大型原油儲罐RBI技術應用淺析

（國家管網東部儲運公司 江蘇 221000）

基于風險的檢驗（Risked Based Inspection，RBI）是一種基于風險評估的設備完整性管理技術[1]。該技術著重針對材料損傷所引起的設備失效風險，在提高設備的安全性和可靠性的同時，合理配置維護和檢驗資源，實現系統安全性和經濟性相統一的設備風險管理[2]。本文通過對某儲運公司大型原油儲罐RBI評估結果進行匯總和分析，探討風險等級和下次檢驗時間分布的主要特征和主要影響因素。

1.評估儲罐者簡

本次評估對象為某儲運公司240臺大型常壓原油儲罐，分布于該公司所屬14個輸油站（庫），分別于2018年～2020年應用RBI技術進行了風險評估和管理。儲罐主要為用于原油儲存和收發的外浮頂儲油罐，操作壓力均為常壓，容積涵蓋10000～150000m3不等，投用時間從1978年至2013年。評估儲罐已涵蓋國內大型原油儲罐的主要類型，具有較廣泛的代表性。

2.風險評估結果分析

(1)風險等級評價結果分析

通過對240臺儲罐的資料收集和風險分析，確定各評估部件的失效概率等級（1～5級）和失效后果等級（A～E級），完成各儲罐風險的定量計算。通過風險分布情況統計可發現240臺大型儲罐評估部件的失效后果在C～D范圍內，失效可能性分布在1～5范圍，且3以下（包括3）占比超過91%；風險主要集中于中風險和中高風險，且數量差異不大，無低風險儲罐。這是由于大型原油儲罐在常溫、常壓且相對穩定的環境下運行，承裝介質固定且腐蝕性較低，失效可能性不會過高；然而由于其儲量大、貯罐集中、影響面積大，且儲存介質具有易燃易爆、易擴散揮發、有毒有害等特性，一旦發生泄漏甚至火災爆炸事故，將對生命財產安全和生態環境造成巨大損害，因此失效后果集中在較高等級。

此外，通過對底板和壁板風險分布統計，可發現較高風險主要分布于儲罐底板。這主要與其損傷機理有關：一方面底板的介質側與沉積水中的的雜質離子發生電化學反應，土壤側則容易發生土壤腐蝕和微生物腐蝕，腐蝕程度比壁板更加嚴重；另一方面受到基礎不均勻沉降影響，底板與基礎接觸不良發生氧濃差腐蝕，同時應力集中和變形的風險比壁板更大；此外在日常操作中，物料注入會造成對底板的局部沖刷損傷。

(2)下次檢驗時間評估結果分析

下次檢驗時間為在役儲罐后續何時進行開罐或在線檢驗提供科學的建議，是RBI評估中重要結果之一。本文對每臺儲罐的評估使用時間（即最近一次投油時間與下次檢驗時間的差值）進行統計，按照用途、保溫、首次投用時間進行分類比較，歸納分析各因素對儲罐安全使用壽命的影響。

圖1為三年內240臺儲罐評估使用時間的分布情況。圖中可發現，評估使用時間在9年至18年不等，三年均呈現中間多兩端少的分布規律，且大多集中于11年至15年范圍內，該范圍儲罐數量超過評估總數79%。依據SY/T 5921-2017儲油罐修理周期的要求，經計算評估儲罐平均每臺延長的使用時間為3.8年，最長為9年。因此，與周期性維修的管理模式相比，RBI技術能夠有效延長儲罐使用時間，降低企業維修和檢驗成本。

圖1 儲罐RBI評估使用時間匯總

按照用途分類對中轉儲罐和商儲儲罐評估使用時間分布進行分析，如圖2所示?？砂l現與中轉儲罐相比，商儲儲罐評估使用時間較短。經計算中轉儲罐平均每臺延長使用時間為4.1年，最長為9年；而商儲儲罐平均每臺延長使用時間為3.55年，最長為6年。分析其原因：①與中轉儲罐頻繁操作、罐內介質較常流動不同，商儲儲罐長期靜置，沉積水中含有大量腐蝕性雜質，形成較強的電解質溶液，在底板內側以及側壁形成大面積腐蝕坑。②罐底板受到污泥、銹層及微生物（如硫酸鹽還原菌SRB）的影響，導致蝕坑加速腐蝕甚至穿孔。③商儲儲罐長時間無操作，罐內壁在介質停留處液面能夠形成氧濃差電池腐蝕造成罐壁減薄，提升泄漏風險。

按照有無保溫統計儲罐評估使用時間分布，如圖3所示。圖中可觀察到，有保溫與無保溫儲罐評估使用時間差異較小，無保溫儲罐略短。分析其原因：①與保溫儲罐相比，無保溫儲罐長期暴露于大氣中，涂料長時間受到外界熱脹冷縮、干濕變化、沖刷風化、凍融交替，更容易造成龜裂、鼓包、脫落等現象，導致壁板各類腐蝕缺陷。②根據南北方氣溫差異，無保溫儲罐大多建設在南方沿海附近，南方雨量充沛，潮濕的空氣或雨水在儲罐外壁由于吸附、冷凝作用形成水膜；再加上化工區域雨水中常含有氯化物、硫化物、有機酸等腐蝕物質，長期與罐壁接觸可能加速防腐層剝離、脫落。③無保溫儲罐方便宏觀檢查和檢測，相比之下罐壁保溫層下腐蝕隱蔽性高，在線檢驗中罐壁檢測較困難。

圖2 中轉儲罐和商儲儲罐評估使用時間的分布

圖3 有無保溫儲罐評估使用時間的分布

按照首次投用時間，將評估儲罐中樣本量較高的10萬方原油儲罐（共計208臺）平均劃分為5個樣本，評估使用時間分布如圖4所示。圖中可觀察到，不同服役時間儲罐呈現出服役時間越長評估使用時間越短的變化趨勢。分析其原因：①服役時間越長的儲罐，運行使用時間越長，開罐大修、維修的次數越多，設備折舊損耗相對越高；②在儲罐長期服役期間易出現基礎沉降超標、罐主體幾何形體超標、壁板腐蝕減薄等問題，這些問題能夠影響儲罐正常運行和評估結果，但目前較少解決或無妥善解決方法；③與近年建造儲罐相比，服役時間越長的儲罐設計和建造水平僅滿足較早期的標準，材料選用、陰保系統、罐底防漏系統等標準不滿足評估所要求的API相關文件。

圖4 不同服役時間儲罐評估使用時間的分布

3.影響大型原油儲罐評估結果的主要因素

通過RBI技術在240臺大型原油儲罐的實際應用，發現風險等級評估結果主要受到以下幾個方面的影響：

（1）外部檢驗結果，包含宏觀檢驗、基礎高程檢驗、罐主體幾何形體檢驗、腐蝕檢驗等幾方面。檢驗結果不符合或超標，可能造成儲罐局部應力集中、腐蝕減薄加速、浮盤運行卡阻等問題，會大幅度提高泄漏或開裂風險，縮短儲罐剩余使用壽命。

（2）聲發射檢測結果。聲發射檢測是目前定性評價在役大型儲罐底板腐蝕和泄漏情況的主要手段，不同評級結果直接影響底板的損傷因子，影響失效概率的計算結果。

（3）罐底板陰保及投用運行情況，包括陽極塊安裝和外加電流保護兩方面。陰保系統在建造期是否安裝，外加電流是否投用或投用后是否正常運維，對罐底板兩側腐蝕狀態影響顯著，用時也是評價罐底板損傷狀態的重要參數。

（4）站庫管理水平，主要包括儲罐基礎資料管理和日常維護管理兩方面。缺失重要基礎資料或疏忽設備日常維護保養，會造成風險的失效概率和失效后果的提升。

（5）設計建造標準。未按照API相關標準要求進行設計、建造或維護的儲罐，其評估風險會有一定的提高。

4.總結

（1）本文歸納整理了某儲運公司240臺大型常壓原油儲罐RBI評估結果，發現大型常壓儲罐風險主要集中于中風險和中高風險，無低風險儲罐，并且較高風險主要分布于罐底板；評估所得的儲罐安全使用壽命為9年至18年不等，呈現中間多兩端少的分布規律，且大多集中于11年至15年范圍內；同時還發現儲罐安全使用壽命與儲罐用途、是否安裝保溫、首次投用時間有關。

（2）此外本文提出，外部檢驗、聲發射檢測、罐底板陰保、站庫管理水平及設計建造標準等因素為影響大型原油儲罐評估結果的主要因素。