議。

1 儲罐基本參數(shù)與腐蝕情況

1.1 儲罐基本參數(shù)

該罐1988年9月投用，2010年7月進行罐內(nèi)結(jié)構(gòu)改造，改為常壓沉降罐，材質(zhì)為碳鋼。

1.2 腐蝕檢查

采用目視、超聲測厚儀和FMAP3D儲罐底板漏磁掃描儀對儲罐底板進行了腐蝕檢查[8]，檢查發(fā)現(xiàn)儲罐底板存在多處坑狀腐蝕和穿孔，見圖1。

根據(jù)文獻[9]可知，腐蝕深度大于40%就不符合要求，需要維修處理。圖2顯示該儲罐底板上、下表面多處存在較嚴重的腐蝕，經(jīng)過使用單位割板后，驗證下表面的確存在較為嚴重的腐蝕跡象[10]。

2 儲罐底板腐蝕原因分析

2.1 土壤和微生物腐蝕

土壤腐蝕多表現(xiàn)為以點蝕為主的局部腐蝕，其主要因素有：土壤電阻率、土壤水分含量、溶解鹽濃度、土壤酸度、土壤濕度、保護涂層和陰極保護等。土壤中存在大量的細菌、藻類及真菌，也會不同程度地加快儲罐底板的腐蝕。

2.2 硫化氫腐蝕

原油中硫化氫含量很高，因此硫化氫對儲罐腐蝕的影響較為嚴重，通常情況下，硫化氫和二氧化碳是共同存在的，故會加重儲罐的腐蝕[11]。

圖1 儲罐底板可檢部位漏磁檢測結(jié)果

圖2 儲罐底板缺陷分布情況

2.3 該罐失效模式分析

該罐底板墊層中除腐蝕產(chǎn)物外，還存在大量原油介質(zhì)。并且從現(xiàn)場檢查情況和已割除的底板查驗，可發(fā)現(xiàn)上表面腐蝕在進出料管方向上較為集中(淺黃色雙向箭頭方向及周邊)，下表面腐蝕在該罐靠外側(cè)5～10處環(huán)狀較為集中(淺綠色圓環(huán)范圍內(nèi))[12]，見圖3。

現(xiàn)場檢驗發(fā)現(xiàn)罐內(nèi)進出料方向腐蝕較為嚴重，根據(jù)實際操作工況、底板材質(zhì)及存儲介質(zhì)進行分析，造成底板內(nèi)表面腐蝕較為嚴重的原因主要是以下兩點：(1)進料口物料夾帶著具有腐蝕性的介質(zhì)直接沖擊罐底板，這樣會增大介質(zhì)與罐底板的接觸面積，在沖擊力和腐蝕性介質(zhì)的雙重作用下，進料口罐底板的腐蝕加?。?2)由于該罐不附帶加熱設備，整個罐的溫度靠進料介質(zhì)的溫度來維持。在溫差作用力的影響下，加劇罐內(nèi)進料口附近介質(zhì)的翻滾現(xiàn)象，造成進料口附近的罐底板更易腐蝕，尤其是進料口所對的罐底板。該方向范圍內(nèi)腐蝕更為嚴重，漏點更多，且主要為介質(zhì)側(cè)腐蝕[13]。

圖3 上下表面缺陷分布示意

該罐底板為中間高，四周低的圓錐形，存在一定坡度，推斷下表面腐蝕集中區(qū)域為腐蝕介質(zhì)滲漏到下表面后，伴隨油泥、墊層等向四周聚集，距罐壁5～10 m區(qū)域堆積，形成近似封閉的腐蝕環(huán)境。因此，主要為罐內(nèi)介質(zhì)滲漏導致的腐蝕為主要因素，土壤腐蝕為次要因素。

2.4 維護保養(yǎng)措施不到位

常壓儲罐在使用過程中，未做到經(jīng)常保養(yǎng)，缺乏完整的檢修計劃，采用的維護保養(yǎng)措施不到位，造成儲罐底板下部滲入液體，加劇儲罐底板腐蝕[14]。

3 儲罐底板的防護

3.1 加強儲罐日常維護

儲罐日常維護在儲罐的長周期運行中不可或缺，要建立科學的維護保養(yǎng)機制，根據(jù)現(xiàn)場實際使用情況，底板刷涂優(yōu)質(zhì)防護漆，罐底板與保持良好的基礎密封，選擇耐腐蝕材料，維修過程中重點檢查，著重修復罐底板表面凹凸，劃傷和變形。針對造成底板腐蝕的原因提出相應的建議：(1)進口增加防沖擋板或者進口分布器，減少儲罐介質(zhì)對罐底板的直接沖擊；(2)增加罐內(nèi)加熱盤管和輔助加熱設備，減少溫差應力的影響；(3)增加陽極塊的使用[15]。儲罐的其他部位出現(xiàn)問題，也要及時進行維修，將隱患消除在停工檢修中。

3.2 制定合理的檢修計劃

基于風險的檢驗技術能夠通過風險計算對常壓儲罐群進行風險分析[16-17]，劃分高中低風險項，針對不同的風險等級和失效機理，有針對性地選擇檢驗方法、調(diào)整檢驗頻率和檢驗范圍，提高檢驗的有效性，從而有效地降低檢驗成本，實現(xiàn)安全性、科學性和經(jīng)濟性的統(tǒng)一，在保證設備安全運行的前提下節(jié)省檢驗維修費用。根據(jù)評估結(jié)果制定的檢驗策略，大致可以分為開罐檢驗和在線檢驗兩種方式。在線檢驗主要是聲發(fā)射檢測，檢測底板的腐蝕或泄漏狀態(tài)，通過安裝在罐壁下部的聲發(fā)射傳感器陣列來探測罐底板由于腐蝕和泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號，不影響常壓儲罐的使用，聲發(fā)射對儲罐的底板腐蝕狀況進行分級[18]，此項手段是目前儲罐在線檢測最有效的檢測手段之一。

4 結(jié) 語

為了實現(xiàn)常壓儲罐長周期安全穩(wěn)定運行，需要在平時加強維護保養(yǎng)，采取有效的防護措施，將儲罐以及儲罐群的腐蝕風險降到最低。