常压储罐RBI计算中腐蚀速率的选取原则

张子健

（宁波市劳动安全技术服务有限公司）

常压储罐是石油、石化企业及港口物流最常用的储存设施，保障储罐安全运行是服务万亿级石化产业，确保大型石化基地安全经济运行的关键环节之一。 目前针对大型石化基地储罐，采用先进检验检测方法、风险评估（RBI）及完整性管理等是保障储罐长周期可靠运行的有效措施［1］。GB/T 37327—2019《常压储罐完整性管理》［2］中指出，风险评估是完整性管理的重要组成部分。 国内储罐风险评估主要是基于GB/T 30578—2014《常压储罐基于风险的检验及评价》［3］和API RP 581—2016《基于风险的检验方法》［4］。在计算失效概率中的总损伤系数时， 需要确定腐蚀速率，标准中提到了腐蚀速率的确定方式有3种：计算值、测量值、专家值，同时给出了大致的使用原则，但仍存在一些问题，例如，不是所有的储罐使用单位都会设置壁板定点测厚位置；底板通常无法设置定点测厚部位；若需咨询具有丰富工艺经验的腐蚀专家获取专家值，难度较大，可操作性低。 为此，笔者基于目前国内储罐检验检测情况，对腐蚀速率选取的原则进行细化分析，并结合一台30 000 m3储罐的RBI计算， 给出适用于不同工况下储罐腐蚀速率选取原则， 对提高常压储罐RBI计算结果的准确性具有一定的指导意义，可用于实际工程。

1 常压储罐RBI腐蚀速率的选取方式

GB/T 30578—2014中关于腐蚀速率的说明：首先可采用“短期”或“长期”实测腐蚀速率，若无实测腐蚀速率，可以根据相关资料或咨询相关专家， 储罐壁板可按GB/T 26610.4—2014来计算腐蚀速率， 储罐底板按GB/T 30578—2014附录B来计算腐蚀速率。

1.1 计算值

1.1.1 储罐底板

储罐底板腐蚀速率的计算值分为两部分：土壤侧腐蚀速率和介质侧腐蚀速率。 最终根据介质侧的腐蚀类型确定储罐底板的总腐蚀速率。

1.1.1.1 土壤侧腐蚀速率

土壤侧腐蚀速率CRS的计算式为：

其中，CRSB为土壤侧基本腐蚀速率，未进行实测时， 可采用经验值0.13 mm/a；FSR为土壤状况调整系数， 主要考虑的是土壤电阻率大小；FPA为储罐基础调整系数，主要考虑的是储罐衬垫类型对腐蚀的影响；FTD为排水调整系数， 主要考虑雨水是否经常聚集在基础周围；FCP为阴极保护调整系数， 主要考虑是否安装有阴极保护；FTB为底板类型调整系数， 主要考虑是否安装有RPB防泄漏装置；FST为温度调整系数， 主要考虑的是土壤侧的温度。 以上调整系数，在RBI计算时，基于实测或者经验值直接录入软件进行计算。

1.1.1.2 介质侧腐蚀速率

介质侧腐蚀速率CRP的计算式为：

其中，CRPB为土壤侧基本腐蚀速率， 未进行实测时，可采用经验值0.03 mm/a；FPC为介质状况调整系数， 主要考虑介质侧的干湿状况；FPT为温度调整系数， 主要考虑介质侧的温度；FSC为蒸汽盘管调整系数，主要考虑是否安装了蒸汽盘管；FWD为水汲取设施调整系数， 主要考虑是否安装了水汲取设施。

1.1.1.3 储罐底板总腐蚀速率

若介质侧为均匀腐蚀，则储罐底板总腐蚀速率计算式为：

若介质侧为局部腐蚀，则储罐底板总腐蚀速率计式算为：

1.1.2 储罐壁板

储罐壁板腐蚀速率的计算值按国标GB/T 26610.4—2014来估算，首先需要识别罐壁存在的损伤机理，基于标准，罐壁常见的损伤机理为：大气腐蚀和保温层下腐蚀。

根据大气腐蚀诱因和运行温度，确定基本腐蚀速率CrB（可在标准中直接查出），最终腐蚀速率Cr计算式为：

其中，FEQ为设备设计或制造调整系数，FIF为界面补偿系数。

根据保温层下腐蚀诱因和运行温度，确定基本腐蚀速率CrB，最终腐蚀速率Cr′计算式为：

其中，FINS为保温类型调整系数，FCM为复杂程度调整系数，FIC为保温状况调整系数。

1.2 测量值

测量值的计算数据应当是储罐壁板状态监测位置（CML）处厚度随时间变化而产生的数据。状态监测点是指在罐壁上指定的位置进行检查，以便监测目前的状况和腐蚀速率，储罐常用的状态监测点主要是厚度监测点。

状态监测点的最小厚度位置可以采用超声波测量或X射线成像检测进行定位， 也可采用电磁无损检测技术来大致确定变薄的区域，再通过超声波测量来精确测定， 在计算腐蚀速率时，需多次测量， 并记录几次测量的平均值或最小值，监测点的数据宜永久保存，可以在不同的检测周期内对同一位置进行测量，以提高腐蚀速率测量值的准确性。 腐蚀速率C计算式为：

其中，T1为状态监测位置厚度测量的初始值；T2为经过时间t后， 状态监测位置厚度测量值；t为两次厚度测量的时间差。

值得注意的是，在RBI计算过程中，宜采用长时间段内的平均腐蚀速率，因为腐蚀速率可能不一定随时间变化，采用短时间内的腐蚀速率会造成RBI结果过于保守。

1.3 专家值

腐蚀速率专家值是对该工艺有着丰富经验的腐蚀专家所提供的数据，腐蚀专家通常能够提供最准确的实际腐蚀速率和适当估计的腐蚀速率。 腐蚀专家的定义需参考API 510和API 570。

基于RBI计算软件对3种腐蚀速率的适用范围进行总结，结果见表1。

表1 腐蚀速率选取方式的适用范围

2 30 000 m3储罐RBI计算与分析

对一台30 000 m3储罐的罐壁和罐底分别采用计算值、 测量值、 专家值腐蚀速率进行RBI计算，并对计算结果进行比对分析。 计算值的算法是基于API RP 581—2016；测量值的数据是基于储罐使用单位自2009年以来的定点测厚数据；专家值的数据是基于标准和相关参考文献，计算软件为DNV挪威船级社的Synergi Plant RBI Onshore 5.6。

2.1 储罐基本参数

储罐容积30 000 m3， 储罐规格φ46000 mm×19324 mm，操作压力为常压，操作温度为常温，储存介质为航空煤油，罐顶形式为内浮顶，投用日期为2009年9月。罐底数据：边缘板厚度为10 mm，中幅板厚度为6 mm， 材料均为Q235。 罐壁板数据： 层数为11层， 厚度分别为24、22、20、18、18、14、12、10、10、10、10 mm，材料为Q235/16MnR。

2.2 检验检测情况

该储罐于2020年9月进行开罐检测， 现将影响腐蚀速率大小的检验检测结果汇总于表2。

表2 储罐检验检测结果汇总

该储罐使用单位在2009年至2019年内，对每层壁板实行了定期定点测厚，结果见表3。

表3 储罐壁板定点测厚数据

2.3 RBI计算与比对分析

基于储罐开罐检验检测数据、API RP 581—2016《基于风险的检验方法》和相关参考文献，分别采用计算值、测量值、专家值腐蚀速率进行RBI计算，罐壁和罐底腐蚀速率的选取数据来源见表4。

表4 腐蚀速率选取数据来源

表4中， 罐底的内部腐蚀速率专家值是根据储罐底板漏磁检测结果计算而来的，用腐蚀当量41%计算，因为一旦底板发生腐蚀穿孔，就会造成泄漏，所以用0.24 mm/a的腐蚀速率来计算底板内部腐蚀状况，结果不会过于保守［5］。罐壁的外部腐蚀速率专家值是综合文献［6］和储罐外表面油漆状况后确定的。 采用DNV储罐风险评估软件，首先建立储罐模型，其次进行数据录入，最后进行计算。 由表5～7可以看出，采用不同方式确定的腐蚀速率，经过RBI计算后，结果差异性较大，尤其是损伤因子的大小，由此可见腐蚀速率准确与否会直接影响RBI计算结果， 进而影响检验检测策略的制定，最终影响检验资源的合理分配与利用［6］。

表5 基于腐蚀速率计算值的储罐RBI结果

表6 基于腐蚀速率测量值的罐壁RBI结果

表7 基于腐蚀速率专家值的储罐RBI结果

3 腐蚀速率的选取原则

在API RP 581—2016《基于风险的检验方法》中，对于腐蚀速率的选取原则规定为：在RBI计算过程中，应当使用腐蚀速率测量值，如果没有腐蚀速率测量值，则可以使用专家值或者基于每个减薄机理所确定的腐蚀速率，如果存在多个减薄机理，则应当使用其中最大的腐蚀速率进行计算。该原则在使用时仍存在一些问题， 需要结合国内目前储罐检验检测现状进行细化分析， 详见表8。

表8 RBI中的腐蚀速率选取原则

表8的使用方法为： 首先根据所需评价的储罐部件选择，其次选择检验方式，最后根据①②③的优先顺序进行腐蚀速率选取。 例如：需要评价罐壁的风险等级，检测方式为在线检测，腐蚀速率选取原则如下： 优先采用定点测厚的测量值，若无定点测厚数据，则检测结果计算而得的等效专家值或咨询腐蚀专家，若无测厚数据和腐蚀专家意见， 再采用API RP 581—2016计算法则。 需要评价罐底的风险等级，检测方式为开罐检测，腐蚀速率选取原则如下：优先采用底板漏磁检测数据中的最大腐蚀当量计算腐蚀速率，等效于专家值，若未进行漏磁检测，仅进行了内部宏观检查或者超声波测厚，则采用API RP 581—2016计算法则进行计算。

4 结束语

针对目前国内常压储罐风险评估过程中，罐壁和罐底腐蚀速率对储罐风险等级影响较大，且存在选取随意性较大这一问题，笔者基于API RP 581—2016标准和一台30 000 m3储罐RBI算例，提出了常压储罐RBI中的腐蚀速率选取原则， 该原则相比于标准的条款，可操作性强，思路清晰，考虑了国内储罐检验检测情况，计算结果和储罐实际风险较为吻合， 可大幅提高常压储罐RBI计算结果的准确性，可应用于工程实践，对今后储罐RBI标准的修订提供了一定的技术参考。