油田超20年使用壓力容器現(xiàn)狀及安全檢驗綜合分析

劉海波+陳麗娜+張愷+叢雪明+鞠梓宸

摘 要：勝利油田壓力容器超期服役現(xiàn)象日益嚴(yán)重，由于缺少針該類設(shè)備的檢驗標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)，檢驗單位多是摸著石頭過河狀態(tài)，本文結(jié)合歷年來勝利油田超20年壓力容器檢驗數(shù)據(jù)，對于該類設(shè)備現(xiàn)狀、檢驗手段是否適用、無損檢測的比例等諸多問題進(jìn)行深入分析。

關(guān)鍵詞：超期服役；壓力容器；安全檢驗

1.項目概況

超期服役現(xiàn)象日益嚴(yán)重，據(jù)初步統(tǒng)計，目前油田超20年服役壓力容器約占總數(shù)30%，由于材質(zhì)老化、工作參數(shù)、環(huán)境、管理等綜合因素的影響，該類設(shè)備存在安全隱患遠(yuǎn)高于其他設(shè)備，成為油田安全生產(chǎn)面臨重大問題，并引起了油田各部門的高度重視。

2.檢測過程與檢測數(shù)據(jù)

目前，“容檢規(guī)”沒有明確超期服役設(shè)備的檢驗方法，2013、2014年，我所主要依靠常規(guī)檢測（宏觀檢測、測厚、硬度、無損檢測）配合聲發(fā)射技術(shù)開展該類設(shè)備檢測，2015年起，考慮到設(shè)備的特殊性，提高了無損檢測的比例，尤其是表面無損檢測比例提高到100%。從3年的檢驗情況來看，每年到期檢驗的超期服役壓力容器約占全年計劃20%左右，且逐年以1%的速率增長。

通過對比3年的不合格設(shè)備，發(fā)現(xiàn)超期服役壓力容器不合格率遠(yuǎn)高于總體不合格率及非超期設(shè)備的不合格率。

由表1可知，成套裝置中超期服役壓力容器不合格現(xiàn)象遠(yuǎn)高于非成套裝置，主要因為成套裝置介質(zhì)較非成套裝置更加復(fù)雜，如要根除這一隱患，最有效的途徑是分批逐次更換該類設(shè)備，但其維修更換成本高且由于停產(chǎn)造成的間接損失巨大，使得該類設(shè)備更新?lián)Q代速率遠(yuǎn)低于非成套裝置。而與此相反，非成套裝置介質(zhì)單一、使用壓力小，事故多為泄露不會導(dǎo)致嚴(yán)重后果，且更換方便成本低。因此針對超期服役成套設(shè)備，開展失效分析，提高缺陷檢出率，加強(qiáng)設(shè)備管理、維護(hù)，是保障安全，減少隱患的有效途徑。

根據(jù)三年來成套裝置不合格問題具體統(tǒng)計，得到以下結(jié)論：

a.腐蝕（內(nèi)、外）、裂紋、焊縫滲漏是油田壓力容器失效的主要形式，對于超期服役壓力容器，尤其是成套裝置超期服役設(shè)備隨著使用年限增加，裂紋、腐蝕出現(xiàn)的概率大幅增加，成為失效的主導(dǎo)因素，因此，開展成套裝置裂紋、腐蝕的預(yù)防及監(jiān)、檢測十分必要。

b.2015年超期服役設(shè)備不合格臺次較前兩年有較大增長，主要原因是由裂紋造成失效設(shè)備增加引起的，而2015年開始檢驗中增加了無損檢測的比例，是造成裂紋檢出率大幅增加的主要因素，而常規(guī)的檢驗方法缺陷檢出率都是有限的，因此不斷優(yōu)化超期服役壓力容器檢驗方案，形成有效的檢驗方法是目前既能滿足油田生產(chǎn)需求，又能降低油田各責(zé)任主體安全風(fēng)險的唯一可行之路。

3.綜合數(shù)據(jù)分析

3.1 優(yōu)化保溫、防腐形式防止外腐蝕，開展關(guān)鍵成套超期服役裝置的腐蝕監(jiān)測

由表3可知，導(dǎo)致外腐蝕的主要因素是防腐層失效，同時，對于超期服役壓力容器看，由于保溫層長期使用，老化現(xiàn)象嚴(yán)重，保溫板間隙過大，結(jié)構(gòu)不合理，多雨季節(jié)時，雨水滲入保溫層并在局部聚集不易排出，加劇防腐層失效部位的外表面金屬腐蝕，從而造成蝕坑現(xiàn)象，而通過表4可知，保溫層聚集雨水的位置多在設(shè)備頂部、銘牌、立式容器上封頭圓弧過渡區(qū)及底部位置，因此使用單位應(yīng)加強(qiáng)超期服役壓力容器外防腐和保溫管理，定期檢查防腐情況，優(yōu)化保溫層結(jié)構(gòu)，選擇不易積水的發(fā)泡式保溫層，雨季定期檢查積水情況。

成套裝置對于壓力容器最有效的防止內(nèi)腐蝕的途徑是在設(shè)備選型時，選擇設(shè)計容器時已采取了防腐措施的設(shè)備，如選用耐腐蝕材料或符合耐蝕板材、在容器的內(nèi)壁加襯里，進(jìn)行表面改質(zhì)或刷涂表面涂層等等。但由表4可知，超期服役成套裝置做內(nèi)防腐的寥寥無幾，而在用設(shè)備已無法進(jìn)行內(nèi)防腐，因此開展腐蝕監(jiān)測，及早發(fā)現(xiàn)腐蝕苗頭，采取及時措施，是防止內(nèi)腐蝕加劇的有效途徑。

由表5可知，腐蝕監(jiān)測部位應(yīng)選已發(fā)生腐蝕的接管、容器底部及液位波動處。

3.2優(yōu)化檢驗方案，提高裂紋等危險缺陷檢出率

裂紋是壓力容器中最危險的缺陷，而超期服役壓力容器主要為使用過程中產(chǎn)生或擴(kuò)展的裂紋，如焊接冷裂紋、層狀撕裂、再熱裂紋、應(yīng)力腐蝕裂紋和疲勞裂紋等，主要由環(huán)境（介質(zhì)）開裂、材質(zhì)劣化、疲勞等原因?qū)е隆?/p>

4.結(jié)論

對于超期服役壓力容器檢驗時，應(yīng)增加無損檢測比例，同時增加新興無損檢測手段如超聲TOFD、相控陣、聲發(fā)射和磁記憶等對設(shè)備進(jìn)行全覆蓋式缺陷的定性和定量評價，提高缺陷檢出率。再輔以科學(xué)的安全評估，形成一套行之有效的檢驗方法，既提高檢驗的覆蓋率，又可避免過度檢驗，為油田超期服役壓力容器的安全管理和使用提供技術(shù)支撐。