煉油廠原油儲罐的風險評估

蔣金玉 ，陸秀群 ，程 偉 ，周 楊 ，陳 煒

（ 1.合肥通用機械研究院有限公司，安徽合肥 230031；2.合肥通用機械研究院特種設備檢驗站有限公司，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。常壓儲罐的風險評估和檢驗檢測對常壓儲罐的安全長周期運行，具有重要作用。原油儲罐是最常見的常壓儲罐，用于儲存和轉輸原油，是各石化廠和油庫重要的儲存容器。

基于風險的檢驗[1]（Risk-based inspection，RBI）是針對材料損傷所引起的設備失效的風險評估和管理過程，對這種風險主要通過對設備的檢測來管理。作為一種先進的設備管理技術，RBI技術[2-5]將定性分析和定量計算相結合，識別設備的損傷機理和失效模式，制定科學的檢驗時間和優化的檢驗策略，保障設備安全，提高經濟效益，廣泛應用于石油化工、電力、海洋平臺、船舶領域。

煉油廠6臺原油儲罐概況，采用合肥通用機械研究院特種設備檢驗站有限公司RBI評估軟件對其進行RBI評估，識別其失效模式和損傷機理，確定風險等級，制定下次檢驗時間和檢驗策略[6]。

1 儲罐概況

煉油廠原油罐區共計建造10萬m3原油儲罐6臺，2010年6月建成投用。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。

罐底邊緣板材質08MnNiVR，中幅板材料Q235-B；自下向上，第1至6層罐壁板材料08MnNiVR，第7層罐壁板材質Q345R，第8、9層罐壁板材料Q235-B；浮頂材料Q235-A；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了防腐。罐底板上表面安裝鋁鎂合金陽極塊，下表面安裝外加電流進行陰極保護。原油儲罐的罐基礎結構圖，如圖1所示。

6臺原油儲罐自2010年6月投用以來，運行正常，未出現過泄漏等異常現象，未經歷過首次開罐定期檢驗。

表1 常壓儲罐基本情況

2 RBI評估

2018年1月，該煉油廠委托合肥通用機械研究院特種設備檢驗站有限公司對這6臺原油儲罐進行RBI評估，識別失效模式和損傷機理，確定開罐檢驗時間和檢驗策略。

圖1 罐基礎結構圖

2.1 評估依據

（1）GB/T 30578—2014《常壓儲罐基于風險的檢驗與評價》

（2）AQ 3053—2015《立式圓筒形鋼制焊接儲罐安全技術規程》

（3）SY/T 5921—2011《立式圓筒形鋼制焊接油罐操作維護修理規程》

（4）GB/T 26610.1—2011《承壓設備系統基于風險的檢驗實施導則 第1部分:基本要求和實施程序》

（5）GB/T 26610.2—2014《承壓設備系統基于風險的檢驗實施導則 第2部分:基于風險的檢驗策略》

（6）GB/T 26610.3—2014《承壓設備系統基于風險的檢驗實施導則 第3部分:風險的定性分析方法》

（7）GB/T 26610.4—2014《承壓設備系統基于風險的檢驗實施導則 第4部分:失效可能性定量分析方法》

（8）GB/T 26610.5—2014《承壓設備系統基于風險的檢驗實施導則 第5部分:失效后果定量分析方法》

（9）API 581—2016《Risk-Based Inspection Methodology》

（10）API 653—2014 《Tank Inspection，Repair，Alteration，and Reconstruction》

2.2 腐蝕分析

原油儲罐的損傷，以腐蝕減薄為主，伴隨少量的環境開裂（比如大角焊縫開裂）、機械損傷（浮頂支柱撞擊罐底板）等其他損傷模式。

2.2.1 罐底板

（1）土壤側。土壤腐蝕:金屬與土壤中的水、SO42-、Cl-、微生物等腐蝕性介質發生的電化學腐蝕；氧濃差電池腐蝕:氧氣濃度差所導致的電化學腐蝕；雜散電流腐蝕:土壤中存在的雜散電流對金屬造成的腐蝕。

（2）介質側。沉積水腐蝕:沉積水中的鹽、氣體、微生物對罐底板造成的腐蝕；垢下腐蝕:原油中的砂粒、污泥及罐底腐蝕產生的沉積物沉積于罐底；浮盤支柱對罐底板的沖擊。

2.2.2 罐壁板

（1）外壁。大氣腐蝕。

（2）內壁。與水相接觸的底部罐底板存在沉積水腐蝕；與油相接觸的中間層罐壁板存在濕硫化氫腐蝕，但鈍化膜對內壁起到了保護作用，腐蝕比較輕；與油氣接觸的罐壁板（主要指罐壁板與二次密封相接觸的位置）:原油中揮發出的H2S、CO2、水蒸汽等腐蝕性氣體在罐壁板內壁密封處聚集，形成很強的腐蝕性環境，對罐壁板內壁造成濕硫化氫腐蝕、二氧化碳腐蝕，尤其是浮盤長期停留部位的罐壁板容易發生局部腐蝕；與空氣接觸的罐壁板內側可能會發生大氣腐蝕。

2.2.3 大角焊縫

大型原油儲罐大角焊縫處峰值應力高，材料為低合金高強度鋼，內部缺陷易于擴展，易發生開裂。

2.3 RBI評估

（1）風險計算。采用合肥通用機械研究院特種設備檢驗站有限公司自主開發的RBI評估軟件，對這6臺原油儲罐2018年1月的風險進行計算，計算結果見表2:

表2 6臺原油儲罐風險計算結果

可以看出，這6臺原油儲罐的風險均為3D，屬于中高風險。這主要是因為這6臺原油儲罐按照相同的標準進行設計和施工，投用時間相同，且未進行過首次開罐檢驗。

（2）下次檢驗時間。AQ 3053—2015《立式圓筒形鋼制焊接儲罐安全技術規程》第11.4條[7]規定:“儲罐的使用單位，也可以采用RBI程序來確定定期檢驗的周期”。結合煉油廠實際生產計劃和RBI評估結果，制定其下次開罐檢驗時間，見表3。

表3 原油儲罐的下次檢驗時間

可以看出，通過采用RBI評估技術，結合現場宏觀檢查情況和實際運行情況，評估6臺原油儲罐在2020年的風險，根據2020年的風險將6臺原油儲罐安排在2018-2020年進行開罐定期檢驗，即符合法規的要求，也符合生產計劃，兼具科學性和可行性，解決6臺原油儲罐需要集中進行開罐檢驗的問題。

（3）開罐檢驗策略。根據原油儲罐的失效模式和損傷機理，依據儲罐相關標準，采用RBI評估技術，制定6臺原油儲罐的開罐檢驗策略，見表4，必要時是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 總結與展望

（1）通過采用RBI評估技術，可以識別原油儲罐的失效模式和損傷機理，計算儲罐風險，科學地制定下次檢驗時間和檢驗策略，為煉油廠對原油儲罐的檢驗維修管理提供技術支撐。

（2）強制性標準AQ 3053—2015《立式圓筒形鋼制焊接儲罐安全技術規程》明確指出常壓儲罐需要按照一定的周期進行定期檢驗，但是由于以前相關標準未強制要求儲罐進行定期檢驗，導致現階段很多石化廠常壓儲罐處于超期未檢狀態，面臨著需要集中開罐檢驗的難題。結合實際生產需要，采用RBI評估技術，可以對儲罐進行風險排序，并依據風險情況，制定常壓儲罐的開罐檢驗順序，既可以保障儲罐本質安全，還可以兼顧生產需求，實現安全與經濟的統一。

表4 原油儲罐開罐檢驗策略