儲油罐的腐蝕趨勢預測和可靠度建模的研究

關于儲油罐的可靠性分析，國內外的諸多科研人員在此處均有涉及，但是幾乎都關注的是其初始幾何缺陷對儲油罐可靠性的影響，且還缺少相應的可靠性分析，而關注物理缺陷對儲油罐可靠性影響的科研人員更是寥寥無幾 。在我國，儲油罐的管理落后又粗放，致使許多在油田服役的儲油罐都帶病運行，管理人員未及時做到發現缺陷，將隱患消除，致使油田的安全性受到了極大的威脅，為此，我們迫切地需要掌握儲油罐的腐蝕規律，運用多方面數據分析評價儲油罐的可靠性。

一、儲油罐的失效分析以及腐蝕分布建模

我國大大小小的各類儲油罐有數十萬臺，儲油罐在原油生產中起到凈化和存儲的功能，由于原油中含有大量的硫、氧、氮等化合物，在儲油罐工作期間這些化合物將會對儲油罐產生嚴重的腐蝕。隨著原油存儲量的降低，致使開采出的原油均含有特別多的水，還伴有泥沙和氯化物等有害物質，這些物質也加速了儲油罐的腐蝕。所以，在儲油罐的多次事故中，由于腐蝕原因引起的事故占絕大部分。其中，罐頂與罐壁上部的腐蝕為氣相腐蝕，一般腐蝕程度嚴重，經常以大面積的麻點狀腐蝕坑來呈現，致使罐頂抵抗力降低。罐底與底層圈板的腐蝕是罐內腐蝕比較嚴重的部位，一般以潰瘍狀的坑點呈現，易導致儲油罐穿孔的發生和儲油罐強度的減弱。儲油罐儲油部分的腐蝕一般程度較輕，分布均勻。在對儲油罐的腐蝕數據統計時，局部采用廣義極值分布的方法，用異常數檢驗法，模型分布擬合優度檢驗法等檢驗方法檢驗模型，然后根據儲油罐各部分的檢測的數據，對搭建的模型進行實例驗證，經過分析，我們將會發現，采用廣義極值分布的方法將較于傳統方法，可以更好地擬合罐頂與罐底最大的深度統計規律，便于數據統計與分析。

二、基于概率型模型的儲油罐腐蝕趨勢的預測及局部腐蝕的儲油罐強度分析

準確的預測儲油罐的腐蝕趨勢是解決儲油罐可靠性問題的關鍵，因為其腐蝕機理復雜而腐蝕因素又多，難以準確的獲取其腐蝕速度與深度，傳統的概率模型樣本都是離散值，都忽略了可能加載在樣本上的噪聲，誤差便會隨著累計增加，故我們需要通過多點采樣來構建概率模型，建立儲油罐腐蝕的概率預測模型，同時對儲油罐的腐蝕預測進行實例驗證，提高預測精度，以確保方法的可行性，經過例證，運用概率預測模型，不難得到以下規律：腐蝕的速率和腐蝕的深度隨儲油罐服役時間的增長而增大。

對于存在局部腐蝕缺陷的研究，只是對腐蝕凹坑應力的評價，主要考慮的是凹坑的深度，并沒有考慮到凹坑直徑的大小對應力的影響，根本無法對大小不同的凹坑所造成的儲油罐強度改變做出準確的評價，所以，需要利用有限元法對含有凹坑的儲油罐進行建模，對不同尺寸和深度的凹坑進行強度分析，分析多種類型凹坑的處有關的有限元模型的應力結果，建立罐壁局部凹坑應力集中系數計算模型就顯得尤為重要，建立模型后，利用該計算模型對多凹坑之間的應力干涉情況進行嚴謹的分析，并對計算結果進行統計分析，得到腐蝕凹坑的應力集中系數與凹坑深度及直徑的非線性關系，在對多凹坑進行應力情況分析時，我們可以得到以下結果：如果儲油罐壁環向兩凹坑的邊緣距離小于兩倍的凹坑的直徑，軸向兩凹坑的邊緣距離小于一倍的凹坑直徑時，可將兩凹坑合并作為一個凹坑來評定。

三、儲油罐可靠度建模與驗證

目前，諸多專家學者對儲油罐有關的可靠度分析的研究主要集中在某一部分，某一時刻的可靠性計算上，缺少連續的可靠性跟蹤分析。故我們需要針對儲油罐主要的失效方式，分析各種影響罐壁強度，穩定和腐蝕穿孔的因素，根據可靠性理論，建立面向儲油罐工作過程的強度，穩定度，腐蝕深度的隨時間變化的可靠性模型及系統隨時間變化的可靠度模型。在建模過程中，我們首先要根據強度，穩定度，深度建立儲油罐的各個組成部分的架構抗力衰減模型，然后根據儲油罐歷年測量資料建立強度，穩定度和腐蝕深度的可靠度模型，隨著時間的推移，對儲油罐個各個組成部分進行可靠度的分析，最后在綜合考慮各主要失效模式的基礎之上，在考慮各失效模式的相互作用之上，建立儲油罐的系統可靠度分析，分析儲油罐隨服役時間變化，其可靠度的變化情況，并將此結果運用到儲油罐實際性周期維護工作中。

四、結語

對儲油罐可靠性的準確評估是保證油田原油安全的重要前提，必須透徹理解儲油罐的具體結構以及運行環境，只有將先進的檢測手段以及評估方法與實際相結合，才可準確把握儲油罐的健康問題。本文主要以歷史儲油罐腐蝕檢測數據及維修維護數據為樣本，通過數理計算分別建立用以降低預測歷史測量數據誤差的概率型預測趨勢模型和能反應腐蝕凹坑對罐壁強度影響的實時動態可靠度模型，并對其加以實例進行分析與驗證。從而為儲油罐的檢修周期提供強有力的科學理論依據。（作者單位為中國石油遼寧銷售公司 ）