石腦油儲罐的腐蝕風險評估和檢驗*

廖尚君，鄧 波，李宗偉，趙雅蕾, 王云峰

(1.中國石油四川石化有限責任公司，四川 成都 611930；2.合肥通用機械研究院有限公司，安徽 合肥 230031；3.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)

常壓儲罐是石化企業油品儲運的關鍵設備，廣泛應用于石油化工、交通運輸和國防等領域，用來儲存原油、成品油、中間原料和化工產品等介質[1]。石腦油儲罐是最常見的常壓儲罐之一，主要用于存放來自常減壓、加氫裂化和加氫精制等裝置的石腦油。由于石腦油中多含有氯化氫和硫化氫等腐蝕性介質，容易對儲罐造成腐蝕減薄和開裂，因此石腦油儲罐成為了煉油企業儲運部門的重點管理設備[2-3]。腐蝕穿孔導致石腦油泄漏，罐底板和罐壁板對接角焊縫(大角焊縫)裂紋導致結構失穩，罐壁硫化物自燃導致火災事故發生，石腦油儲罐因腐蝕造成的安全和環境問題后果嚴重。因此有必要對石腦油儲罐進行腐蝕分析，了解石腦油儲罐的腐蝕機理，從而提出相應的防腐措施。

1 石腦油儲罐基本情況

某煉油廠儲運部有3臺20 000 m3石腦油儲罐(編號分別為T002-A,T002-B和T002-C)，由中國成達工程公司于2010年4月按照GB 50341—2003設計，2013年8月由中化第七建設公司按照GB 50128—2005施工建設，2014年2月投用，接收來自柴油加氫、渣油加氫、常減壓和重整抽提等裝置的石腦油，并外輸給乙烯裝置作為原料。設計溫度為常溫，設計壓力為常壓，操作溫度和壓力分別為常溫和常壓，其使用材質及壁厚情況見表1。

表1 石腦油儲罐材質及壁厚

罐底板下表面未采取外加電流陰極保護，罐底板上表面未設置陽極塊，石腦油儲罐的防腐主要依賴于防腐涂層。

防腐涂層應用：在罐底板上表面涂刷改性酚醛環氧耐油防腐導靜電涂料60 μm。在罐底板下表面板面周圍100 mm范圍內涂可焊性無機富鋅漆50 μm。板面中間涂厚漿型環氧煤瀝青漆300 μm。罐壁板內表面涂改性酚醛環氧耐油防腐導靜電漆60 μm。罐壁板外表面涂刷熱反射隔熱防腐膠50 μm。罐頂板內表面涂刷改性酚醛環氧耐油導靜電漆60 μm。罐頂板外表面涂刷熱反射隔熱防腐膠50 μm。

2 風險評估和全面檢驗

2.1 RBI評估

基于風險的檢驗[4-8](Risk-based inspection，簡稱RBI，也稱為風險評估)是一種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。采用合肥通用機械研究院有限公司自主開發的RBI評估軟件對石腦油儲罐進行RBI評估[9-12]，掌握石腦油儲罐的失效模式和損傷機理(見表2)。

表2 石腦油儲罐的失效模式和損傷機理

2.2 全面檢驗

2018年5月，已對T002-A,T002-B和T002-C 3臺石腦油儲罐進行全面檢驗，檢驗策略為：(1)對儲罐本體、附屬設施及安全附件進行宏觀檢查；(2)對罐底板、底層壁板進行超聲波測厚；(3)對底板距邊緣板1.5 m焊縫、底層壁板縱焊縫、底層壁板環焊縫、大角焊縫、邊緣板對接焊縫、底層壁板接管角焊縫進行磁粉檢測；(4)對底層壁板縱焊縫、環焊縫進行衍射時差法(TOFD)超聲檢測；(5)對罐底邊緣板可檢部位進行漏磁檢測[13]。

2.2.1 宏觀檢查

對3臺石腦油儲罐進行宏觀檢查，檢查結果如表3所示。

表3 石腦油儲罐宏觀檢查結果

2.2.2 超聲測厚

對3臺石腦油儲罐進行超聲測厚，測厚結果如表4所示。

表4 3臺石腦油儲罐測厚數據

罐底板，每塊板均測厚；底層壁板每塊板測厚，底層以上壁板沿盤梯測厚；罐頂板4個方位各選兩個點進行測厚。

2.2.3 磁粉、TOFD和漏磁檢測

對3臺石腦油儲罐進行磁粉、TOFD和漏磁檢測，檢測結果如表5所示。其中，漏磁檢測僅針對罐底邊緣板，罐底中幅板未進行漏磁檢測。

表5 石腦油儲罐無損檢測結果

3 腐蝕分析

3.1 應力腐蝕開裂

經RBI評估，石腦油儲罐罐底板對接焊縫、搭接焊縫、底層壁板對接焊縫和大角焊縫，存在濕硫化氫應力腐蝕開裂的可能，但敏感性低，也就是說發生開裂的可能性較低。經磁粉和TOFD檢測，這些位置并未發現裂紋，也進一步說明了這些位置發生應力腐蝕開裂的敏感性較低。

3.2 腐蝕減薄

腐蝕減薄包括均勻減薄和局部減薄兩種類型。對測厚數據進行整理分析，如圖1所示。由圖1可以看出，罐底板、罐壁板和罐頂板實測壁厚與建造壁厚基本一致，并未發現明顯的均勻減薄。但從宏觀檢查可以看出，T002-B中幅板和T002-C邊緣板均存在局部減薄，坑深最大為2 mm。考慮石腦油儲罐的投用時間才4 a，局部腐蝕速率最高可達0.5 mm/a。

圖1 石腦油儲罐測厚分析

3.3 其他腐蝕

RBI評估主要針對儲罐本體，包括罐底板、罐壁板和罐頂板。從全面檢驗結果可以看出，不僅儲罐本體，而且儲罐的附屬設施及安全附件也有可能發生腐蝕或者損傷。石腦油儲罐浮盤密封橡膠易于發生破損，這主要是由于浮盤會經常隨著液位的升降而上下移動。罐內防腐涂層的破損，一方面和防腐涂層的類型及施工質量有關系，另一方面也和石腦油中存在的硫化氫、氯化氫等腐蝕介質相關。T002-B一處浮盤下浮袋脫落，很大可能是安裝失誤所致。

此外，石腦油儲罐的操作溫度為常溫，發生材質劣化的可能性非常低。機械損傷和原始缺陷都有可能存在，但此次檢驗并未發現3臺石腦油儲罐存在明顯的機械損傷和原始缺陷。

4 結論與防腐措施

(1)基于石腦油儲罐T002-A,T002-B和T002-C的RBI評估和全面檢驗結果，石腦油儲罐的腐蝕破壞主要為：土壤腐蝕和酸性水腐蝕導致的罐底板局部減薄，酸性水等腐蝕介質導致的罐體內壁的防腐涂層破損，濕硫化氫和應力集中造成的大角焊縫應力腐蝕開裂，浮盤頻繁升降導致的浮盤密封橡膠破損。由于石腦油儲罐操作溫度較低，發生材質劣化的可能性較小，但由于施工質量有差別，因此存在產生機械損傷和原始缺陷的可能。

(2)石腦油儲罐的重點腐蝕區域是罐底板和底層壁板，罐底板下表面存在土壤腐蝕、雜散電流腐蝕和氧濃差電池腐蝕等，因此，可以通過外加電流來進行陰極保護；罐底板上表面和罐體內壁只有在防腐涂層發生破損的情況下，母材才會發生腐蝕損傷，因此需要在罐底板上表面設置陽極塊來進行陰極保護；建造時需要選擇耐腐蝕性能好的防腐涂層，并且保證施工質量，保障防腐涂層和罐體的黏結性，避免防腐涂層翹起和鼓泡；檢修時，對罐內外防腐涂層破損的地方要及時修復。此外，還要加強對罐底水定期監測，當罐底水呈強酸性時，則需要及時反饋給上游裝置，進行工藝上的調整，避免整個流程的強酸腐蝕。