常壓儲罐完整性管理方法及應用

肖竹韻，劉國志，伍東

(1.天津東方泰瑞科技有限公司，天津 300192；2.中海石油國際有限公司，北京 100010)

0 引言

儲罐設備作為石油庫中的關鍵設備之一，在庫區的正常運行中起著重要的作用，但由于其自身的特性，儲罐的安全狀態需要時刻處于監測之中。完整性管理作為近些年持續提倡的管理模式，目前在國內已經取得了很好的成效[1]。文章基于完整性管理的理念，從完整性管理的構建流程、風險評估方法、完整性評價的使用等方面，闡述完整性管理如何運用到當前的儲罐管理中，以此為鑒來推動完整性管理工作在今后石油庫管理中的系統化和程序化構建，提供相應的參考借鑒。

1 儲罐完整性管理的流程

API Publ 353中對儲罐完整性管理的標準有了相應參考依據。完整性管理最大的特點是貫穿于儲罐的生命全周期，確保儲罐始終處于監測之下，數據收集的目的是為了能夠對儲罐有全面的了解，風險評價是為了對儲罐當前所處的風險狀態有一個系統性的評估，并通過后續完整性評價，完成對儲罐的關鍵設備監測，后續制定相應的應急響應和管理措施，也是以“PDCA”為指導思想的循環管理理念[2]。儲罐完整性管理流程圖如圖1所示。

圖1 儲罐完整性管理流程

2 儲罐完整性管理實施過程

文章以某石油庫20個地面常壓儲罐(11個柴油罐和9個原油罐)為例，參考標準儲罐完整性管理流程，進行相應的管理優化，分步完成儲罐的完整性管理。

2.1 基于RBI的風險分析

首先對儲罐的基礎數據進行收集，包括：技術資料、故障資料、基礎數據和分析數據[3]。以數據為基礎對儲罐的RBI風險分析，主要是針對儲罐的底板和壁板的風險狀態進行分析，參考API 581相應的標準，基于收集的儲罐數據，對儲罐進行風險分析、風險排序。如有處于高風險狀態的儲罐，需要制定特定的檢測周期和方法。

文章主要采用AST RBI進行風險分析，將儲罐的相關數據輸入軟件中，進行計算[4]，并依據歷年的儲罐失效事故造成的結果，對事故后果進行分析，得到如下結果(如圖2所示)。

圖2 儲罐底板和壁板風險矩陣圖

從統計結果中也可以看出(如表1所示)，一共五臺儲罐目前處于中高風險以上，可以得出25%的儲罐承擔了儲罐管理中的大部分風險，因此通過風險分析，在后續的儲罐管理中，需要針對高風險、中高風險的儲罐，進一步完善日常管理和應急救援措施，集中資源對風險較高的儲罐進行完整性管理，包括著重巡檢，增加泄漏檢查次數，以便及時發現異常，并采取有效措施。

表1 風險分析結果

2.2 完整性評價

要對儲罐進行完整性分析，需要對當前儲罐的必備數據進行分析，其中包括厚度(t/mm)，腐蝕減薄機理等。而腐蝕速率作為基礎數據，如果不能根據一個或多個有效檢測期間獲得的厚度測量值確定，則儲罐壁板應當按GB/T 26610.4中的規定來估算腐蝕速率[5]，儲罐底板按照GB/T 30578來估算腐蝕速率[6]。

2.2.1 計算底板的腐蝕速率

本文依據GB/T 30578中底板的腐蝕速率計算流程，給出初始值土壤側的基本腐蝕速率采用0.13 mm/y，介質側的基本腐蝕速率采用經驗值0.05 mm/y。并對兩組數據進行調整，腐蝕數據采集包括介質側、土壤側，其中，介質側數據包括介質狀況(FPC)、操作溫度(FPT)、蒸汽盤管加熱器(FSC)、水汲取設施(FWD)，土壤側數據包括土壤狀況(FSR)、儲罐基礎(FPA)、儲罐排水(FTD)、陰極保護(FCP)、地板類型(FTB)、操作溫度(FST)。

腐蝕速率矯正以公式為基礎，在AST RBI軟件中進行矯正計算。

土壤側基本腐蝕速率參考矯正公式：

介質側基本腐蝕速率參考矯正公式：

最終得到土壤側腐蝕速率為0.93 mm/y，介質側的腐蝕速率為1.23 mm/y。由于所處地區的土壤分布較為均勻，因此得到底板綜合腐蝕速率為2.16 mm/y。

2.2.2 計算壁板的腐蝕速率

本文依據GB/T 26610.4中關于壁板的腐蝕速率計算流程，腐蝕速率依據檢測得到的厚度數據來計算[7]，其中介質側的基本腐蝕速率取0.9 mm/y，并結合壁板的腐蝕速率因素，主要包括：厚度(t/mm)、服役年限(a/年)、腐蝕裕量(mm)、運行溫度(℃)、操作壓力(MPa)等。在軟件中進行矯正計算，得到介質側的基本腐蝕速率為1.12 mm/y，并考慮外壁腐蝕速率較為均勻，因此壁板的綜合腐蝕速率取1.12～2.2 mm/y。

2.3 檢測周期的制定

根據API 581將檢測結果分為五類：高度有效、通常有效、一般有效、差、無效。目前該石油庫常壓儲罐的完整性管理檢測周期參考API Publ 353標準設置為6年進行一次全面檢測，但根據完整性評價結果，需要從經濟和風險的角度對儲罐的檢驗周期進行動態調整，該油田在2020年進行過一次全區儲罐的綜合評價，并對每個儲罐，依據“安全環保、維護歷史、失效歷史”等因素，進行打分，由于篇幅有限，文章不予詳細展示。采用該數據，并結合RBI風險分析結果，參考完整性評價中估算的壁厚腐蝕速率，給出不同儲罐的相應檢測周期，結果如下：T-2004、T-1001、T-1002為3年 一 次，T-2001、T-2002、T-2003、T-2010、T-2011、T-1003、T-1005、T-1006、T-1008為6年 一 次，剩下的為9年一次。

3 儲罐完整性管理安全效益評估

以失效概率對儲罐完整性管理的安全效益進行評估，參考GBT 26610.4[5]中分別對儲存類容器的設備平均失效概率值和各影響因子給出了相應的參考數值，并結合經過完整性管理之后儲罐的設備修正系數(技術模塊因子、通用條件因子、機械因子、工藝因子)，以此數值為基準對本文所展示的儲罐完整性管理進行安全效益評估，完成設備修正系數計算，并結合RBI風險分析結果，以風險最高的T-2004儲罐為例，結合設備修正系數，得到當前儲罐的失效概率，與表中平均失效概率值進行對比，得到如下結果。

如圖3所示，經過完整性管理之后的儲罐平均失效概率，有明顯的減小，尤其以100 mm孔徑泄漏的事故為例，可以將事故發生的平均概率減小31%以下，由此可見，當前的完整性管理對儲罐的風險控制，具有良好的安全效益。

圖3 失效概率對比圖

4 結語

文章通過介紹常規的儲罐完整性管理程序，并通過對關鍵措施的優化，應用到石油庫儲罐特定性管理中，主要得到如下結論：(1)基于RBI的方法對某石油庫儲罐的底板和壁板進行風險分析，并得到風險數據，其中25%的儲罐承擔了當前儲罐中大部分的風險，這為后續相應的完整性評估提供參考依據。(2)通過評估完整性管理的安全效益，在已有的檢測周期基礎上進行詳細劃分，重新制定各個儲罐的檢測周期，進一步提升常壓儲罐的管理效率。(3)通過完整性理論應用于儲罐的安全管理中，完成了安全效益分析和經濟效益分析，從兩個角度論證完整性理論對儲罐管理的必要性和有效性，可以為今后的完整性理論推廣提供論證思路。