基于EEMUA 159的常壓儲罐罐頂風(fēng)險(xiǎn)評估

張子健

（寧波市勞動安全技術(shù)服務(wù)有限公司）

常壓儲罐是石油、石化企業(yè)及港口物流最常用的儲存設(shè)施之一，多用于儲存易燃易爆有毒液體［1，2］，因此保證儲罐的安全運(yùn)行顯得尤 為重要。目前，我國通常采用基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)和全壽命周期完整性管理理念， 在保障儲罐安全運(yùn)行的同時(shí)，減少停工損失，降低廢液廢氣對環(huán)境的污染，使經(jīng)濟(jì)效益與安全達(dá)到平衡［3，4］。常壓儲罐基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)主要依據(jù)的是GB/T 30578—2014 《常壓儲罐基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)及評價(jià)》 和API 581—2016《Risk-based Inspection Methodology》，然而兩者只對罐壁和罐底的風(fēng)險(xiǎn)評估方法進(jìn)行詳細(xì)說明，計(jì)算結(jié)果分兩個(gè)部件呈現(xiàn)， 檢驗(yàn)策略相對獨(dú)立，對于罐頂?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)評估并未提及［5］，這就容易造成檢驗(yàn)時(shí)對于罐頂?shù)暮雎浴EMUA 159給出一套針對常壓儲罐罐頂風(fēng)險(xiǎn)評估的打分模型，該方法可操作性強(qiáng)，已被DNV挪威船級社風(fēng)險(xiǎn)評估軟件所采用。 在此，筆者以一臺汽油儲罐的罐頂風(fēng)險(xiǎn)評估為例，結(jié)合現(xiàn)場檢驗(yàn)檢測，給出罐頂基于風(fēng)險(xiǎn)評估的檢驗(yàn)策略， 為今后開展罐頂?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)評估、檢驗(yàn)檢測和標(biāo)準(zhǔn)修訂提供一定的技術(shù)支撐。

1 EEMUA 159風(fēng)險(xiǎn)評估原理

EEMUA 159 與GB/T 30578—2014 和API 581—2016略有不同。 GB/T 30578—2014和API 581—2016采用全定量進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算， 對于商業(yè)性計(jì)算軟件的依賴程度較高，尤其是涉及失效后果的計(jì)算，若未購買相關(guān)計(jì)算軟件，計(jì)算會存在較大困難。 而EEMUA 159對于罐頂?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)評估，主要是采用打分賦值模型進(jìn)行評估，對于計(jì)算軟件的依賴性較低， 可隨時(shí)采用打分方法進(jìn)行評估，操作簡單方便。

EEMUA 159關(guān)于罐頂?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)評估分為3個(gè)步驟：

a. 計(jì)算失效可能性的分?jǐn)?shù)；

b. 計(jì)算失效后果的分?jǐn)?shù)；

c. 罐頂風(fēng)險(xiǎn)評估。

1.1 失效可能性分?jǐn)?shù)計(jì)算

失效可能性的大小主要從兩個(gè)方面考慮，一是為防止或抑制罐頂板腐蝕而采取的措施，二是影響腐蝕過程的特征參數(shù)， 因此需對下列7個(gè)因子進(jìn)行計(jì)算或賦值。

1.1.1 內(nèi)部涂層因子（P1）

根據(jù)罐頂是否采用內(nèi)部涂層或內(nèi)襯，并考慮涂層質(zhì)量后，對P1賦值：

a. 有內(nèi)部涂層，且質(zhì)量可靠，則P1=0；

b. 有內(nèi)部涂層，但質(zhì)量較差，則P1=1；

c. 無內(nèi)部涂層，則P1=2。

1.1.2 外部涂層因子（P2）

根據(jù)罐頂是否采用外部涂層，并考慮涂層質(zhì)量后，對P2賦值：

表1 蒸汽腐蝕強(qiáng)度表

介質(zhì)組別分類詳見EEMUA 159附錄B， 在此不再贅述。

1.1.5 惰性系統(tǒng)覆蓋因子（P5）

根據(jù)是否安裝有惰性氣體系統(tǒng)， 并結(jié)合P3的賦值情況，對P5賦值：

a. 有惰性氣體系統(tǒng)，則P5=0；

b. 無惰性氣體覆蓋，且P3不大于1.0，則P5=0；

c. 無惰性氣體覆蓋，且P3大于1.0，則P5=1。

1.1.6 罐頂支撐結(jié)構(gòu)因子（P6）

根據(jù)罐頂支撐結(jié)構(gòu)的位置，P6分為P6-1和P6-2。當(dāng)罐頂支撐結(jié)構(gòu)位于罐頂板下方時(shí)，同時(shí)考慮縫隙腐蝕發(fā)生的可能性，對P6-1賦值：

a. 可能會發(fā)生縫隙腐蝕，則P6-1=2；

b. 縫隙腐蝕不太可能發(fā)生，則P6-1=0；

c. 罐頂為自支撐式或膜式，P6-1=0。

當(dāng)罐頂支撐結(jié)構(gòu)位于罐頂板上方時(shí)，同時(shí)考慮抽排水系統(tǒng)的應(yīng)用情況，對P6-2賦值：

a. 排水點(diǎn)不足，容易發(fā)生積水，則P6-2=2；

b. 排水點(diǎn)充足，不容易發(fā)生積水，則P6-2=0；

c. 罐頂支承結(jié)構(gòu)不位于罐頂板的頂部，則P6-2=0。

取P6-1和P6-2兩者的較大值，作為P6的最終值。

1.1.7 層下腐蝕因子（P7）

根據(jù)保溫情況， 考慮是否容易發(fā)生層下腐蝕，對P7賦值：

a. 保溫層下腐蝕很可能發(fā)生，則P7=2；

b. 罐頂保溫層狀況良好，不太可能發(fā)生層下腐蝕，則P7=0；

c. 罐頂無保溫，則P7=0。

根據(jù)上述7個(gè)因子，計(jì)算失效可能性分?jǐn)?shù)X：

1.2 失效后果分?jǐn)?shù)計(jì)算

失效后果分?jǐn)?shù)的計(jì)算主要從3個(gè)方面考慮：經(jīng)濟(jì)方面（C1～C3因子）、健康和安全方面（C4～C7因子）、環(huán)境方面（C8、C9因子）。

1.2.1 修理時(shí)間因子（C1）

根據(jù)是否需要修理以及修理所需時(shí)間， 對C1賦值：

a. 需要大規(guī)模維修，時(shí)間大于8個(gè)月，則C1=4；

b. 需要大規(guī)模維修，時(shí)間在3～8個(gè)月，則C1=3；

c. 需要進(jìn)入內(nèi)部，小規(guī)模維修，時(shí)間小于3個(gè)月，則C1=2；

d. 無需進(jìn)入內(nèi)部，小規(guī)模維修，維修時(shí)間沒有限制，則C1=1。

1.2.2 修理費(fèi)用因子（C2）

根據(jù)修理所需費(fèi)用，對C2賦值：

a. 花費(fèi)大于總成本的50%，則C2=4；

1.3 罐頂風(fēng)險(xiǎn)評估

按表2確定失效可能性等級。

表2 失效可能性等級

按表3確定失效后果等級。

表3 失效后果等級

罐頂風(fēng)險(xiǎn)等級按圖1所示的風(fēng)險(xiǎn)矩陣進(jìn)行判斷。

圖1 罐頂風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖

2 EEMUA 159風(fēng)險(xiǎn)評估應(yīng)用

以某化工企業(yè)一臺3 000 m3汽油儲罐為例，采用EEMUA 159中的罐頂風(fēng)險(xiǎn)評估方法對其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，采用挪威船級社DNV的Synergi Plant RBI Onshore 5.6軟件（軟件中罐頂評估計(jì)算方法依據(jù)的是EEMUA 159）進(jìn)行計(jì)算。 罐頂評估需要搜集的數(shù)據(jù)包括儲罐規(guī)格、儲存介質(zhì)、操作溫度、罐頂材料等基本參數(shù)以及打分模型所需的信息。首先對失效可能性分?jǐn)?shù)和失效后果分?jǐn)?shù)賦值（表4、5）。

表4 失效可能性分?jǐn)?shù)賦值結(jié)果

表5 失效后果分?jǐn)?shù)賦值結(jié)果

將風(fēng)險(xiǎn)評估所采集的數(shù)據(jù)和各因子賦值結(jié)果錄入Synergi Plant RBI Onshore 5.6軟件進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如圖2所示。 可以看出，汽油儲罐的罐頂風(fēng)險(xiǎn)等級是高風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 某汽油儲罐罐頂風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果

3 現(xiàn)場檢驗(yàn)檢測策略

3.1 現(xiàn)場檢驗(yàn)檢測

為與罐頂風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果相比對，在開罐檢驗(yàn)檢測時(shí)重點(diǎn)關(guān)注該汽油儲罐的罐頂檢驗(yàn)檢測結(jié)果。罐頂?shù)闹饕獧z驗(yàn)檢測方法為：100%宏觀檢查+超聲波測厚。 經(jīng)宏觀檢查和超聲波測厚發(fā)現(xiàn)，罐頂板實(shí)測最小厚度為2.2 mm，且宏觀檢查發(fā)現(xiàn)多處局部嚴(yán)重腐蝕減薄（圖3）和穿孔缺陷（圖4）。

圖3 局部油漆脫落腐蝕減薄

圖4 局部穿孔缺陷

結(jié)合現(xiàn)場檢驗(yàn)檢測和風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果，并參考儲罐的使用工況和所處地理環(huán)境，可以分析出罐頂腐蝕穿孔缺陷是由于大氣腐蝕 （無隔熱層）所造成的， 首先使用單位沒有定期對油漆進(jìn)行維護(hù)，導(dǎo)致罐頂碳鋼長期暴露于臨海高氯離子的大氣中，其次該儲罐位于換熱冷凝器附近，長期濕度超過60%的潮濕工業(yè)大氣進(jìn)一步加劇了罐頂腐蝕，最后由于該汽油儲罐建造年代較早，罐頂板公稱厚度僅有4 mm，給腐蝕穿孔提供了一定的條件。

將現(xiàn)場檢驗(yàn)檢測結(jié)果和風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果進(jìn)行比對，可以看出罐頂風(fēng)險(xiǎn)等級是高風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)場檢測腐蝕較為嚴(yán)重，甚至存在穿孔，兩者具有較高的吻合性，因此在制定儲罐檢驗(yàn)方案前，可采用EEMUA 159對罐頂進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，篩選出高風(fēng)險(xiǎn)等級的罐頂進(jìn)行重點(diǎn)檢驗(yàn)，中低風(fēng)險(xiǎn)罐頂適當(dāng)降低檢驗(yàn)比例，使檢驗(yàn)檢測資源和所需檢測設(shè)備達(dá)到合理的平衡。

3.2 罐頂基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)策略

結(jié) 合EEMUA 159、GB/T 30578—2014、API 581—2016以及國內(nèi)外儲罐檢驗(yàn)檢測經(jīng)驗(yàn)， 給出了罐頂基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)檢測策略（表6）。 結(jié)合罐壁和罐底檢驗(yàn)檢測策略，將這3部分整合，即可構(gòu)成整個(gè)儲罐完整的檢驗(yàn)檢測策略。

表6 罐頂基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)檢測策略

4 結(jié)束語

針對我國常壓儲罐罐頂風(fēng)險(xiǎn)評估和檢驗(yàn)檢測手段不完善這一問題， 提出了基于EEMUA 159的罐頂風(fēng)險(xiǎn)評估方法， 并給出了基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)策略。 同時(shí)對一臺汽油儲罐罐頂進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評估和開罐檢驗(yàn)檢測， 驗(yàn)證了兩者結(jié)果的吻合性，因此該方法值得推廣應(yīng)用，可為今后常壓儲罐檢驗(yàn)策略的制定提供技術(shù)支持，并在今后我國常壓儲罐風(fēng)險(xiǎn)評估和檢驗(yàn)檢測標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)，提供一定的技術(shù)參考。