危化品常壓儲罐RBI 計算過程中損傷系數(shù)目標值的選取

丁志千 胡 健 張子健 柴軍輝 吳蒙蒙 周曉彤 李 洋

（寧波市勞動安全技術(shù)服務(wù)有限公司）

常壓儲罐是化工企業(yè)使用量較大的儲存設(shè)備之一，用來儲存各種原油、半成品油、成品油及精細化工產(chǎn)品等，若發(fā)生罐體泄漏或失穩(wěn)，可能會造成人員傷亡和環(huán)境污染。 在沿海地區(qū)，存在較多不同類型的常壓儲罐， 外部氣候條件相類似，但罐容大小、罐頂形式及存儲介質(zhì)等各不相同［1，2］。筆者選取我國東部沿海地區(qū)罐容和介質(zhì)都較為典型的儲罐進行風險計算，以損傷因子數(shù)值的大小作為檢驗?zāi)繕说尿?qū)動因素，通過設(shè)定不同數(shù)值的損傷因子， 計算儲罐的下次檢驗周期，同時將計算結(jié)果與相關(guān)儲罐檢驗檢測安全技術(shù)規(guī)范進行比較， 給出了相比于GB/T 30578—2014《常壓儲罐基于風險的檢驗及評價》［3］更為精確和科學的損傷系數(shù)范圍，可指導(dǎo)常壓儲罐使用單位科學安排檢驗周期，同時為儲罐風險評估標準下次修訂提供一定的技術(shù)參考。

1 常壓儲罐RBI原理與檢驗?zāi)繕?/h2>

AST模塊是RBI軟件中專門針對地面常壓儲罐所研發(fā)的計算程序，對儲罐進行損傷模式分析和風險定量計算，并根據(jù)風險等級的高低和檢驗方法的有效性確定儲罐的檢驗策略，主要包括檢驗方法、檢驗部位及檢驗時間等［4］。 儲罐RBI計算是利用Synergi Plant RBI Onshore 5.6專業(yè)計算軟件對儲罐建造數(shù)據(jù)和使用數(shù)據(jù)進行處理，必要時進行修正，同時根據(jù)自帶的PHAST后處理模塊計算失效后果，根據(jù)二維風險矩陣得出每個儲罐的風險值。 實際操作過程通常根據(jù)現(xiàn)場檢驗檢測結(jié)果對數(shù)據(jù)進行修正，數(shù)據(jù)來源主要為內(nèi)外部宏觀檢驗、底板漏磁掃查和罐壁超聲波測厚，數(shù)據(jù)的修正可使RBI評估結(jié)果更接近真實風險狀況。

檢驗?zāi)繕耸莾拊谶B續(xù)運行工況下使用單位可接受的最高風險水平，一旦達到或者超過目標，應(yīng)當立即實施檢驗，檢驗?zāi)繕艘话愀鶕?jù)儲罐使用單位可接受的程度自行設(shè)定。GB/T 30578—2014《常壓儲罐基于風險的檢驗及評價》中也提及了相關(guān)的規(guī)定。 目前針對檢驗?zāi)繕说脑O(shè)定存在多種方式，包括使用損傷因子目標、總風險目標、使用失效可能性目標、 剩余壽命目標及失效可能性等級目標等，比較常用的為損傷因子目標和總風險目標。GB/T 30578—2014提及了允許使用單位將損傷系數(shù)作為是否實施檢驗的依據(jù)， 當儲罐的損傷系數(shù)達到或接近目標值時，可以對儲罐實施檢驗，并且給出了檢驗?zāi)繕藫p傷系數(shù)的推薦值，即415。

2 儲罐檢驗周期的確定

我國現(xiàn)行儲罐檢驗檢測標準較多，不同標準對檢驗周期的規(guī)定也不同，具體見表1。

表1 國內(nèi)主要儲罐檢驗檢測標準所規(guī)定的檢驗周期

從表1可以看出，目前，國內(nèi)標準針對儲罐的檢驗周期最短的為3年，最長的為10年。 在RBI計算結(jié)果中，損傷因子變化趨勢圖可以將損傷系數(shù)和檢驗周期進行關(guān)聯(lián)，通過設(shè)定一定的損傷因子目標，進而通過損傷因子變化趨勢圖橫坐標確定達到該目標的具體時間節(jié)點，該時間節(jié)點即可作為基于損傷因子確定的下次檢驗周期。

GB/T 30578—2014給出了常壓儲罐損傷系數(shù)目標值不大于415的要求， 但對大量儲罐進行RBI分析計算后發(fā)現(xiàn)， 儲罐的檢驗周期遠超過現(xiàn)行標準所推薦的大致年限（3～10年），因此有必要對化工企業(yè)擁有量較大的典型儲罐進行分析，通過設(shè)置不同的損傷因子目標，計算出下次檢驗日期，并與原標準推薦值進行比對，給使用單位提供一個較為合理的、適用于該地區(qū)儲罐特點的損傷系數(shù)目標值范圍，同時也為常壓儲罐損傷系數(shù)目標值的合理確定提供了一定的計算思路。

3 典型儲罐RBI計算與比對分析

為了確保計算結(jié)果具有代表性，選取沿海地區(qū)化工企業(yè)保有量較大的、介質(zhì)較為典型的常壓儲罐進行分析，所選3臺儲罐的基本信息如下：

a. 1#儲罐。 某化工企業(yè)的10 000 m3儲罐，投用日期為2012年9月，外表面做了防腐漆，無保溫層，無加熱盤管，有內(nèi)浮頂，首次檢驗日期為2017年6月。

b. 2#儲罐。 某化工企業(yè)的30 000 m3儲罐，投用日期為2010年9月，外表面做了防腐漆，無保溫層，無加熱盤管，有內(nèi)浮頂，首次檢驗日期為2017年2月。

c. 3#儲罐。某化工企業(yè)的3 000 m3儲罐，投用日期為2011年6月， 外表面做了防腐漆， 有保溫層，有加熱盤管，無內(nèi)浮頂，首次檢驗日期為2018年10月。

3臺儲罐的詳細參數(shù)見表2。

表2 3臺儲罐基本信息表

3.1 損傷機理分析

參考API RP 571《影響煉油工業(yè)固定設(shè)備的損傷機理》［5］， 本次3臺儲罐主要存在的失效機理有：大氣腐蝕、絕熱層下腐蝕（CUI）、介質(zhì)側(cè)腐蝕、微生物所致腐蝕（MIC）和土壤腐蝕。

3.2 風險等級劃分

儲罐風險等級一般由失效概率和失效后果兩方面綜合確定，即：

式中 Cf——失效后果；

Df（t）——以時間為函數(shù)的破壞系數(shù)；

FMS——管理系統(tǒng)系數(shù)；

gff——同類失效頻率；

Pf（t）——以時間為函數(shù)的失效概率；

R（t）——以時間為函數(shù)的風險。

參照API 581—2016確定失效可能性等級和失效后果等級，詳見表3。

表3 失效可能性等級

3.3 風險評估

本次風險評估的數(shù)據(jù)是基于檢驗檢測的實測數(shù)據(jù)， 計算結(jié)果較為接近儲罐真實的風險水平。 主要檢驗檢測項目包括：宏觀檢查、罐壁超聲測厚、聲發(fā)射檢測、開罐底板漏磁掃查及局部相控陣超聲檢測等。

RBI計算的具體設(shè)置為： 罐壁內(nèi)表面腐蝕速率按照本次檢驗實測值確定；罐壁外表面腐蝕速率的設(shè)置綜合宏觀檢查結(jié)果和罐外壁超聲測厚結(jié)果；罐底內(nèi)表面腐蝕速率根據(jù)儲罐在線聲發(fā)射檢測標準和開罐漏磁檢測標準，分別判定在線和開罐模式下的罐底板腐蝕情況后進行確定；罐底外表面，即土壤側(cè)腐蝕，按照軟件內(nèi)置計算值進行確定。 3個儲罐檢驗檢測情況匯總于表4。

表4 儲罐檢驗檢測情況匯總

評估時間節(jié)點的設(shè)定按照如下思路進行：首先設(shè)定當前時間節(jié)點，根據(jù)每個儲罐檢驗檢測的時間進行設(shè)定；將來時間節(jié)點根據(jù)選取不同的檢驗?zāi)繕舜_定，分別設(shè)定損傷因子目標為415、250、150，在具體時間節(jié)點前后再分別進行細化計算，得出具體的檢驗周期。

3.4 結(jié)果分析與討論

按照上述的計算思路， 分別設(shè)置3臺儲罐的損傷系數(shù)目標值為415，此時，風險評估結(jié)果如圖1所示。

圖1 檢驗?zāi)繕藫p傷因子為415時的損傷因子變化趨勢圖

從圖1a中可以看出，1#儲罐在2035～2036年之間，罐底損傷因子逐漸趨于或超過415，若按照GB/T 30578—2014中損傷系數(shù)的最大要求415來確定是否實施檢驗，則該儲罐的下次檢驗周期可達14年。 從圖1b中可以看出，2#儲罐在2035～2036年，罐底損傷因子逐漸趨于或超過415，下次檢驗周期可達14年。 從圖1c中可以看出，3#儲罐在2034～2035年， 罐底損傷因子逐漸趨于或超過415，下次檢驗周期可達13年。 由此可見，當這3臺儲罐損傷系數(shù)目標值設(shè)定為415時， 其檢驗周期均超過標準所推薦的檢驗周期年限，詳細計算結(jié)果見表5。

表5 損傷系數(shù)目標值為415時的檢驗周期

由于按照標準GB/T 30578—2014推薦值設(shè)定損傷因子目標為415時， 計算的檢驗周期明顯偏長，因此設(shè)定損傷系數(shù)目標值分別為250、150，并對3臺儲罐再次進行風險評估。

當損傷系數(shù)目標值設(shè)置為250時，1#儲罐的下次檢驗時間為2030年左右，檢驗周期為9年；2#儲罐的下次檢驗時間為2029年左右，檢驗周期為8年；3#儲罐的下次檢驗時間為2029年左右，檢驗周期為8年。 詳細計算結(jié)果見表6。

表6 損傷系數(shù)目標值為250時的檢驗周期

當損傷系數(shù)目標值設(shè)置為150時。 1#儲罐的下次檢驗時間為2026年左右，檢驗周期為5年；2#儲罐的下次檢驗時間為2025年左右，檢驗周期為4年；3#儲罐的下次檢驗時間為2025年左右，檢驗周期為4年。 詳細計算結(jié)果見表7。

表7 損傷系數(shù)目標值為150時的檢驗周期

通過設(shè)定檢驗?zāi)繕藫p傷因子為415、250、150， 分別計算出了沿海地區(qū)典型常壓儲罐的檢驗周期。 比對分析發(fā)現(xiàn)，首先標準推薦值415的適用范圍較為固定，且檢驗周期較長，不適用目前國內(nèi)儲罐檢驗檢測的情況；其次若是儲罐首檢存在較為嚴重的腐蝕情況時，目標損傷因子應(yīng)設(shè)置的更小才合理，否則儲罐整體的風險就無法得到有效控制；最后本次計算所選取的儲罐僅存在輕微腐蝕， 可以適當放寬目標損傷因子的設(shè)定范圍，在150～250范圍內(nèi)較為合理，一方面符合目前國內(nèi)儲罐檢驗檢測標準針對檢測周期的規(guī)定，另一方面給使用單位提供了一個科學合理確定目標損傷因子的方法。

目標損傷因子的確定應(yīng)按照儲罐的大小、工況及腐蝕情況等進行詳細分類，不同的儲罐應(yīng)設(shè)置不同的目標損傷因子，并且將今后的日常運行檢查、 年度檢查及定期檢驗等情況及時匯總，定期進行RBI再評估， 實時監(jiān)測損傷因子的變化情況，而不是一經(jīng)設(shè)定就不再變化，這樣才能更好地通過設(shè)置目標損傷因子來科學控制儲罐風險。

4 結(jié)束語

針對危化品常壓儲罐RBI計算過程中損傷因子目標值的選取進行討論， 選取了沿海地區(qū)3臺典型常壓儲罐進行了RBI計算并對結(jié)果進行了比對分析，結(jié)果表明，將常壓儲罐的損傷系數(shù)目標值設(shè)定為150～250左右的情況下， 與現(xiàn)行各類標準所推薦的檢驗周期年限較為符合。 筆者的論述可為今后標準的重新修訂提供相關(guān)的數(shù)據(jù)支撐，同時可為常壓儲罐使用單位日常科學管理儲罐提供一定的技術(shù)支持， 對檢驗檢測機構(gòu)RBI評估具有一定的指導(dǎo)意義。