炼油厂原油储罐的风险评估

蒋金玉，陆秀群，程 伟，周 杨，陈 炜

（1.合肥通用机械研究院有限公司，安徽合肥 230031；2.合肥通用机械研究院特种设备检验站有限公司，安徽合肥 230031）

0 引言

常压储罐广泛应用于石油化工、交通运输、国防等领域，用来储存原油、成品油、中间原料、化工产品等介质。常压储罐的风险评估和检验检测对常压储罐的安全长周期运行，具有重要作用。原油储罐是最常见的常压储罐，用于储存和转输原油，是各石化厂和油库重要的储存容器。

基于风险的检验[1]（Risk-based inspection，RBI）是针对材料损伤所引起的设备失效的风险评估和管理过程，对这种风险主要通过对设备的检测来管理。作为一种先进的设备管理技术，RBI 技术[2-5]将定性分析和定量计算相结合，识别设备的损伤机理和失效模式，制定科学的检验时间和优化的检验策略，保障设备安全，提高经济效益，广泛应用于石油化工、电力、海洋平台、船舶领域。

炼油厂6 台原油储罐概况，采用合肥通用机械研究院特种设备检验站有限公司RBI 评估软件对其进行RBI 评估，识别其失效模式和损伤机理，确定风险等级，制定下次检验时间和检验策略[6]。

1 储罐概况

炼油厂原油罐区共计建造10 万m3原油储罐6 台，2010 年6 月建成投用。按照GB 50341—2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》、GB 50128—2005《立式圆筒形焊接油罐施工及验收规范》进行设计和施工，基本情况见表1。

表1 常压储罐基本情况

罐底边缘板材质08MnNiVR，中幅板材料Q235-B；自下向上，第1 至6 层罐壁板材料08MnNiVR，第7 层罐壁板材质Q345R，第8、9 层罐壁板材料Q235-B；浮顶材料Q235-A；罐底板上下表面、底层和顶层罐壁板内壁、整个罐壁板外壁进行了防腐。罐底板上表面安装铝镁合金阳极块，下表面安装外加电流进行阴极保护。原油储罐的罐基础结构图，如图1 所示。

6 台原油储罐自2010 年6 月投用以来，运行正常，未出现过泄漏等异常现象，未经历过首次开罐定期检验。

图1 罐基础结构图

2 RBI 评估

2018 年1 月，该炼油厂委托合肥通用机械研究院特种设备检验站有限公司对这6 台原油储罐进行RBI 评估，识别失效模式和损伤机理，确定开罐检验时间和检验策略。

2.1 评估依据

（1）GB/T 30578—2014《常压储罐基于风险的检验与评价》

（2）AQ 3053—2015《立式圆筒形钢制焊接储罐安全技术规程》

（3）SY/T 5921—2011《立式圆筒形钢制焊接油罐操作维护修理规程》

（4）GB/T 26610.1—2011《承压设备系统基于风险的检验实施导则 第1 部分：基本要求和实施程序》

（5）GB/T 26610.2—2014《承压设备系统基于风险的检验实施导则 第2 部分：基于风险的检验策略》

（6）GB/T 26610.3—2014《承压设备系统基于风险的检验实施导则 第3 部分：风险的定性分析方法》

（7）GB/T 26610.4—2014《承压设备系统基于风险的检验实施导则 第4 部分：失效可能性定量分析方法》

（8）GB/T 26610.5—2014 《承压设备系统基于风险的检验实施导则 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 腐蚀分析

原油储罐的损伤，以腐蚀减薄为主，伴随少量的环境开裂（比如大角焊缝开裂）、机械损伤（浮顶支柱撞击罐底板）等其他损伤模式。

2.2.1 罐底板

（1）土壤侧。土壤腐蚀：金属与土壤中的水、SO42-、Cl-、微生物等腐蚀性介质发生的电化学腐蚀；氧浓差电池腐蚀：氧气浓度差所导致的电化学腐蚀；杂散电流腐蚀：土壤中存在的杂散电流对金属造成的腐蚀。

（2）介质侧。沉积水腐蚀：沉积水中的盐、气体、微生物对罐底板造成的腐蚀；垢下腐蚀：原油中的砂粒、污泥及罐底腐蚀产生的沉积物沉积于罐底；浮盘支柱对罐底板的冲击。

2.2.2 罐壁板

（1）外壁。大气腐蚀。

（2）内壁。与水相接触的底部罐底板存在沉积水腐蚀；与油相接触的中间层罐壁板存在湿硫化氢腐蚀，但钝化膜对内壁起到了保护作用，腐蚀比较轻；与油气接触的罐壁板（主要指罐壁板与二次密封相接触的位置）：原油中挥发出的H2S、CO2、水蒸汽等腐蚀性气体在罐壁板内壁密封处聚集，形成很强的腐蚀性环境，对罐壁板内壁造成湿硫化氢腐蚀、二氧化碳腐蚀，尤其是浮盘长期停留部位的罐壁板容易发生局部腐蚀；与空气接触的罐壁板内侧可能会发生大气腐蚀。

2.2.3 大角焊缝

大型原油储罐大角焊缝处峰值应力高，材料为低合金高强度钢，内部缺陷易于扩展，易发生开裂。

2.3 RBI 评估

（1）风险计算。采用合肥通用机械研究院特种设备检验站有限公司自主开发的RBI 评估软件，对这6 台原油储罐2018 年1月的风险进行计算，计算结果见表2：

表2 6 台原油储罐风险计算结果

可以看出，这6 台原油储罐的风险均为3D，属于中高风险。这主要是因为这6 台原油储罐按照相同的标准进行设计和施工，投用时间相同，且未进行过首次开罐检验。

（2）下次检验时间。AQ 3053—2015《立式圆筒形钢制焊接储罐安全技术规程》第11.4 条[7]规定：“储罐的使用单位，也可以采用RBI 程序来确定定期检验的周期”。结合炼油厂实际生产计划和RBI 评估结果，制定其下次开罐检验时间，见表3。

表3 原油储罐的下次检验时间

表4 原油储罐开罐检验策略

可以看出，通过采用RBI 评估技术，结合现场宏观检查情况和实际运行情况，评估6 台原油储罐在2020 年的风险，根据2020 年的风险将6 台原油储罐安排在2018-2020 年进行开罐定期检验，即符合法规的要求，也符合生产计划，兼具科学性和可行性，解决6 台原油储罐需要集中进行开罐检验的问题。

（3）开罐检验策略。根据原油储罐的失效模式和损伤机理，依据储罐相关标准，采用RBI 评估技术，制定6 台原油储罐的开罐检验策略，见表4，必要时是指当罐壁板与边缘板角焊缝检测发现缺陷或现场检验人员认为有必要时。

3 总结与展望

（1）通过采用RBI 评估技术，可以识别原油储罐的失效模式和损伤机理，计算储罐风险，科学地制定下次检验时间和检验策略，为炼油厂对原油储罐的检验维修管理提供技术支撑。

（2）强制性标准AQ 3053—2015《立式圆筒形钢制焊接储罐安全技术规程》明确指出常压储罐需要按照一定的周期进行定期检验，但是由于以前相关标准未强制要求储罐进行定期检验，导致现阶段很多石化厂常压储罐处于超期未检状态，面临着需要集中开罐检验的难题。结合实际生产需要，采用RBI 评估技术，可以对储罐进行风险排序，并依据风险情况，制定常压储罐的开罐检验顺序，既可以保障储罐本质安全，还可以兼顾生产需求，实现安全与经济的统一。