油田超20年使用壓力容器現狀及安全檢驗綜合分析

劉海波+陳麗娜+張愷+叢雪明+鞠梓宸

摘 要：勝利油田壓力容器超期服役現象日益嚴重，由于缺少針該類設備的檢驗標準、法規，檢驗單位多是摸著石頭過河狀態，本文結合歷年來勝利油田超20年壓力容器檢驗數據，對于該類設備現狀、檢驗手段是否適用、無損檢測的比例等諸多問題進行深入分析。

關鍵詞：超期服役；壓力容器；安全檢驗

1.項目概況

超期服役現象日益嚴重，據初步統計，目前油田超20年服役壓力容器約占總數30%，由于材質老化、工作參數、環境、管理等綜合因素的影響，該類設備存在安全隱患遠高于其他設備，成為油田安全生產面臨重大問題，并引起了油田各部門的高度重視。

2.檢測過程與檢測數據

目前，“容檢規”沒有明確超期服役設備的檢驗方法，2013、2014年，我所主要依靠常規檢測（宏觀檢測、測厚、硬度、無損檢測）配合聲發射技術開展該類設備檢測，2015年起，考慮到設備的特殊性，提高了無損檢測的比例，尤其是表面無損檢測比例提高到100%。從3年的檢驗情況來看，每年到期檢驗的超期服役壓力容器約占全年計劃20%左右，且逐年以1%的速率增長。

通過對比3年的不合格設備，發現超期服役壓力容器不合格率遠高于總體不合格率及非超期設備的不合格率。

由表1可知，成套裝置中超期服役壓力容器不合格現象遠高于非成套裝置，主要因為成套裝置介質較非成套裝置更加復雜，如要根除這一隱患，最有效的途徑是分批逐次更換該類設備，但其維修更換成本高且由于停產造成的間接損失巨大，使得該類設備更新換代速率遠低于非成套裝置。而與此相反，非成套裝置介質單一、使用壓力小，事故多為泄露不會導致嚴重后果，且更換方便成本低。因此針對超期服役成套設備，開展失效分析，提高缺陷檢出率，加強設備管理、維護，是保障安全，減少隱患的有效途徑。

根據三年來成套裝置不合格問題具體統計，得到以下結論：

a.腐蝕（內、外）、裂紋、焊縫滲漏是油田壓力容器失效的主要形式，對于超期服役壓力容器，尤其是成套裝置超期服役設備隨著使用年限增加，裂紋、腐蝕出現的概率大幅增加，成為失效的主導因素，因此，開展成套裝置裂紋、腐蝕的預防及監、檢測十分必要。

b.2015年超期服役設備不合格臺次較前兩年有較大增長，主要原因是由裂紋造成失效設備增加引起的，而2015年開始檢驗中增加了無損檢測的比例，是造成裂紋檢出率大幅增加的主要因素，而常規的檢驗方法缺陷檢出率都是有限的，因此不斷優化超期服役壓力容器檢驗方案，形成有效的檢驗方法是目前既能滿足油田生產需求，又能降低油田各責任主體安全風險的唯一可行之路。

3.綜合數據分析

3.1 優化保溫、防腐形式防止外腐蝕，開展關鍵成套超期服役裝置的腐蝕監測

由表3可知，導致外腐蝕的主要因素是防腐層失效，同時，對于超期服役壓力容器看，由于保溫層長期使用，老化現象嚴重，保溫板間隙過大，結構不合理，多雨季節時，雨水滲入保溫層并在局部聚集不易排出，加劇防腐層失效部位的外表面金屬腐蝕，從而造成蝕坑現象，而通過表4可知，保溫層聚集雨水的位置多在設備頂部、銘牌、立式容器上封頭圓弧過渡區及底部位置，因此使用單位應加強超期服役壓力容器外防腐和保溫管理，定期檢查防腐情況，優化保溫層結構，選擇不易積水的發泡式保溫層，雨季定期檢查積水情況。

成套裝置對于壓力容器最有效的防止內腐蝕的途徑是在設備選型時，選擇設計容器時已采取了防腐措施的設備，如選用耐腐蝕材料或符合耐蝕板材、在容器的內壁加襯里，進行表面改質或刷涂表面涂層等等。但由表4可知，超期服役成套裝置做內防腐的寥寥無幾，而在用設備已無法進行內防腐，因此開展腐蝕監測，及早發現腐蝕苗頭，采取及時措施，是防止內腐蝕加劇的有效途徑。

由表5可知，腐蝕監測部位應選已發生腐蝕的接管、容器底部及液位波動處。

3.2優化檢驗方案，提高裂紋等危險缺陷檢出率

裂紋是壓力容器中最危險的缺陷，而超期服役壓力容器主要為使用過程中產生或擴展的裂紋，如焊接冷裂紋、層狀撕裂、再熱裂紋、應力腐蝕裂紋和疲勞裂紋等，主要由環境（介質）開裂、材質劣化、疲勞等原因導致。

4.結論

對于超期服役壓力容器檢驗時，應增加無損檢測比例，同時增加新興無損檢測手段如超聲TOFD、相控陣、聲發射和磁記憶等對設備進行全覆蓋式缺陷的定性和定量評價，提高缺陷檢出率。再輔以科學的安全評估，形成一套行之有效的檢驗方法，既提高檢驗的覆蓋率，又可避免過度檢驗，為油田超期服役壓力容器的安全管理和使用提供技術支撐。