劉凱

中國中化集團(tuán)南通石化儲(chǔ)運(yùn)有限公司

摘要：通過對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行的基于完整性管理的專業(yè)性預(yù)防檢測(cè)，掌握了儲(chǔ)罐基本情況，分析和驗(yàn)證了部分檢測(cè)結(jié)果，并根據(jù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行了修復(fù)，保證了儲(chǔ)罐安全運(yùn)行，為儲(chǔ)罐完整性管理提供了參考。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)罐；完整性管理；聲發(fā)射檢測(cè)；漏磁檢測(cè)；變形檢測(cè)；RBI；外部宏觀檢查

儲(chǔ)罐是石油化工企業(yè)重要的生產(chǎn)設(shè)備，其儲(chǔ)存介質(zhì)具有易燃、易爆、易擴(kuò)散、腐蝕、甚至有毒等特性，近年來多次發(fā)生泄漏、火災(zāi)爆炸事故，造成人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失、環(huán)境污染等嚴(yán)重后果和重大社會(huì)影響，儲(chǔ)罐的安全問題日益凸顯，引起了有關(guān)部門和儲(chǔ)罐管理人員的高度重視。

如何解決儲(chǔ)罐的安全問題，國內(nèi)有學(xué)者已提出了儲(chǔ)罐完整性管理的理念，它來源于油氣輸送管道完整性管理。《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》(GB 32167-2015)規(guī)定了管道完整性管理的定義：對(duì)管道面臨的風(fēng)險(xiǎn)因素不斷進(jìn)行識(shí)別和評(píng)價(jià)，持續(xù)消除識(shí)別到的不利影響，采取各種風(fēng)險(xiǎn)消減措施，將風(fēng)險(xiǎn)控制在合理、可接受的范圍內(nèi)，最終實(shí)現(xiàn)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行管道的目的。因此借鑒管道完整性管理方法解決儲(chǔ)罐的安全性問題，就是要加強(qiáng)儲(chǔ)罐的預(yù)防檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)情況采取措施，持續(xù)消除不利的風(fēng)險(xiǎn)因素，保證儲(chǔ)罐始終處在安全運(yùn)行的狀態(tài)。

1 儲(chǔ)罐的檢測(cè)

1.1 檢測(cè)分類及檢測(cè)方法

1.1.1 例行檢測(cè)

可結(jié)合日常操作、日常維護(hù)保養(yǎng)等工作，通過目測(cè)方法檢查儲(chǔ)罐及其附件是否有損壞。立式儲(chǔ)罐的日常操作及維護(hù)保養(yǎng)依據(jù)《立式圓筒形鋼制焊接油罐操作維護(hù)修理規(guī)程》（SY/T 5921―2011）執(zhí)行。

1.1.2 在線檢測(cè)

在儲(chǔ)罐正常生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，通過聲發(fā)射方式檢驗(yàn)儲(chǔ)罐底板腐蝕狀況，并以超聲波測(cè)厚儀測(cè)量儲(chǔ)罐壁厚，或以渦流法不拆保溫檢測(cè)壁厚損失，然后根據(jù)罐壁厚度變化情況分析罐壁腐蝕狀況。在線檢測(cè)與開罐檢測(cè)相比，具有快捷、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，是儲(chǔ)罐罐底檢測(cè)今后主流發(fā)展方向。

1.1.3 開罐檢測(cè)

開罐檢測(cè)也叫離線檢測(cè)，指停止儲(chǔ)罐正常生產(chǎn)后清理儲(chǔ)罐，進(jìn)入儲(chǔ)罐進(jìn)行漏磁掃描。漏磁檢測(cè)不僅可以檢測(cè)儲(chǔ)罐底板上表面的腐蝕缺陷，還可以檢測(cè)儲(chǔ)罐底板下表的腐蝕缺陷，具有很高的實(shí)用性，檢測(cè)效果也很好。也可以根據(jù)聲發(fā)射檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行定點(diǎn)漏磁檢測(cè)。

1.2 主要檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

（1）《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50341―2014。

（2）《無損檢測(cè) 常壓金屬儲(chǔ)罐聲發(fā)射檢測(cè)及評(píng)價(jià)方法》JB/T 10764―2007。

（3）《無損檢測(cè) 常壓金屬儲(chǔ)罐漏磁檢測(cè)方法》JB/T 10765―-2007。

（4）《立式圓筒形鋼制焊接油罐操作維護(hù)修理規(guī)程》SY/T 5921―2011。

（5）  《油罐的檢驗(yàn)、修理、改建及翻建》SY/T 6620―2014（采用標(biāo)準(zhǔn)API653―2009）。

（6）《立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐施工規(guī)范》GB 50128―2014。

1.3 檢測(cè)內(nèi)容

儲(chǔ)罐檢測(cè)內(nèi)容一般包括：儲(chǔ)罐外部宏觀檢測(cè)、罐壁測(cè)厚、罐頂測(cè)厚、儲(chǔ)罐底板腐蝕狀況檢測(cè)、垂直度檢測(cè)、基礎(chǔ)沉降評(píng)估、基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)（RBI）等。

1.4 檢測(cè)周期

參考《立式圓筒形鋼制焊接油罐操作維護(hù)修理規(guī)程》（SY/T 5921―2011） “儲(chǔ)罐的檢測(cè)評(píng)價(jià)一般在修理周期（一般為5~7年，新建油罐第一次修理周期不宜超過10年）到達(dá)前一年內(nèi)進(jìn)行；對(duì)于延長修理周期的油罐宜每年進(jìn)行一次檢測(cè)評(píng)價(jià)”。

2 案例分析

2.1儲(chǔ)罐基本情況介紹

某公司典型儲(chǔ)罐（建設(shè)時(shí)間最早、儲(chǔ)罐容積最大）A101，為拱頂罐，建于1994年，材質(zhì)A3F、A3鋼板，直徑28 m，罐壁高度17.32m，公稱容積10000m3.每層罐壁板厚度從底到高依次為18、16、14、12、10、8、8、6、6、6 mm，罐底中幅板厚度8 mm，罐底邊緣板厚度12 mm，罐頂板厚度6 mm，儲(chǔ)存介質(zhì)為柴油。

2.2 儲(chǔ)罐外部宏觀檢查

2016年2月26日進(jìn)行了儲(chǔ)罐外觀宏觀檢查，主要有混泥土環(huán)墻、瀝青層、浸油碎石或砂墊層、現(xiàn)場(chǎng)排水、雜物堆放等基礎(chǔ)檢測(cè)；外部腐蝕情況、罐底與基礎(chǔ)之間的密封情況、罐壁附件等罐壁檢測(cè)；頂板內(nèi)部腐蝕、頂板外部腐蝕、頂板排水、罐頂絕熱層等罐頂檢測(cè)；取樣口、液位高度指示、固定頂支撐平臺(tái)、罐頂緊急排放口、防雷靜電接地等儲(chǔ)罐安全附件檢測(cè)。檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)異常問題，檢驗(yàn)結(jié)論是繼續(xù)使用。

2.3 儲(chǔ)罐變形檢測(cè)

2.3.1 儲(chǔ)罐罐體垂直度檢測(cè)

2017年8月24日進(jìn)行了垂直度檢測(cè)，利用MS05型全站儀自由設(shè)站測(cè)量罐體同一垂線頂部及底部的水平距離，觀測(cè)方向?yàn)闁|西、北南、西北、南北四個(gè)方向。以測(cè)量儲(chǔ)罐頂部和底部的距離計(jì)算罐體頂部檢測(cè)點(diǎn)相對(duì)于罐體底部檢測(cè)點(diǎn)的傾斜方向，結(jié)果見表1。檢測(cè)結(jié)果符合《油罐的檢驗(yàn)、修理、改建及翻建》（SY/T 6620―2014） 10.5.2.1 “罐壁頂部相對(duì)于罐壁底部的不垂直度不應(yīng)超過油罐總高度的1%，但最大為127mm”。

2.3.2 儲(chǔ)罐沉降觀測(cè)

2017年8月24日進(jìn)行了沉降觀測(cè)，采用間視測(cè)量的方法。沿罐壁四周原12個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)（采用L型固定沉降標(biāo)志），以有關(guān)工作基點(diǎn)為后視點(diǎn)，計(jì)算各沉降點(diǎn)高程。本次沉降觀測(cè)結(jié)果與上年度結(jié)果基本一致。

2.4 基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)（RBI）

常壓儲(chǔ)罐基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)（RBI），依據(jù)《常壓儲(chǔ)罐基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)及評(píng)價(jià)》（GB/T 30578―2014）進(jìn)行，對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行損傷機(jī)理分析和風(fēng)險(xiǎn)的定量計(jì)算，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)大小以及檢驗(yàn)的有效性確定儲(chǔ)罐的檢驗(yàn)策略（包括檢驗(yàn)類型、檢測(cè)方法、檢測(cè)部位和下次檢驗(yàn)時(shí)間）。2016年3月28日進(jìn)行了RBI檢驗(yàn)（）,形成了《常壓儲(chǔ)罐風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告》主要內(nèi)容如下。

2.4.1 儲(chǔ)罐管理系統(tǒng)評(píng)價(jià)

對(duì)公司管理決策層、運(yùn)行、維護(hù)、檢驗(yàn)檢測(cè)、教育培訓(xùn)、設(shè)計(jì)、承包商等部位或單位，開展問卷調(diào)查或面談，依據(jù)安全生產(chǎn)責(zé)任制、工藝安全信息、工藝危害性分析、安全檢查、變更管理、操作規(guī)程、安全作業(yè)、人員培訓(xùn)、檢驗(yàn)和維護(hù)、投用前的安全檢查、應(yīng)急措施、事故調(diào)查、承包商管理、安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)評(píng)價(jià)等14項(xiàng)調(diào)查內(nèi)容對(duì)企業(yè)管理系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，通過發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)罐管理系統(tǒng)缺陷，指導(dǎo)企業(yè)改進(jìn)和加強(qiáng)儲(chǔ)罐管理工作，全面提高儲(chǔ)罐管理水平和技術(shù)水平。

2.4.2 儲(chǔ)罐平均失效概率

以《無損檢測(cè) 常壓金屬儲(chǔ)罐聲發(fā)射檢測(cè)及評(píng)價(jià)方法》（JB/T 10764-2007 ）規(guī)定，按表2選取常壓儲(chǔ)罐底板和壁板的平均失效概率為小、中、大3種泄漏孔和破裂共4種損壞形式出現(xiàn)的概率。

A101儲(chǔ)罐罐壁實(shí)際狀況不存在罐體破裂失效狀況可能性發(fā)生，因此在評(píng)估時(shí)，選擇小、中、大三種失效概率進(jìn)行計(jì)算，罐底板的平均失效概率為7.20×10-4，罐壁板的平均失效概率為10.01×10-5。

2.4.3 罐體損傷系數(shù)

儲(chǔ)罐損傷系數(shù)是與儲(chǔ)罐使用時(shí)間和檢驗(yàn)有效性（包括檢驗(yàn)次數(shù)）相關(guān)的函數(shù)，其計(jì)算通常考慮4種損傷因子：減薄損傷因子、外部損傷因子、應(yīng)力腐蝕開裂損傷因子、脆性斷裂損傷因子。A101儲(chǔ)罐主要用于儲(chǔ)存油品介質(zhì)，且工作溫度為常溫，因此不存在應(yīng)力腐蝕開裂損傷失效模式。

2.4.4 儲(chǔ)罐失效后果

柴油遇明火、高熱或與氧化劑接觸，有引燃爆炸的危險(xiǎn)，若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開裂和爆炸危險(xiǎn)。因此，報(bào)告對(duì)眼睛、身體、手部防護(hù)進(jìn)行了說明，并對(duì)泄漏應(yīng)急處理、急救措施、滅火方法及滅火劑、呼吸系統(tǒng)防護(hù)等方面進(jìn)行了詳細(xì)分析。

2.4.5 總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

A101儲(chǔ)罐的主要損傷機(jī)理為腐蝕減薄損傷，總體風(fēng)險(xiǎn)為低風(fēng)險(xiǎn)1。

2.5 在線檢測(cè)——聲發(fā)射檢測(cè)

2016年2月26日進(jìn)行了聲發(fā)射檢測(cè)，聲發(fā)射檢測(cè)液位宜在最高操作液位的85%～100%之間，若遇特殊情況，檢測(cè)液位應(yīng)至少高于傳感器安裝位置1 m以上。檢測(cè)前，關(guān)閉罐根閥并保持儲(chǔ)存介質(zhì)靜置2 h以上.檢測(cè)時(shí)，繼續(xù)關(guān)閉罐根閥及其它干擾源，如攪拌器、加熱設(shè)施、泵、施工機(jī)械等。采用聲發(fā)射檢測(cè)儀PAC SAMOS-48，檢測(cè)頻率20~100 kHz，檢測(cè)過程中周邊環(huán)境干擾因素滿足檢驗(yàn)要求。檢測(cè)厚，從罐底板的定位事件圖（圖2）上可以看出，罐底中心基本無定位事件，說明底板的腐蝕或定位較低，底板處于穩(wěn)定狀態(tài)。經(jīng)對(duì)噪聲信號(hào)濾波處理后，剩余聲發(fā)射事件數(shù)量基本消滅，排除罐底產(chǎn)生泄漏缺陷。依據(jù)《無損檢測(cè) 常壓金屬儲(chǔ)罐聲發(fā)射檢測(cè)及評(píng)價(jià)方法》（JB/T 10764-2007）將該罐底板評(píng)定為Ⅰ級(jí)（分Ⅰ-Ⅴ級(jí)，Ⅰ級(jí)為最低級(jí)別，表示少量腐蝕，不需要維修）。

圖2  儲(chǔ)罐底板聲發(fā)射檢測(cè)定位圖

2.6 在線檢測(cè)——儲(chǔ)罐罐體壁板和頂板厚度檢測(cè)

采用超聲波測(cè)厚儀TT100檢測(cè)罐體壁板厚度，檢測(cè)前先用砂輪打磨檢測(cè)點(diǎn)的罐體表面，在第一層沿罐體四周進(jìn)行測(cè)厚（儲(chǔ)罐介質(zhì)中的含水主要沉積在罐底，因此腐蝕缺陷主要集中在罐體第一層），其余點(diǎn)沿罐體扶梯進(jìn)行測(cè)厚。檢測(cè)結(jié)果最大腐蝕量為0.2 mm，符合《立式圓筒形鋼制焊接油罐操作維護(hù)修理規(guī)程》（SY/T 5921―2011）規(guī)定，不影響儲(chǔ)罐的安全使用。

同法檢測(cè)罐頂板厚度。檢測(cè)結(jié)果最大腐蝕量為0.1 mm，不存在厚度小于2.3 mm或有穿孔的現(xiàn)象，不需修補(bǔ)或更換。

2.7 漏磁檢測(cè)

圖3  罐底板漏磁檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)

2017年11月23日對(duì)儲(chǔ)罐底板進(jìn)行了漏磁檢測(cè)（圖 3），紅點(diǎn)處為底板表面發(fā)現(xiàn)腐蝕缺陷，共計(jì)13處（直徑5 mm，深度3 mm）（圖4），。根據(jù)漏磁檢測(cè)結(jié)果開展了儲(chǔ)罐底板缺陷點(diǎn)修復(fù)工作，修復(fù)前后對(duì)比見圖5。

圖4  罐底板漏磁檢測(cè)結(jié)果

圖5  修復(fù)前后對(duì)比

3 結(jié)束語

A101儲(chǔ)罐底板漏磁檢測(cè)結(jié)果表明罐底板腐蝕較輕，同時(shí)也驗(yàn)證了2016年開展的儲(chǔ)罐底板聲發(fā)射檢測(cè)、超聲波測(cè)厚檢測(cè)、基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)（RBI）結(jié)果比較真實(shí)、合理。

儲(chǔ)罐檢測(cè)是一個(gè)系統(tǒng)工程，還需完善儲(chǔ)罐檢查內(nèi)容，細(xì)化儲(chǔ)罐檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，使儲(chǔ)罐完整性管理標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。建議檢測(cè)報(bào)告應(yīng)明確下次檢測(cè)時(shí)間、檢測(cè)內(nèi)容、檢測(cè)方法，有助于儲(chǔ)罐管理者在本次檢測(cè)后開展具體的管理工作，同時(shí)加強(qiáng)儲(chǔ)罐信息的收集與分析，做到“一罐一檔”。

作者：劉凱，1983年生，男，工程師，碩士，主要從事油氣儲(chǔ)運(yùn)工程設(shè)計(jì)及工程項(xiàng)目管理。

《管道保護(hù)》2018年第3期（總第40期）