大型原油儲(chǔ)罐RBI技術(shù)應(yīng)用淺析

（國(guó)家管網(wǎng)東部?jī)?chǔ)運(yùn)公司 江蘇 221000）

基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)（Risked Based Inspection，RBI）是一種基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的設(shè)備完整性管理技術(shù)[1]。該技術(shù)著重針對(duì)材料損傷所引起的設(shè)備失效風(fēng)險(xiǎn)，在提高設(shè)備的安全性和可靠性的同時(shí)，合理配置維護(hù)和檢驗(yàn)資源，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟(jì)性相統(tǒng)一的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)管理[2]。本文通過(guò)對(duì)某儲(chǔ)運(yùn)公司大型原油儲(chǔ)罐RBI評(píng)估結(jié)果進(jìn)行匯總和分析，探討風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和下次檢驗(yàn)時(shí)間分布的主要特征和主要影響因素。

1.評(píng)估儲(chǔ)罐者簡(jiǎn)

本次評(píng)估對(duì)象為某儲(chǔ)運(yùn)公司240臺(tái)大型常壓原油儲(chǔ)罐，分布于該公司所屬14個(gè)輸油站（庫(kù)），分別于2018年～2020年應(yīng)用RBI技術(shù)進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和管理。儲(chǔ)罐主要為用于原油儲(chǔ)存和收發(fā)的外浮頂儲(chǔ)油罐，操作壓力均為常壓，容積涵蓋10000～150000m3不等，投用時(shí)間從1978年至2013年。評(píng)估儲(chǔ)罐已涵蓋國(guó)內(nèi)大型原油儲(chǔ)罐的主要類型，具有較廣泛的代表性。

2.風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果分析

(1)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)240臺(tái)儲(chǔ)罐的資料收集和風(fēng)險(xiǎn)分析，確定各評(píng)估部件的失效概率等級(jí)（1～5級(jí)）和失效后果等級(jí)（A～E級(jí)），完成各儲(chǔ)罐風(fēng)險(xiǎn)的定量計(jì)算。通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)分布情況統(tǒng)計(jì)可發(fā)現(xiàn)240臺(tái)大型儲(chǔ)罐評(píng)估部件的失效后果在C～D范圍內(nèi)，失效可能性分布在1～5范圍，且3以下（包括3）占比超過(guò)91%；風(fēng)險(xiǎn)主要集中于中風(fēng)險(xiǎn)和中高風(fēng)險(xiǎn)，且數(shù)量差異不大，無(wú)低風(fēng)險(xiǎn)儲(chǔ)罐。這是由于大型原油儲(chǔ)罐在常溫、常壓且相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境下運(yùn)行，承裝介質(zhì)固定且腐蝕性較低，失效可能性不會(huì)過(guò)高；然而由于其儲(chǔ)量大、貯罐集中、影響面積大，且儲(chǔ)存介質(zhì)具有易燃易爆、易擴(kuò)散揮發(fā)、有毒有害等特性，一旦發(fā)生泄漏甚至火災(zāi)爆炸事故，將對(duì)生命財(cái)產(chǎn)安全和生態(tài)環(huán)境造成巨大損害，因此失效后果集中在較高等級(jí)。

此外，通過(guò)對(duì)底板和壁板風(fēng)險(xiǎn)分布統(tǒng)計(jì)，可發(fā)現(xiàn)較高風(fēng)險(xiǎn)主要分布于儲(chǔ)罐底板。這主要與其損傷機(jī)理有關(guān)：一方面底板的介質(zhì)側(cè)與沉積水中的的雜質(zhì)離子發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，土壤側(cè)則容易發(fā)生土壤腐蝕和微生物腐蝕，腐蝕程度比壁板更加嚴(yán)重；另一方面受到基礎(chǔ)不均勻沉降影響，底板與基礎(chǔ)接觸不良發(fā)生氧濃差腐蝕，同時(shí)應(yīng)力集中和變形的風(fēng)險(xiǎn)比壁板更大；此外在日常操作中，物料注入會(huì)造成對(duì)底板的局部沖刷損傷。

(2)下次檢驗(yàn)時(shí)間評(píng)估結(jié)果分析

下次檢驗(yàn)時(shí)間為在役儲(chǔ)罐后續(xù)何時(shí)進(jìn)行開(kāi)罐或在線檢驗(yàn)提供科學(xué)的建議，是RBI評(píng)估中重要結(jié)果之一。本文對(duì)每臺(tái)儲(chǔ)罐的評(píng)估使用時(shí)間（即最近一次投油時(shí)間與下次檢驗(yàn)時(shí)間的差值）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，按照用途、保溫、首次投用時(shí)間進(jìn)行分類比較，歸納分析各因素對(duì)儲(chǔ)罐安全使用壽命的影響。

圖1為三年內(nèi)240臺(tái)儲(chǔ)罐評(píng)估使用時(shí)間的分布情況。圖中可發(fā)現(xiàn)，評(píng)估使用時(shí)間在9年至18年不等，三年均呈現(xiàn)中間多兩端少的分布規(guī)律，且大多集中于11年至15年范圍內(nèi)，該范圍儲(chǔ)罐數(shù)量超過(guò)評(píng)估總數(shù)79%。依據(jù)SY/T 5921-2017儲(chǔ)油罐修理周期的要求，經(jīng)計(jì)算評(píng)估儲(chǔ)罐平均每臺(tái)延長(zhǎng)的使用時(shí)間為3.8年，最長(zhǎng)為9年。因此，與周期性維修的管理模式相比，RBI技術(shù)能夠有效延長(zhǎng)儲(chǔ)罐使用時(shí)間，降低企業(yè)維修和檢驗(yàn)成本。

圖1 儲(chǔ)罐RBI評(píng)估使用時(shí)間匯總

按照用途分類對(duì)中轉(zhuǎn)儲(chǔ)罐和商儲(chǔ)儲(chǔ)罐評(píng)估使用時(shí)間分布進(jìn)行分析，如圖2所示?？砂l(fā)現(xiàn)與中轉(zhuǎn)儲(chǔ)罐相比，商儲(chǔ)儲(chǔ)罐評(píng)估使用時(shí)間較短。經(jīng)計(jì)算中轉(zhuǎn)儲(chǔ)罐平均每臺(tái)延長(zhǎng)使用時(shí)間為4.1年，最長(zhǎng)為9年；而商儲(chǔ)儲(chǔ)罐平均每臺(tái)延長(zhǎng)使用時(shí)間為3.55年，最長(zhǎng)為6年。分析其原因：①與中轉(zhuǎn)儲(chǔ)罐頻繁操作、罐內(nèi)介質(zhì)較常流動(dòng)不同，商儲(chǔ)儲(chǔ)罐長(zhǎng)期靜置，沉積水中含有大量腐蝕性雜質(zhì)，形成較強(qiáng)的電解質(zhì)溶液，在底板內(nèi)側(cè)以及側(cè)壁形成大面積腐蝕坑。②罐底板受到污泥、銹層及微生物（如硫酸鹽還原菌SRB）的影響，導(dǎo)致蝕坑加速腐蝕甚至穿孔。③商儲(chǔ)儲(chǔ)罐長(zhǎng)時(shí)間無(wú)操作，罐內(nèi)壁在介質(zhì)停留處液面能夠形成氧濃差電池腐蝕造成罐壁減薄，提升泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

按照有無(wú)保溫統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)罐評(píng)估使用時(shí)間分布，如圖3所示。圖中可觀察到，有保溫與無(wú)保溫儲(chǔ)罐評(píng)估使用時(shí)間差異較小，無(wú)保溫儲(chǔ)罐略短。分析其原因：①與保溫儲(chǔ)罐相比，無(wú)保溫儲(chǔ)罐長(zhǎng)期暴露于大氣中，涂料長(zhǎng)時(shí)間受到外界熱脹冷縮、干濕變化、沖刷風(fēng)化、凍融交替，更容易造成龜裂、鼓包、脫落等現(xiàn)象，導(dǎo)致壁板各類腐蝕缺陷。②根據(jù)南北方氣溫差異，無(wú)保溫儲(chǔ)罐大多建設(shè)在南方沿海附近，南方雨量充沛，潮濕的空氣或雨水在儲(chǔ)罐外壁由于吸附、冷凝作用形成水膜；再加上化工區(qū)域雨水中常含有氯化物、硫化物、有機(jī)酸等腐蝕物質(zhì)，長(zhǎng)期與罐壁接觸可能加速防腐層剝離、脫落。③無(wú)保溫儲(chǔ)罐方便宏觀檢查和檢測(cè)，相比之下罐壁保溫層下腐蝕隱蔽性高，在線檢驗(yàn)中罐壁檢測(cè)較困難。

圖2 中轉(zhuǎn)儲(chǔ)罐和商儲(chǔ)儲(chǔ)罐評(píng)估使用時(shí)間的分布

圖3 有無(wú)保溫儲(chǔ)罐評(píng)估使用時(shí)間的分布

按照首次投用時(shí)間，將評(píng)估儲(chǔ)罐中樣本量較高的10萬(wàn)方原油儲(chǔ)罐（共計(jì)208臺(tái)）平均劃分為5個(gè)樣本，評(píng)估使用時(shí)間分布如圖4所示。圖中可觀察到，不同服役時(shí)間儲(chǔ)罐呈現(xiàn)出服役時(shí)間越長(zhǎng)評(píng)估使用時(shí)間越短的變化趨勢(shì)。分析其原因：①服役時(shí)間越長(zhǎng)的儲(chǔ)罐，運(yùn)行使用時(shí)間越長(zhǎng)，開(kāi)罐大修、維修的次數(shù)越多，設(shè)備折舊損耗相對(duì)越高；②在儲(chǔ)罐長(zhǎng)期服役期間易出現(xiàn)基礎(chǔ)沉降超標(biāo)、罐主體幾何形體超標(biāo)、壁板腐蝕減薄等問(wèn)題，這些問(wèn)題能夠影響儲(chǔ)罐正常運(yùn)行和評(píng)估結(jié)果，但目前較少解決或無(wú)妥善解決方法；③與近年建造儲(chǔ)罐相比，服役時(shí)間越長(zhǎng)的儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)和建造水平僅滿足較早期的標(biāo)準(zhǔn)，材料選用、陰保系統(tǒng)、罐底防漏系統(tǒng)等標(biāo)準(zhǔn)不滿足評(píng)估所要求的API相關(guān)文件。

圖4 不同服役時(shí)間儲(chǔ)罐評(píng)估使用時(shí)間的分布

3.影響大型原油儲(chǔ)罐評(píng)估結(jié)果的主要因素

通過(guò)RBI技術(shù)在240臺(tái)大型原油儲(chǔ)罐的實(shí)際應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估結(jié)果主要受到以下幾個(gè)方面的影響：

（1）外部檢驗(yàn)結(jié)果，包含宏觀檢驗(yàn)、基礎(chǔ)高程檢驗(yàn)、罐主體幾何形體檢驗(yàn)、腐蝕檢驗(yàn)等幾方面。檢驗(yàn)結(jié)果不符合或超標(biāo)，可能造成儲(chǔ)罐局部應(yīng)力集中、腐蝕減薄加速、浮盤(pán)運(yùn)行卡阻等問(wèn)題，會(huì)大幅度提高泄漏或開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)，縮短儲(chǔ)罐剩余使用壽命。

（2）聲發(fā)射檢測(cè)結(jié)果。聲發(fā)射檢測(cè)是目前定性評(píng)價(jià)在役大型儲(chǔ)罐底板腐蝕和泄漏情況的主要手段，不同評(píng)級(jí)結(jié)果直接影響底板的損傷因子，影響失效概率的計(jì)算結(jié)果。

（3）罐底板陰保及投用運(yùn)行情況，包括陽(yáng)極塊安裝和外加電流保護(hù)兩方面。陰保系統(tǒng)在建造期是否安裝，外加電流是否投用或投用后是否正常運(yùn)維，對(duì)罐底板兩側(cè)腐蝕狀態(tài)影響顯著，用時(shí)也是評(píng)價(jià)罐底板損傷狀態(tài)的重要參數(shù)。

（4）站庫(kù)管理水平，主要包括儲(chǔ)罐基礎(chǔ)資料管理和日常維護(hù)管理兩方面。缺失重要基礎(chǔ)資料或疏忽設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng)，會(huì)造成風(fēng)險(xiǎn)的失效概率和失效后果的提升。

（5）設(shè)計(jì)建造標(biāo)準(zhǔn)。未按照API相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造或維護(hù)的儲(chǔ)罐，其評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)會(huì)有一定的提高。

4.總結(jié)

（1）本文歸納整理了某儲(chǔ)運(yùn)公司240臺(tái)大型常壓原油儲(chǔ)罐RBI評(píng)估結(jié)果，發(fā)現(xiàn)大型常壓儲(chǔ)罐風(fēng)險(xiǎn)主要集中于中風(fēng)險(xiǎn)和中高風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)低風(fēng)險(xiǎn)儲(chǔ)罐，并且較高風(fēng)險(xiǎn)主要分布于罐底板；評(píng)估所得的儲(chǔ)罐安全使用壽命為9年至18年不等，呈現(xiàn)中間多兩端少的分布規(guī)律，且大多集中于11年至15年范圍內(nèi)；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)罐安全使用壽命與儲(chǔ)罐用途、是否安裝保溫、首次投用時(shí)間有關(guān)。

（2）此外本文提出，外部檢驗(yàn)、聲發(fā)射檢測(cè)、罐底板陰保、站庫(kù)管理水平及設(shè)計(jì)建造標(biāo)準(zhǔn)等因素為影響大型原油儲(chǔ)罐評(píng)估結(jié)果的主要因素。