大型常壓儲罐在用檢驗技術與策略

許展銘+譚啟天

摘 要：本文從大型常壓儲罐群的基本概念入手，通過分析常壓儲存罐的失效的兩個基本因素，一個是基本的失效概率，另一個是罐體的損傷因子，探討儲存罐底板和壁板失效的可能性，以及儲藏罐失效后帶來的種種后果，探討大型常壓儲存罐在用檢驗的有效方法。

關鍵詞：儲罐；在用；檢測；措施

中圖分類號：X924 文獻標識碼：A

當前我國城鎮化進程已經進入了一個快速發展的階段，誠征人口急劇增加。隨之而來的是越來越多的私家車保有率，城市石油供應的壓力也較10年前有了天翻地覆的變化，石油和石油化工產業的安全有序進行，已經成為了推動人類社會進步的關鍵所在，本文就石油化工產業中常見的大型常壓儲存罐的檢驗技術進行討論。

1.大型常壓儲罐群

我們首先來了解一下何為大型常壓儲存罐群。我們在日常的化工產業中，一般是用儲罐對液體原料進行儲存，尤其是在石油化工、運輸交通等領域，這些看不見的灌裝物體是保證日常生活的基礎設施。但是由于石油等化工原料往往具有易燃易爆易腐蝕的特性，所以歸根結底，大型常壓儲存罐群是一種具有較高危險的特殊存儲設備。

目前在用的存儲罐有很多的種類，其中常見的有球形、柱形和立式儲存罐，其中立式儲存罐是目前比較常用的儲藏設備。立式的儲藏罐一般有3種形式一種是固定頂、一種是內部懸浮頂、一種是外部懸浮頂。儲存罐的容量有大有小，我國將容量為100m3以上的固定頂儲存罐和容積為1萬m3以上的懸浮頂儲藏罐定義為大容量儲存罐，將容量小于100m3的儲藏罐定義為小型儲藏罐，這中儲藏罐一般是臥式的。目前我國常用的大型儲藏罐一般是容量范圍從100m3～10萬m3的儲存罐，個別超大的儲存罐可到達20萬m3的大小。儲藏罐的增大也就意味著罐體本身的四壁厚度的增加，一般來講邊緣的板會比底板厚1mm～2mm，壁板本身的后度也是從下島往上依次遞減，其厚度最小為4mm，最大一般會到40mm。儲存罐按照材料還可以分為含碳鋼、不銹鋼以及鋁合金材料，罐體材料的選擇主要是取決于其所盛放的液體，除了鋁合金類的材料一般用于較為特殊的化學試劑外，其他種類的材料被廣泛的應用于儲存罐的罐體。

2.儲罐失效可能性分析

在我國常壓儲藏罐的使用過程中，儲存設備失效是儲存罐不安全因素最主要的因素之一。常壓儲存罐的失效一般是有兩方面的因素確定的，一個是基本的失效概率，另一個是罐體的損傷因子。基本失效率計算的是一個統計數據，它代表的是統計中設備失效的可能性，不是一個能反應單個儲存罐失效可能性的數據。

通用失效頻率假定服從對數正態分布，誤差范圍比率為3%～10%，其數值大小根據相應開孔尺寸的不同而不同。

儲罐的基本失效頻率見表1。

不同于通用失效頻率是對群體儲藏罐的判斷，損傷因子是針對個體的單位失效的檢驗，可以反映單個儲藏罐在使用時間、損傷百分比和可用性等多方面的數據。美中不足的是損傷因子不能夠直接地反應儲存罐在使用過程中的實際使用風險效率，僅僅是體現了對單個罐體的重視程度。

2.1 儲罐底板失效可能性分析

（1）儲存罐底部板與介質接觸的部位

在日常的油料罐儲存過程當中，腐蝕部位常常發生在儲存罐內部的底部和儲存罐外部與地面接觸的地方，因為由于水平方向的不平衡導致了液體常常在這兩個位置積存，導致了儲存罐在使用結束后，也仍舊持續地對此處罐體進行腐蝕，積年累月后此處的管壁變薄，進而導致在正常使用的過程中，儲存罐本體受力不均勻，變薄的地方在結構上進一步遭到破壞，導致安全隱患的發生。就目前的研究發現，儲存罐內部的腐蝕快慢主要取決于儲存罐內所盛放液體的化學特性、儲存罐內是否有水以及儲存的溫度；影響儲存罐外部腐蝕速度的罌粟主要有，與儲存罐接觸的地面土壤的酸堿度，外部的氣候條件、儲存罐底部外部選取的材料以及是否存在積水等。

儲存罐底部的腐蝕速度的計算一般是利用日常使用時抽檢的數據進行歸納總結而來的。如果在計算的過程中，發現數據有明顯的錯誤存在，那么應當使用理論數值進行計算，也就是以基本的腐蝕速率為依據進行計算，同時可根據具體的板底材料、所乘方的液體以及使用時間等因素進行微調。

2.2 儲罐壁板失效可能性分析

如同上文所講，儲存罐的失效主要集中發生在壁板和底板兩個部位，壁板的損傷因素的確定與底板類似，這里就不再重復敘述了，都是由參數ar/t、檢驗次數和檢驗有效性決定。將所有參數帶入可得到損傷因子，最后通過系數修正得到實際的損傷因子。

3.大型常壓儲存罐在用檢驗

在石油化工領域中，對于大型的儲藏設備的檢驗的常規做法基本上有兩種，一個是從使用時間上入手，進行定期檢驗，另一個是在情況允許的情況下，對于大型儲藏罐進行抽樣檢測。這兩種看似合理的檢驗方式，其實存在大的安全隱患，一個方面當采用定期檢測的方式時，不能應對突發的安全隱患情況，另一方面進行抽樣檢測同樣存在著檢測力度不足，容易存在安全隱患的風險。

3.1 數據采集

數據采集是RBI分析過程工作量最大、涉及人員最多的一個環節，一般來說，該部分工作將占RBI項目全部工作量的60%～70%。如果沒有統一的數據采集原則，將浪費大量的時間，并直接影響風險分析的結果。

3.2 數據采集的內容

（1）設計、竣工資料：包括儲罐的清單、儲罐總圖、儲罐底板圖和壁板圖、竣工驗收資料等；（2）工藝資料：主要包括儲罐的操作溫度、工作介質、介質取樣化學分析報告等；（3）檢驗維修資料：包括歷次的檢驗計劃、維修檢驗報告等；（4）操作資料：包括操作規程與操作運行記錄；（5）財務數據：環境破壞成本和營業中斷成本，裝置區域的平均設備成本等，這些資料主要用于失效后果的計算。

4.展望

基于風險的檢驗方法針對風險分布不均勻和傳統檢驗方法的不足，基于大量歷史經驗數據和科學的理論模型，提出了區分風險分布情況的方法，從風險的二元性入手，分別對設備的失效可能性和失效后果進行分析，最后通過風險矩陣的形式，直觀地反映出不同設備的風險狀況。為合理分配資源，提高設備安全，實現安全性和經濟性的統一提供了科學有效的方法。希望可以通過本文的分析為實際工作提供一些幫助。

參考文獻

[1]鄭敏，朱成果.我國油氣資源及對國民經濟發展的影響研究[J].中國礦業，2006，15（11）：9-11.

[2]戴光，李善春，李偉.儲罐的聲發射在線檢測技術與研究進展[J].壓力容器，2005，22（3）：33-35.

[3]JB/T10764-2007，無損檢測常壓金屬儲罐聲發射檢測及評價方法[S].