煉油廠常壓儲罐RBI評估與腐蝕檢查

周 楊，蔣金玉，程 偉，古華山

（合肥通用機械研究院有限公司 國家壓力容器與管道安全工程技術研究中心，安徽合肥 230031）

0 引言

常壓儲罐廣泛應用于石油化工、交通運輸、國防等領域，用來儲存原油、成品油、中間原料、化工產品等介質。煉油廠常壓儲罐介質種類多，一旦發生故障，不僅影響其他裝置的正常運行，還可能影響罐區內的其他儲罐，引發連鎖反應。為了了解常壓儲罐的風險狀況，制定科學的檢驗時間和檢驗策略，某煉油廠對26臺儲罐進行了RBI（Risk Based Inspection，基于風險的檢驗）評估，并在2018年大修期間對其中12臺儲罐進行了腐蝕檢查。

1 儲罐概況

此次評估的26臺儲罐，按照GB 50341—2003《立式圓筒形鋼制焊接油罐設計規范》、GB 50128—2005《立式圓筒形焊接油罐施工及驗收規范》進行設計和施工，基本情況見表1。

（1）原油罐T01A-F。邊緣板材料12MnNiVR，中幅板材料Q235-B，罐壁板材料12MnNiVR/Q345R/Q235-B，罐底板上下表面、底層和頂層罐壁板內壁、整個罐壁板外壁進行防腐。罐底板上表面安裝陽極塊，下表面安裝外加電流進行陰極保護。

（2）催化汽油罐T02A-C。邊緣板、中幅板、罐壁板材料均為Q235-B，罐底板上下表面、罐壁板進行防腐。

（3）渣油罐T03A/B。邊緣板材料Q345R，中幅板材料Q235-B，罐壁板材料Q345R/Q235-B，罐底板上下表面、罐壁板內壁（底部1.8 m、頂部高高液位報警口以上）、罐壁板外壁進行防腐。

表1 常壓儲罐基本情況

（4）石腦油罐T04A-C。邊緣板材料Q345R，中幅板材料Q235-B，罐壁板材料Q345R，罐底板上下表面、罐壁板進行了防腐。

（5）汽油罐T05A-F。邊緣板材料Q345R，中幅板材料Q235-B，罐壁板材料Q345R/Q235-B，罐底板上下表面、罐壁板進行防腐。

（6）航煤罐T06A-D。邊緣板、中幅板、罐壁板材料均為Q235-B，罐底板上下表面、罐壁板進行防腐。

（7）堿液罐T07A/B。邊緣板、中幅板、罐壁板材料均為0Cr18Ni9，罐底板上下表面、罐壁板均未進行防腐。

（8）渣油罐T03A/B基礎結構如圖1所示，其他24臺儲罐基礎結構如圖2所示，可以看出：與常溫儲罐基礎結構相比，高溫儲罐基礎多一個隔熱層。

圖1 高溫儲罐基礎結構

圖2 常溫儲罐基礎結構

2 RBI評估

常壓儲罐基于風險的檢驗（RBI）[1]是對儲罐進行損傷機理分析和風險的定量計算，并根據風險（或損傷系數）的大小以及檢驗的有效性確定儲罐的檢驗策略（包括檢驗類型、檢測方法、檢驗部位和下次檢驗時間）。

2.1 評估依據

常壓儲罐RBI評估主要依據或參考標準：①GB/T 30578—2014常壓儲罐基于風險的檢驗及評價；②AQ3053—2015立式圓筒形鋼制焊接儲罐安全技術規程；③SY/T 5921—2017立式圓筒形鋼制焊接油罐操作維護修理規程；④SYT 6620—2014油罐的檢驗、修理、改建及翻建；⑤API 581—2016 Risk-Based Inspection Methodology；⑥API standard 653—2014 Tank Inspection，Repair，Alteration and Reconstruction。

2.2 評估結果

常壓儲罐的風險分析僅包括對儲罐壁板和底板的分析，檢驗時還應考慮對儲罐頂板以及相關輔助設施的檢驗。

2.2.1 損傷機理

罐底板主要受到土壤側和介質側的腐蝕，罐壁板主要受到介質側和大氣側的腐蝕。此次評估的26臺儲罐主導損傷機理見表2，其中未知腐蝕指沒有明顯的損傷機理。

表2 26臺儲罐主導損傷機理

（1）土壤腐蝕。是金屬與土壤中的水、SO42-，Cl-及微生物等腐蝕性介質發生的電化學腐蝕 ，多表現為以點蝕為主的局部腐蝕，腐蝕的嚴重程度取決于土壤條件和設備金屬表面環境條件的變化[2]。

（2）氧濃差電池腐蝕。是由氧氣濃度差所導致的電化學腐蝕，關于氧濃差電池腐蝕的機理，不同的學者有不同的觀點[3]。一種觀點是氧濃度含量高的地方電位比較高，而氧濃度比較低的地方電位比較低；還有一種觀點是氧濃差腐蝕發生的時候，缺氧與富氧區域的電化學陽極反應發生了改變。

（3）雜散電流腐蝕[4]。是大地中存在的雜散電流（又稱為干擾電流）對金屬造成的腐蝕。

（4）沉積水腐蝕[5]。原油中的水分和氣相水蒸汽凝結水沉積在儲罐底部，形成沉積水。盡管原油儲罐設有排水管，但原油罐排水管的中心線比罐底高350 mm，而排水管直徑200 mm，因此，罐底可能會有150 mm深的沉積水。沉積水中的鹽、氣體、微生物會對罐底板和底層罐壁板造成腐蝕，如濕硫化氫破壞、二氧化碳腐蝕、微生物腐蝕等。

（5）沖刷腐蝕[6]。是金屬表面與腐蝕性流體之間由于高速相對運動而產生的金屬損壞現象，是沖刷磨損和電化學腐蝕交互作用的結果。煉油廠物料進出頻繁，會對罐底板產生沖刷腐蝕。

（7）濕硫化氫破壞。是含水和硫化氫的介質對碳鋼和低合金鋼造成的損傷，包括氫鼓泡（HB）、氫致開裂（HIC）、應力導向氫致開裂（SOHIC）和硫化物應力腐蝕開裂（SSCC）等4種形式。酸性水腐蝕是金屬材料在存在硫氫化胺（NH4HS）的酸性水中發生的腐蝕。堿開裂：與堿溶液接觸的設備表面發生的應力腐蝕開裂，稱為堿開裂。堿開裂多出現在未進行消除應力熱處理的焊縫附近，它可在幾小時或幾天內穿透整個設備。

除此之外，對于內浮頂和外浮頂儲罐，浮盤支柱在落到最低液位時還會對罐底板產生沖擊。

2.2.2 風險情況

采用合肥通用機械研究院RBI評估軟件，對26臺儲罐進行風險計算，計算結果見表3。

從表3可以看出：（1）投用時間短，均未進行過首次檢驗，建造資料和運行資料是此次評估的主要依據，因此，相同介質的儲罐風險一致；（2）石腦油罐T04A-C、渣油罐T03A/B的失效可能性最高，為3；原油罐T01A-F的失效后果最嚴重，為E；（3）原油罐 T01A-F、渣油罐 T03A/B、石腦油罐T04A-C為中高風險，其余儲罐為中風險和低風險。

2.2.3 檢驗策略

檢驗策略包括檢驗類型、檢測方法、檢驗部位和下次檢驗時間4個方面的內容。26臺儲罐的檢驗時間和檢驗類型見表4，檢驗部位和檢測方法見表5（不同介質儲罐，損傷機理不同，檢驗部位和檢測方法也不完全一樣，此處以原油罐為例）。

但周處人雖散漫，卻也不失俠義之心，聽說有南山猛虎、長橋蛟龍為禍鄉里，被稱為三害，于是仗義出手，射猛虎、搏蛟龍，激戰三天三夜。待周處凱旋而歸，卻見鄉親們一片歡騰，原來三害余下的一害便是他，鄉親們知除害一行兇險，只當他已和虎蛟同歸于盡，因而正在慶賀三害盡除。

表3 26臺常壓儲罐RBI評估結果

表4 26臺儲罐檢驗時間和檢驗類型

從表4可以看出，原油罐、催化汽油罐、渣油罐、93#汽油罐、航煤罐的首次檢驗周期為6 a，石腦油罐的首次檢驗周期為4 a，40%堿液罐的首次檢驗周期為9 a，與標準SY/T5921中規定的首檢≤10 a一致。

表5 原油罐檢驗部位和檢測方法

圖3 T01A罐底板

圖4 T01A陽極塊

圖5 T01A罐壁板及大角焊縫

表5中必要時指當罐壁板與邊緣板角焊縫檢測發現缺陷或現場檢驗人員認為有必要時。

3 腐蝕檢查

2018年大修期間，對原油罐T01A、催化汽油罐T02B、渣油罐T03A、石腦油罐T04A-C、93#汽油罐T05B、煤油罐T06AD、40%堿液罐T07A共計12臺儲罐進行了開罐腐蝕檢查。

3.1 原油罐T01A

腐蝕檢查結果：①罐底板上表面防腐層大面積破損（圖3）；②陽極塊均出現明顯腐蝕（圖4）；③罐壁板防腐層未見明顯破損（圖5）。

3.2 催化汽油罐T02B

腐蝕檢查結果：罐底板防腐層局部破損（圖6），其他部位未見明顯腐蝕。

3.3 渣油罐T03A

腐蝕檢查結果：罐底板上表面及罐壁板內側防腐層大面積破損，破損處可見明顯的輕微腐蝕坑（圖7），其他部位未見明顯腐蝕。

3.4 石腦油罐T04A-C

3個石腦油罐腐蝕檢查結果基本一致，（1）罐底板上表面防腐層均出現局部破損（圖8），破損處可見明顯腐蝕坑（圖9），最深約1 mm；（2）罐壁板防腐層局部脫落（圖10）。

圖6 T02B罐底板

圖7 T03A罐壁板腐蝕坑

圖8 T04C罐底板

圖9 T04C腐蝕坑

3.5 其他儲罐

（1）93#汽油罐 T05B、煤油罐 T06A-D、40%堿液罐T07A經腐蝕檢查均未發現明顯腐蝕，93#汽油罐T05B、煤油罐T06A-D罐底板上表面和罐壁板內側防腐層均完好（圖11）。

（2）通過腐蝕檢查可以發現，在運行近乎相同的時間后，原油罐、渣油罐、石腦油罐防腐層破損情況較為嚴重，且渣油罐和石腦油罐均發現了腐蝕坑，這與RBI評估結果基本一致。

4 結語

（1）對煉油廠26臺常壓儲罐進行RBI評估，識別每臺儲罐的損傷機理，得到每臺儲罐的風險，制定每臺儲罐的檢驗策略。其中，原油罐T01A-F、渣油罐T03A/B、石腦油罐T04A-C為中高風險，其余儲罐為中風險和低風險。

（2）對12臺常壓儲罐進行腐蝕檢查，發現在運行近乎相同的時間后，原油罐、渣油罐、石腦油罐防腐層破損情況較為嚴重，且渣油罐和石腦油罐均發現了明顯腐蝕坑，與RBI評估結果基本一致。

（3）煉油廠常壓儲罐開罐難且開罐檢維修周期長、檢維修費用高，需要在保障安全的前提下盡可能降低罐頻率。GB/T 30578—2014明確指出，常壓儲罐的檢驗類型是開罐檢驗和在線檢驗，但現階段在線檢驗手段少、效率低，如何將在線檢驗、RBI評估、開罐檢驗結合在一起，制定更加科學的、切實可行的檢驗策略，是未來的發展方向。

圖10 T04C罐壁板

圖11 T T06A罐底板