油田超20年使用压力容器现状及安全检验综合分析

刘海波+陈丽娜+张恺+丛雪明+鞠梓宸

摘 要：胜利油田压力容器超期服役现象日益严重，由于缺少针该类设备的检验标准、法规，检验单位多是摸着石头过河状态，本文结合历年来胜利油田超20年压力容器检验数据，对于该类设备现状、检验手段是否适用、无损检测的比例等诸多问题进行深入分析。

关键词：超期服役；压力容器；安全检验

1.项目概况

超期服役现象日益严重，据初步统计，目前油田超20年服役压力容器约占总数30%，由于材质老化、工作参数、环境、管理等综合因素的影响，该类设备存在安全隐患远高于其他设备，成为油田安全生产面临重大问题，并引起了油田各部门的高度重视。

2.检测过程与检测数据

目前，“容检规”没有明确超期服役设备的检验方法，2013、2014年，我所主要依靠常规检测（宏观检测、测厚、硬度、无损检测）配合声发射技术开展该类设备检测，2015年起，考虑到设备的特殊性，提高了无损检测的比例，尤其是表面无损检测比例提高到100%。从3年的检验情况来看，每年到期检验的超期服役压力容器约占全年计划20%左右，且逐年以1%的速率增长。

通过对比3年的不合格设备，发现超期服役压力容器不合格率远高于总体不合格率及非超期设备的不合格率。

由表1可知，成套装置中超期服役压力容器不合格现象远高于非成套装置，主要因为成套装置介质较非成套装置更加复杂，如要根除这一隐患，最有效的途径是分批逐次更换该类设备，但其维修更換成本高且由于停产造成的间接损失巨大，使得该类设备更新换代速率远低于非成套装置。而与此相反，非成套装置介质单一、使用压力小，事故多为泄露不会导致严重后果，且更换方便成本低。因此针对超期服役成套设备，开展失效分析，提高缺陷检出率，加强设备管理、维护，是保障安全，减少隐患的有效途径。

根据三年来成套装置不合格问题具体统计，得到以下结论：

a.腐蚀（内、外）、裂纹、焊缝渗漏是油田压力容器失效的主要形式，对于超期服役压力容器，尤其是成套装置超期服役设备随着使用年限增加，裂纹、腐蚀出现的概率大幅增加，成为失效的主导因素，因此，开展成套装置裂纹、腐蚀的预防及监、检测十分必要。

b.2015年超期服役设备不合格台次较前两年有较大增长，主要原因是由裂纹造成失效设备增加引起的，而2015年开始检验中增加了无损检测的比例，是造成裂纹检出率大幅增加的主要因素，而常规的检验方法缺陷检出率都是有限的，因此不断优化超期服役压力容器检验方案，形成有效的检验方法是目前既能满足油田生产需求，又能降低油田各责任主体安全风险的唯一可行之路。

3.综合数据分析

3.1 优化保温、防腐形式防止外腐蚀，开展关键成套超期服役装置的腐蚀监测

由表3可知，导致外腐蚀的主要因素是防腐层失效，同时，对于超期服役压力容器看，由于保温层长期使用，老化现象严重，保温板间隙过大，结构不合理，多雨季节时，雨水渗入保温层并在局部聚集不易排出，加剧防腐层失效部位的外表面金属腐蚀，从而造成蚀坑现象，而通过表4可知，保温层聚集雨水的位置多在设备顶部、铭牌、立式容器上封头圆弧过渡区及底部位置，因此使用单位应加强超期服役压力容器外防腐和保温管理，定期检查防腐情况，优化保温层结构，选择不易积水的发泡式保温层，雨季定期检查积水情况。

成套装置对于压力容器最有效的防止内腐蚀的途径是在设备选型时，选择设计容器时已采取了防腐措施的设备，如选用耐腐蚀材料或符合耐蚀板材、在容器的内壁加衬里，进行表面改质或刷涂表面涂层等等。但由表4可知，超期服役成套装置做内防腐的寥寥无几，而在用设备已无法进行内防腐，因此开展腐蚀监测，及早发现腐蚀苗头，采取及时措施，是防止内腐蚀加剧的有效途径。

由表5可知，腐蚀监测部位应选已发生腐蚀的接管、容器底部及液位波动处。

3.2优化检验方案，提高裂纹等危险缺陷检出率

裂纹是压力容器中最危险的缺陷，而超期服役压力容器主要为使用过程中产生或扩展的裂纹，如焊接冷裂纹、层状撕裂、再热裂纹、应力腐蚀裂纹和疲劳裂纹等，主要由环境（介质）开裂、材质劣化、疲劳等原因导致。

4.结论

对于超期服役压力容器检验时，应增加无损检测比例，同时增加新兴无损检测手段如超声TOFD、相控阵、声发射和磁记忆等对设备进行全覆盖式缺陷的定性和定量评价，提高缺陷检出率。再辅以科学的安全评估，形成一套行之有效的检验方法，既提高检验的覆盖率，又可避免过度检验，为油田超期服役压力容器的安全管理和使用提供技术支撑。