基于EEMUA159的原油儲罐風(fēng)險(xiǎn)評估軟件開發(fā)

鄧肖蕾，段慶全李健，王熠凡，楊昱婷

（1.中國石油大學(xué)（北京）安全與海洋工程學(xué)院，北京 102249）

（2.應(yīng)急管理部油氣生產(chǎn)安全與應(yīng)急技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249）

（3.國家管網(wǎng)集團(tuán)北方管道有限責(zé)任公司沈陽油氣計(jì)量中心，沈陽110179）

基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)技術(shù)（RBI）近年來逐漸應(yīng)用于原油儲罐的風(fēng)險(xiǎn)評估。針對原油儲罐開展基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)，可以獲得單個儲罐的風(fēng)險(xiǎn)大小，進(jìn)而完成對儲罐群的風(fēng)險(xiǎn)排序[1]。目前國際上應(yīng)用較為廣泛的有兩種RBI方法，分別是美國石油協(xié)會頒布的《API581 Risk-Based Inspection Technology-2019》[2]和歐洲工程設(shè)備和材料用戶協(xié)會頒布的《A guide to inspection maintenance and repair-2017》[3]（EEMUA159），API581和EEMUA159的RBI總體思路基本一致，不過在操作方法和具體流程各有不同，二者的適用范圍、操作復(fù)雜性、檢驗(yàn)周期的確定方法之間的對比如表1.1所示。

表1.1 API581-2019與EEMUA159-2017標(biāo)準(zhǔn)對比

從表中可以看出，API581中的RBI方法需要用戶提供大量的數(shù)據(jù)，執(zhí)行起來相對繁瑣，尤其是管理修正因子，包括十三個大項(xiàng)，共有101個問題[4]。而EEMUA159所需數(shù)據(jù)相對精簡，通過對儲罐失效可能性與后果進(jìn)行打分，最終判定儲罐不同構(gòu)件的剩余壽命和維檢修周期。對于企業(yè)來說，EEMUA159更容易實(shí)施，且與現(xiàn)場情況結(jié)合更緊密。此外，API581的RBI方法僅針對儲罐的壁板、底板并沒有涉及對浮頂?shù)脑u估。

基于以上問題本文利用歐洲標(biāo)準(zhǔn)EEMUA159開發(fā)原油儲罐風(fēng)險(xiǎn)評估軟件，減少用戶需要填寫的數(shù)據(jù)數(shù)量，減少用戶工作量，提高評估速度。彌補(bǔ)API581無法對儲罐浮頂進(jìn)行評估的缺陷。利用軟件對儲罐進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，計(jì)算儲罐剩余壽命，確定維檢修周期，為儲罐制定檢修周期提供依據(jù)。

1 EEMUA159原油儲罐風(fēng)險(xiǎn)評估原理

EEMUA159進(jìn)行原油儲罐風(fēng)險(xiǎn)評估主要分為五個步驟，評價(jià)流程如圖2.1所示。

圖2.1 EEMUA159風(fēng)險(xiǎn)評估流程

（1）首先根據(jù)評價(jià)對象（壁板、底板或浮頂）的內(nèi)外壁涂層情況，儲罐環(huán)境情況以及介質(zhì)腐蝕性等得到儲罐的失效概率等級。

（2）其次通過維修儲罐成本（時(shí)間成本、經(jīng)濟(jì)成本）、產(chǎn)品的毒性可燃性以及對土壤水資源的危害等分別確定經(jīng)濟(jì)、健康安全和環(huán)境方面的后果等級，從而綜合確定儲罐的失效

后果等級。

（3）根據(jù)失效概率等級、失效后果等級以及EEMUA159標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的風(fēng)險(xiǎn)評估矩陣，確定儲罐風(fēng)險(xiǎn)等級。

（4）根據(jù)檢測結(jié)果得到的最小壁厚估算腐蝕速率，按照線性腐蝕模型和最小允許壁厚估算儲罐浮頂、壁板和底板的剩余壽命。

（5）由儲罐的風(fēng)險(xiǎn)級別得到儲罐的置信級別因子，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對置信因子進(jìn)行修正，最后根據(jù)置信因子與剩余壽命確定儲罐維檢修周期。

2 軟件開發(fā)

2.1 軟件功能

基于SQL Server數(shù)據(jù)庫和Visual Studio軟件，開發(fā)原油儲罐風(fēng)險(xiǎn)評估軟件[5][6]，實(shí)現(xiàn)對儲罐底板、壁板、浮頂?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)評估。

該軟件分為項(xiàng)目管理、儲罐風(fēng)險(xiǎn)評估、結(jié)果查詢?nèi)齻€模塊。軟件模塊功能如圖3.1所示：

圖3.1 軟件模塊功能

（1）評估項(xiàng)目管理模塊

項(xiàng)目管理模塊進(jìn)行儲罐罐區(qū)、儲罐名稱的命名以及基礎(chǔ)信息的填寫。基礎(chǔ)信息主要包括：建罐時(shí)間、儲罐直徑、高度、設(shè)計(jì)厚度、材料等內(nèi)容。評估時(shí)為了對不同罐區(qū)、不同儲罐進(jìn)行區(qū)分，軟件會自動對各儲罐進(jìn)行編號，編號原則如圖3.2所示：

圖3.2 軟件編號原則

從圖中可知，編號第一位表示儲罐的風(fēng)險(xiǎn)評估方法。第二、三位代表罐區(qū)，第四到六位代表儲罐，第七位代表儲罐構(gòu)件，底板（1），壁板（2），浮頂（3），第八位代表構(gòu)件分類，對于底板分為中幅板（1）邊緣板（2），對于壁板分為一到九層分別對應(yīng)（1）-（9）。最后三位代表計(jì)算次數(shù)，會根據(jù)計(jì)算次數(shù)自動增加。

（2）風(fēng)險(xiǎn)評估模塊

該模塊為軟件的主要功能模塊，包括失效概率、失效后果、剩余壽命、維檢修周期四步，通過失效概率和失效后果確定儲罐的風(fēng)險(xiǎn)等級，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)計(jì)算儲罐的剩余壽命，確定儲罐的維檢修周期。用戶使用軟件時(shí)填寫各步內(nèi)容，點(diǎn)擊“計(jì)算”可獲得結(jié)果，若有參數(shù)未進(jìn)行填寫，軟件會給出提示，根據(jù)提示填寫空缺內(nèi)容，再次點(diǎn)擊“計(jì)算”，獲得結(jié)果。

以某10m3雙浮盤外浮頂原油儲罐為例進(jìn)行該模塊功能介紹。該儲罐內(nèi)徑80m，罐壁高度21.8m。底板中幅板材質(zhì)為Q235B，邊緣板材質(zhì)為08MnNiVR，最1圈壁板材質(zhì)為08MnNiVR，第二圈壁板材質(zhì)仍為08MnNiVR。該儲罐于2009年投產(chǎn)，2019年開罐大修，檢測結(jié)果如表3.1所示。

表3.1 儲罐開罐檢測結(jié)果

利用軟件對該檢測儲罐分別進(jìn)行底板、壁板和浮頂?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)評估，以儲罐邊緣板評估流程為例進(jìn)行軟件展示，頁面如圖3.3、圖3.4所示。

圖3.3 失效概率評估頁面

圖3.4 失效后果評估頁面

將軟件計(jì)算結(jié)果進(jìn)行整理，獲得該儲罐的風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果，結(jié)果如表3.2所示。

表3.2 軟件評估結(jié)果

（3）結(jié)果查詢模塊

軟件會保存儲罐每一次計(jì)算的結(jié)果，通過結(jié)果查詢模塊可以查詢已評的儲罐的評估結(jié)果，可對儲罐底板、壁板、浮頂進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)排序，可根據(jù)用戶需求按照從大到小或從小到大進(jìn)行排序，確定儲罐的大修順序，企業(yè)可依據(jù)排序結(jié)果合理安排儲罐的大修順序。軟件頁面如圖3.5所示。

圖3.5 結(jié)果查詢頁面

2.2 EEMUA159與API581評估結(jié)果對比

基于API581[2]的風(fēng)險(xiǎn)評估流程，對該儲罐進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，評估結(jié)果如表3.3所示。

表3.3 API581風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果

依據(jù)兩個標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的儲罐檢修周期對比如圖3.6所示，通過對比結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個標(biāo)準(zhǔn)對中幅板的檢修周期分別是12年、14年，對邊緣板的檢修周期分別是14年、19年，評估結(jié)果基本一致，驗(yàn)證了兩種方法的適用性。EEMUA159中規(guī)定對儲罐的檢修周期要求不超過25年，所以該儲罐壁板的實(shí)際檢修周期為25年。而API581對檢修周期沒有上限的規(guī)定，所以檢修周期為38年。通過結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，儲罐的檢修周期主要由儲罐底板決定。API581缺少對儲罐浮頂?shù)脑u估，EEMUA159對儲罐浮頂?shù)臋z修周期為10.7年，EEMUA159評價(jià)更加全面?？傮w來說，兩者對儲罐的檢驗(yàn)周期安排都超過了《立式圓筒形鋼制焊接油罐操作維護(hù)修理規(guī)》（SY/T 5921-2017）中規(guī)定的6～9年[7]。所以生產(chǎn)運(yùn)營單位可以根據(jù)自身的檢測能力，更合理地安排檢修周期。

圖3.6 API581與EEMUA159檢修周期對比

3 結(jié)論

（1）基于EEMUA159標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)原油儲罐風(fēng)險(xiǎn)評估軟件，可以彌補(bǔ)基于API581標(biāo)準(zhǔn)無法對儲罐浮頂進(jìn)行評估的缺點(diǎn)。且EEMUA159計(jì)算所需數(shù)據(jù)相對精簡，對于企業(yè)來說更容易實(shí)施，與現(xiàn)場的實(shí)際情況結(jié)合更加緊密。

（2）基于SQL Server數(shù)據(jù)庫和Visual Studio軟件，利用C#語言開發(fā)基于EEMUA159的原油儲罐風(fēng)險(xiǎn)評估軟件，可以快速計(jì)算出儲罐的剩余壽命和維檢修周期，對確定儲罐的檢修周期做出指導(dǎo)。該軟件操作簡單，人機(jī)界面友好，可以脫離Visual Studio軟件運(yùn)行，既有利于軟件源代碼的保護(hù)，又有利于軟件的可移植性，具有很好的工程價(jià)值。