常壓儲罐完整性管理方法及應(yīng)用

肖竹韻，劉國志，伍東

(1.天津東方泰瑞科技有限公司，天津 300192；2.中海石油國際有限公司，北京 100010)

0 引言

儲罐設(shè)備作為石油庫中的關(guān)鍵設(shè)備之一，在庫區(qū)的正常運(yùn)行中起著重要的作用，但由于其自身的特性，儲罐的安全狀態(tài)需要時刻處于監(jiān)測之中。完整性管理作為近些年持續(xù)提倡的管理模式，目前在國內(nèi)已經(jīng)取得了很好的成效[1]。文章基于完整性管理的理念，從完整性管理的構(gòu)建流程、風(fēng)險評估方法、完整性評價的使用等方面，闡述完整性管理如何運(yùn)用到當(dāng)前的儲罐管理中，以此為鑒來推動完整性管理工作在今后石油庫管理中的系統(tǒng)化和程序化構(gòu)建，提供相應(yīng)的參考借鑒。

1 儲罐完整性管理的流程

API Publ 353中對儲罐完整性管理的標(biāo)準(zhǔn)有了相應(yīng)參考依據(jù)。完整性管理最大的特點(diǎn)是貫穿于儲罐的生命全周期，確保儲罐始終處于監(jiān)測之下，數(shù)據(jù)收集的目的是為了能夠?qū)抻腥娴牧私?，風(fēng)險評價是為了對儲罐當(dāng)前所處的風(fēng)險狀態(tài)有一個系統(tǒng)性的評估，并通過后續(xù)完整性評價，完成對儲罐的關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)測，后續(xù)制定相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)和管理措施，也是以“PDCA”為指導(dǎo)思想的循環(huán)管理理念[2]。儲罐完整性管理流程圖如圖1所示。

圖1 儲罐完整性管理流程

2 儲罐完整性管理實施過程

文章以某石油庫20個地面常壓儲罐(11個柴油罐和9個原油罐)為例，參考標(biāo)準(zhǔn)儲罐完整性管理流程，進(jìn)行相應(yīng)的管理優(yōu)化，分步完成儲罐的完整性管理。

2.1 基于RBI的風(fēng)險分析

首先對儲罐的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，包括：技術(shù)資料、故障資料、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)[3]。以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對儲罐的RBI風(fēng)險分析，主要是針對儲罐的底板和壁板的風(fēng)險狀態(tài)進(jìn)行分析，參考API 581相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，基于收集的儲罐數(shù)據(jù)，對儲罐進(jìn)行風(fēng)險分析、風(fēng)險排序。如有處于高風(fēng)險狀態(tài)的儲罐，需要制定特定的檢測周期和方法。

文章主要采用AST RBI進(jìn)行風(fēng)險分析，將儲罐的相關(guān)數(shù)據(jù)輸入軟件中，進(jìn)行計算[4]，并依據(jù)歷年的儲罐失效事故造成的結(jié)果，對事故后果進(jìn)行分析，得到如下結(jié)果(如圖2所示)。

圖2 儲罐底板和壁板風(fēng)險矩陣圖

從統(tǒng)計結(jié)果中也可以看出(如表1所示)，一共五臺儲罐目前處于中高風(fēng)險以上，可以得出25%的儲罐承擔(dān)了儲罐管理中的大部分風(fēng)險，因此通過風(fēng)險分析，在后續(xù)的儲罐管理中，需要針對高風(fēng)險、中高風(fēng)險的儲罐，進(jìn)一步完善日常管理和應(yīng)急救援措施，集中資源對風(fēng)險較高的儲罐進(jìn)行完整性管理，包括著重巡檢，增加泄漏檢查次數(shù)，以便及時發(fā)現(xiàn)異常，并采取有效措施。

表1 風(fēng)險分析結(jié)果

2.2 完整性評價

要對儲罐進(jìn)行完整性分析，需要對當(dāng)前儲罐的必備數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其中包括厚度(t/mm)，腐蝕減薄機(jī)理等。而腐蝕速率作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如果不能根據(jù)一個或多個有效檢測期間獲得的厚度測量值確定，則儲罐壁板應(yīng)當(dāng)按GB/T 26610.4中的規(guī)定來估算腐蝕速率[5]，儲罐底板按照GB/T 30578來估算腐蝕速率[6]。

2.2.1 計算底板的腐蝕速率

本文依據(jù)GB/T 30578中底板的腐蝕速率計算流程，給出初始值土壤側(cè)的基本腐蝕速率采用0.13 mm/y，介質(zhì)側(cè)的基本腐蝕速率采用經(jīng)驗值0.05 mm/y。并對兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，腐蝕數(shù)據(jù)采集包括介質(zhì)側(cè)、土壤側(cè)，其中，介質(zhì)側(cè)數(shù)據(jù)包括介質(zhì)狀況(FPC)、操作溫度(FPT)、蒸汽盤管加熱器(FSC)、水汲取設(shè)施(FWD)，土壤側(cè)數(shù)據(jù)包括土壤狀況(FSR)、儲罐基礎(chǔ)(FPA)、儲罐排水(FTD)、陰極保護(hù)(FCP)、地板類型(FTB)、操作溫度(FST)。

腐蝕速率矯正以公式為基礎(chǔ)，在AST RBI軟件中進(jìn)行矯正計算。

土壤側(cè)基本腐蝕速率參考矯正公式：

介質(zhì)側(cè)基本腐蝕速率參考矯正公式：

最終得到土壤側(cè)腐蝕速率為0.93 mm/y，介質(zhì)側(cè)的腐蝕速率為1.23 mm/y。由于所處地區(qū)的土壤分布較為均勻，因此得到底板綜合腐蝕速率為2.16 mm/y。

2.2.2 計算壁板的腐蝕速率

本文依據(jù)GB/T 26610.4中關(guān)于壁板的腐蝕速率計算流程，腐蝕速率依據(jù)檢測得到的厚度數(shù)據(jù)來計算[7]，其中介質(zhì)側(cè)的基本腐蝕速率取0.9 mm/y，并結(jié)合壁板的腐蝕速率因素，主要包括：厚度(t/mm)、服役年限(a/年)、腐蝕裕量(mm)、運(yùn)行溫度(℃)、操作壓力(MPa)等。在軟件中進(jìn)行矯正計算，得到介質(zhì)側(cè)的基本腐蝕速率為1.12 mm/y，并考慮外壁腐蝕速率較為均勻，因此壁板的綜合腐蝕速率取1.12～2.2 mm/y。

2.3 檢測周期的制定

根據(jù)API 581將檢測結(jié)果分為五類：高度有效、通常有效、一般有效、差、無效。目前該石油庫常壓儲罐的完整性管理檢測周期參考API Publ 353標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為6年進(jìn)行一次全面檢測，但根據(jù)完整性評價結(jié)果，需要從經(jīng)濟(jì)和風(fēng)險的角度對儲罐的檢驗周期進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，該油田在2020年進(jìn)行過一次全區(qū)儲罐的綜合評價，并對每個儲罐，依據(jù)“安全環(huán)保、維護(hù)歷史、失效歷史”等因素，進(jìn)行打分，由于篇幅有限，文章不予詳細(xì)展示。采用該數(shù)據(jù)，并結(jié)合RBI風(fēng)險分析結(jié)果，參考完整性評價中估算的壁厚腐蝕速率，給出不同儲罐的相應(yīng)檢測周期，結(jié)果如下：T-2004、T-1001、T-1002為3年 一 次，T-2001、T-2002、T-2003、T-2010、T-2011、T-1003、T-1005、T-1006、T-1008為6年 一 次，剩下的為9年一次。

3 儲罐完整性管理安全效益評估

以失效概率對儲罐完整性管理的安全效益進(jìn)行評估，參考GBT 26610.4[5]中分別對儲存類容器的設(shè)備平均失效概率值和各影響因子給出了相應(yīng)的參考數(shù)值，并結(jié)合經(jīng)過完整性管理之后儲罐的設(shè)備修正系數(shù)(技術(shù)模塊因子、通用條件因子、機(jī)械因子、工藝因子)，以此數(shù)值為基準(zhǔn)對本文所展示的儲罐完整性管理進(jìn)行安全效益評估，完成設(shè)備修正系數(shù)計算，并結(jié)合RBI風(fēng)險分析結(jié)果，以風(fēng)險最高的T-2004儲罐為例，結(jié)合設(shè)備修正系數(shù)，得到當(dāng)前儲罐的失效概率，與表中平均失效概率值進(jìn)行對比，得到如下結(jié)果。

如圖3所示，經(jīng)過完整性管理之后的儲罐平均失效概率，有明顯的減小，尤其以100 mm孔徑泄漏的事故為例，可以將事故發(fā)生的平均概率減小31%以下，由此可見，當(dāng)前的完整性管理對儲罐的風(fēng)險控制，具有良好的安全效益。

圖3 失效概率對比圖

4 結(jié)語

文章通過介紹常規(guī)的儲罐完整性管理程序，并通過對關(guān)鍵措施的優(yōu)化，應(yīng)用到石油庫儲罐特定性管理中，主要得到如下結(jié)論：(1)基于RBI的方法對某石油庫儲罐的底板和壁板進(jìn)行風(fēng)險分析，并得到風(fēng)險數(shù)據(jù)，其中25%的儲罐承擔(dān)了當(dāng)前儲罐中大部分的風(fēng)險，這為后續(xù)相應(yīng)的完整性評估提供參考依據(jù)。(2)通過評估完整性管理的安全效益，在已有的檢測周期基礎(chǔ)上進(jìn)行詳細(xì)劃分，重新制定各個儲罐的檢測周期，進(jìn)一步提升常壓儲罐的管理效率。(3)通過完整性理論應(yīng)用于儲罐的安全管理中，完成了安全效益分析和經(jīng)濟(jì)效益分析，從兩個角度論證完整性理論對儲罐管理的必要性和有效性，可以為今后的完整性理論推廣提供論證思路。