立式圓筒形鋼制焊接儲罐底板腐蝕 損傷的風險辨識技術(shù)

高正華

(中海石油技術(shù)檢測有限公司，天津 300452)

0 引言

腐蝕是一種自發(fā)進行的冶金的逆過程，是一種悄悄進行的災害性破壞。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。腐蝕損傷風險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、修理費和防護費等。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罐主要用于對原油、成品油及其他石化產(chǎn)品進行存儲，所存儲的介質(zhì)不僅具有易燃性、易爆性的特征，其中也蘊含著一些雜質(zhì)，而且這些雜質(zhì)很多有具有一定的腐蝕性，長時間存儲會對儲罐產(chǎn)生一定的內(nèi)部腐蝕。據(jù)不完全統(tǒng)計儲罐腐蝕風險60%左右由底板腐蝕引起。

1 儲罐底板腐蝕主要因素分析

儲罐底板腐蝕主要有電化學腐蝕和微生物腐蝕兩種，具體情況如下：

1.1 電化學腐蝕

主要為儲罐底板介質(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)。電化學腐蝕是儲罐最主要的腐蝕形態(tài)，危害也最大。

1.2 微生物腐蝕

主要發(fā)生在儲罐底板介質(zhì)側(cè)，腐蝕與介質(zhì)組分、溫度等有關(guān)。

2 儲罐底板腐蝕損傷風險辨識

(1)腐蝕損傷風險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、最近三次檢驗有效性確定。具體腐蝕損傷因子判定如表1所示。

(2)檢驗有效性按照底板土壤側(cè)和產(chǎn)品側(cè)的檢驗方式和檢驗比例確定，可以將多次較低有效性級別的檢驗等效為上一次較高有效性級別的檢驗，具體確定原則如下：①僅一次檢驗，根據(jù)“一次檢驗”確定；②兩次及以上“普通有效”檢驗等效于上一次“高度有效”檢驗；③兩次及以上檢驗中存在不同級別有效性時，由其中最高級別確定。

(3)底板腐蝕風險大小根據(jù)儲罐失效可能性因子范圍確定。儲罐失效可能性因子小于等于10，風險級別Ⅰ級；大于10小于等于100，風險級別Ⅱ級；大于100小于等于1000，風險級別Ⅲ級；大于1000，風險級別Ⅳ級[1]。

3 底板腐蝕速率確定

3.1 底板腐蝕速率計算準則

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。當土壤側(cè)為均勻腐蝕時，腐蝕速率兩者相加；當土壤側(cè)為局部腐蝕時，取最大值。

3.2 腐蝕速率計算

腐蝕速率計算按以下程序進行，具體計算流程如表1所示。

(1)當?shù)装搴穸任催M行過測量或僅進行過一次測量時，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?shù)装搴穸扔袃纱渭耙陨蠈崪y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以前為在先前檢驗中同一地點測量出的厚度值(mm)；t實際為在本次檢驗中測量出的厚度值(mm)；兩次測量的時間差為兩次測量之間的間隔時間(a)，若間隔非整年，則用實際間隔天數(shù)/365[2]。

3.2.1 土壤側(cè)腐蝕速率計算

當?shù)装搴穸任催M行過測量或僅進行過一次測量時，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

儲罐基礎(chǔ)類型因子表3所示。

表3 儲罐基礎(chǔ)類型因子

儲罐排水情況因子如表4所示。

表4 儲罐排水情況因子

儲罐陰極保護因子如表5所示。

表5 儲罐陰極保護因子

儲罐底板類型因子如表6所示，溫度因子如表7所示。

表6 儲罐底板類型因子

表7 溫度因子

3.2.2 產(chǎn)品側(cè)腐蝕速率計算

若未進行厚度測量，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，應視為潮濕狀態(tài)。若儲罐有蒸汽盤管，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]。

4 結(jié)語

我公司2017年采用該風險辨識技術(shù)，對某煉化公司1287臺儲罐進行了腐蝕風險排查。截至目前，評估為Ⅲ級及以下低風險的儲罐1152臺，正常運行3年，未出現(xiàn)泄漏等高風險事件；評估為Ⅳ級高風險的儲罐135臺，通過對高風險儲罐開罐檢修，實際高風險儲罐124臺，高風險準確率達到91.8%。由此可見，該風險辨識技術(shù)在實際生產(chǎn)應用中是可行、可靠、準確的，建議在行業(yè)內(nèi)推廣。