常壓儲(chǔ)罐完整性管理方法及應(yīng)用

肖竹韻，劉國(guó)志，伍東

(1.天津東方泰瑞科技有限公司，天津 300192；2.中海石油國(guó)際有限公司，北京 100010)

0 引言

儲(chǔ)罐設(shè)備作為石油庫(kù)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，在庫(kù)區(qū)的正常運(yùn)行中起著重要的作用，但由于其自身的特性，儲(chǔ)罐的安全狀態(tài)需要時(shí)刻處于監(jiān)測(cè)之中。完整性管理作為近些年持續(xù)提倡的管理模式，目前在國(guó)內(nèi)已經(jīng)取得了很好的成效[1]。文章基于完整性管理的理念，從完整性管理的構(gòu)建流程、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法、完整性評(píng)價(jià)的使用等方面，闡述完整性管理如何運(yùn)用到當(dāng)前的儲(chǔ)罐管理中，以此為鑒來(lái)推動(dòng)完整性管理工作在今后石油庫(kù)管理中的系統(tǒng)化和程序化構(gòu)建，提供相應(yīng)的參考借鑒。

1 儲(chǔ)罐完整性管理的流程

API Publ 353中對(duì)儲(chǔ)罐完整性管理的標(biāo)準(zhǔn)有了相應(yīng)參考依據(jù)。完整性管理最大的特點(diǎn)是貫穿于儲(chǔ)罐的生命全周期，確保儲(chǔ)罐始終處于監(jiān)測(cè)之下，數(shù)據(jù)收集的目的是為了能夠?qū)?chǔ)罐有全面的了解，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是為了對(duì)儲(chǔ)罐當(dāng)前所處的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)有一個(gè)系統(tǒng)性的評(píng)估，并通過(guò)后續(xù)完整性評(píng)價(jià)，完成對(duì)儲(chǔ)罐的關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)測(cè)，后續(xù)制定相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)和管理措施，也是以“PDCA”為指導(dǎo)思想的循環(huán)管理理念[2]。儲(chǔ)罐完整性管理流程圖如圖1所示。

圖1 儲(chǔ)罐完整性管理流程

2 儲(chǔ)罐完整性管理實(shí)施過(guò)程

文章以某石油庫(kù)20個(gè)地面常壓儲(chǔ)罐(11個(gè)柴油罐和9個(gè)原油罐)為例，參考標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)罐完整性管理流程，進(jìn)行相應(yīng)的管理優(yōu)化，分步完成儲(chǔ)罐的完整性管理。

2.1 基于RBI的風(fēng)險(xiǎn)分析

首先對(duì)儲(chǔ)罐的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，包括：技術(shù)資料、故障資料、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)[3]。以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對(duì)儲(chǔ)罐的RBI風(fēng)險(xiǎn)分析，主要是針對(duì)儲(chǔ)罐的底板和壁板的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)進(jìn)行分析，參考API 581相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，基于收集的儲(chǔ)罐數(shù)據(jù)，對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)排序。如有處于高風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)的儲(chǔ)罐，需要制定特定的檢測(cè)周期和方法。

文章主要采用AST RBI進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，將儲(chǔ)罐的相關(guān)數(shù)據(jù)輸入軟件中，進(jìn)行計(jì)算[4]，并依據(jù)歷年的儲(chǔ)罐失效事故造成的結(jié)果，對(duì)事故后果進(jìn)行分析，得到如下結(jié)果(如圖2所示)。

圖2 儲(chǔ)罐底板和壁板風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果中也可以看出(如表1所示)，一共五臺(tái)儲(chǔ)罐目前處于中高風(fēng)險(xiǎn)以上，可以得出25%的儲(chǔ)罐承擔(dān)了儲(chǔ)罐管理中的大部分風(fēng)險(xiǎn)，因此通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)分析，在后續(xù)的儲(chǔ)罐管理中，需要針對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)、中高風(fēng)險(xiǎn)的儲(chǔ)罐，進(jìn)一步完善日常管理和應(yīng)急救援措施，集中資源對(duì)風(fēng)險(xiǎn)較高的儲(chǔ)罐進(jìn)行完整性管理，包括著重巡檢，增加泄漏檢查次數(shù)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，并采取有效措施。

表1 風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果

2.2 完整性評(píng)價(jià)

要對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行完整性分析，需要對(duì)當(dāng)前儲(chǔ)罐的必備數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其中包括厚度(t/mm)，腐蝕減薄機(jī)理等。而腐蝕速率作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如果不能根據(jù)一個(gè)或多個(gè)有效檢測(cè)期間獲得的厚度測(cè)量值確定，則儲(chǔ)罐壁板應(yīng)當(dāng)按GB/T 26610.4中的規(guī)定來(lái)估算腐蝕速率[5]，儲(chǔ)罐底板按照GB/T 30578來(lái)估算腐蝕速率[6]。

2.2.1 計(jì)算底板的腐蝕速率

本文依據(jù)GB/T 30578中底板的腐蝕速率計(jì)算流程，給出初始值土壤側(cè)的基本腐蝕速率采用0.13 mm/y，介質(zhì)側(cè)的基本腐蝕速率采用經(jīng)驗(yàn)值0.05 mm/y。并對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，腐蝕數(shù)據(jù)采集包括介質(zhì)側(cè)、土壤側(cè)，其中，介質(zhì)側(cè)數(shù)據(jù)包括介質(zhì)狀況(FPC)、操作溫度(FPT)、蒸汽盤管加熱器(FSC)、水汲取設(shè)施(FWD)，土壤側(cè)數(shù)據(jù)包括土壤狀況(FSR)、儲(chǔ)罐基礎(chǔ)(FPA)、儲(chǔ)罐排水(FTD)、陰極保護(hù)(FCP)、地板類型(FTB)、操作溫度(FST)。

腐蝕速率矯正以公式為基礎(chǔ)，在AST RBI軟件中進(jìn)行矯正計(jì)算。

土壤側(cè)基本腐蝕速率參考矯正公式：

介質(zhì)側(cè)基本腐蝕速率參考矯正公式：

最終得到土壤側(cè)腐蝕速率為0.93 mm/y，介質(zhì)側(cè)的腐蝕速率為1.23 mm/y。由于所處地區(qū)的土壤分布較為均勻，因此得到底板綜合腐蝕速率為2.16 mm/y。

2.2.2 計(jì)算壁板的腐蝕速率

本文依據(jù)GB/T 26610.4中關(guān)于壁板的腐蝕速率計(jì)算流程，腐蝕速率依據(jù)檢測(cè)得到的厚度數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算[7]，其中介質(zhì)側(cè)的基本腐蝕速率取0.9 mm/y，并結(jié)合壁板的腐蝕速率因素，主要包括：厚度(t/mm)、服役年限(a/年)、腐蝕裕量(mm)、運(yùn)行溫度(℃)、操作壓力(MPa)等。在軟件中進(jìn)行矯正計(jì)算，得到介質(zhì)側(cè)的基本腐蝕速率為1.12 mm/y，并考慮外壁腐蝕速率較為均勻，因此壁板的綜合腐蝕速率取1.12～2.2 mm/y。

2.3 檢測(cè)周期的制定

根據(jù)API 581將檢測(cè)結(jié)果分為五類：高度有效、通常有效、一般有效、差、無(wú)效。目前該石油庫(kù)常壓儲(chǔ)罐的完整性管理檢測(cè)周期參考API Publ 353標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為6年進(jìn)行一次全面檢測(cè)，但根據(jù)完整性評(píng)價(jià)結(jié)果，需要從經(jīng)濟(jì)和風(fēng)險(xiǎn)的角度對(duì)儲(chǔ)罐的檢驗(yàn)周期進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，該油田在2020年進(jìn)行過(guò)一次全區(qū)儲(chǔ)罐的綜合評(píng)價(jià)，并對(duì)每個(gè)儲(chǔ)罐，依據(jù)“安全環(huán)保、維護(hù)歷史、失效歷史”等因素，進(jìn)行打分，由于篇幅有限，文章不予詳細(xì)展示。采用該數(shù)據(jù)，并結(jié)合RBI風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果，參考完整性評(píng)價(jià)中估算的壁厚腐蝕速率，給出不同儲(chǔ)罐的相應(yīng)檢測(cè)周期，結(jié)果如下：T-2004、T-1001、T-1002為3年 一 次，T-2001、T-2002、T-2003、T-2010、T-2011、T-1003、T-1005、T-1006、T-1008為6年 一 次，剩下的為9年一次。

3 儲(chǔ)罐完整性管理安全效益評(píng)估

以失效概率對(duì)儲(chǔ)罐完整性管理的安全效益進(jìn)行評(píng)估，參考GBT 26610.4[5]中分別對(duì)儲(chǔ)存類容器的設(shè)備平均失效概率值和各影響因子給出了相應(yīng)的參考數(shù)值，并結(jié)合經(jīng)過(guò)完整性管理之后儲(chǔ)罐的設(shè)備修正系數(shù)(技術(shù)模塊因子、通用條件因子、機(jī)械因子、工藝因子)，以此數(shù)值為基準(zhǔn)對(duì)本文所展示的儲(chǔ)罐完整性管理進(jìn)行安全效益評(píng)估，完成設(shè)備修正系數(shù)計(jì)算，并結(jié)合RBI風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果，以風(fēng)險(xiǎn)最高的T-2004儲(chǔ)罐為例，結(jié)合設(shè)備修正系數(shù)，得到當(dāng)前儲(chǔ)罐的失效概率，與表中平均失效概率值進(jìn)行對(duì)比，得到如下結(jié)果。

如圖3所示，經(jīng)過(guò)完整性管理之后的儲(chǔ)罐平均失效概率，有明顯的減小，尤其以100 mm孔徑泄漏的事故為例，可以將事故發(fā)生的平均概率減小31%以下，由此可見，當(dāng)前的完整性管理對(duì)儲(chǔ)罐的風(fēng)險(xiǎn)控制，具有良好的安全效益。

圖3 失效概率對(duì)比圖

4 結(jié)語(yǔ)

文章通過(guò)介紹常規(guī)的儲(chǔ)罐完整性管理程序，并通過(guò)對(duì)關(guān)鍵措施的優(yōu)化，應(yīng)用到石油庫(kù)儲(chǔ)罐特定性管理中，主要得到如下結(jié)論：(1)基于RBI的方法對(duì)某石油庫(kù)儲(chǔ)罐的底板和壁板進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，并得到風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)，其中25%的儲(chǔ)罐承擔(dān)了當(dāng)前儲(chǔ)罐中大部分的風(fēng)險(xiǎn)，這為后續(xù)相應(yīng)的完整性評(píng)估提供參考依據(jù)。(2)通過(guò)評(píng)估完整性管理的安全效益，在已有的檢測(cè)周期基礎(chǔ)上進(jìn)行詳細(xì)劃分，重新制定各個(gè)儲(chǔ)罐的檢測(cè)周期，進(jìn)一步提升常壓儲(chǔ)罐的管理效率。(3)通過(guò)完整性理論應(yīng)用于儲(chǔ)罐的安全管理中，完成了安全效益分析和經(jīng)濟(jì)效益分析，從兩個(gè)角度論證完整性理論對(duì)儲(chǔ)罐管理的必要性和有效性，可以為今后的完整性理論推廣提供論證思路。