大型常压储罐在用检验技术与策略分析

李赵 付红栓

上海市特种设备监督检验技术研究院 上海 200062

摘要：本文从大型常压储罐的基本概念入手，分析了常压储罐的两个主要失效因素，一是基本失效概率，二是罐体损坏因子，并对储罐底板和壁板失效的可能性进行了分析，讨论了储罐失效的各种后果，探究了大型常压储罐在用检验技术与策略。

关键词：大型常压储罐；在用；检验

引言

目前，我国城镇化进程进入快速发展期，城镇人口快速增长。随之而来的是私家车数量的增加，城市石油供应的压力与10年前相比发生了巨大变化。 此后，私家车数量增加，城市石油供应压力与10年前相比也发生了翻天覆地的变化，石油石化行业安全有序推进是人类社会发展的关键，本文探讨石油化工行业常用的大型常压储罐在用检验技术与策略。

一 大型常压储罐群

首先探讨大型常压储罐群的概念。在日常化工产业中，储罐一般用于储存液态原料，尤其是在石油化工、交通运输等行业，这些隐形灌装设施是支撑日常生活的基础设施。然而，因为石油和其他化工原料往往具有易燃、易爆和腐蚀性，所以大型常压储罐群最终成为高风险的特殊储存设施。

现在使用的存储罐种类很多，其中常见的有球形、圆柱形和立式储罐，立式储罐是目前最常用的储存设备。立式储罐一般有三种形式，一种是固定顶，另一种是内部悬浮顶，还有一种是外部悬浮顶。储罐的容量可大可小，在我国，100m³以上的固定顶储罐和1万m³以上的浮顶储罐定义为大容量储罐，100m³以下的储罐定义为小型储罐，通常为卧式储罐。目前我国广泛使用大型储罐，一般容量100m³至10万m³，个别特大型储罐可达20万m³。增加储罐的尺寸也意味着增加储罐本身四壁的厚度，一般边缘板比底板厚1mm-2mm，壁板本身的厚度也从底部到顶部减小，最小厚度为4 mm，最大通常为40mm。储罐按材质还可以分为含碳钢、不锈钢和铝合金材质，罐体材料的选择主要取决于它所储存的液体，除了通常用于特殊的化学试剂的铝合金材料外，其他类型的材料也广泛用于储罐的主体。

基于风险的检验（RBI）技术可以通过科学的评估对储罐群的风险进行分类，鉴于当前可接受的风险水平，区分储罐群中的高风险和低风险要素，并提出提高检查和控制效率，降低成本，同时提高设备安全性和可靠性的检查策略。现在，美国石油协会（API）于2008年发布了API 581第二版，提出了常压储罐风险评估方法，挪威船级社（DNV）开发了常压储罐风险评估AST RBI软件，此外，英国焊接学会（TWI）开发了ISETM RISK评估软件，专门用于储罐评估。

二 储罐失效可能性分析

在我国使用常压储罐时，储存设备失效是影响储罐安全的最重要因素之一。常压储罐的失效通常由两个因素决定，一个是失效的基本概率，另一个是储罐的损坏因子。基本失效率是作为一个统计数据计算出来的，该统计数据在统计中表示设备失效的概率，而不是作为可以表示单个储罐发生失效的概率的数据。

假设通用失效频率服从对数正态分布，误差幅度在3%~10%之间，其数值取决于对应的开孔尺寸大小。与通用失效频率估计群体储藏罐不同，损伤因子是个体的单位失效的检验，可以反映多方面的数据，比如单个储罐的使用时间、损伤百分比和可用性。缺点是损伤因子不能直接反映使用一个储罐的实际风险效率，而只能反映对单个储罐的重视程度。

2.1 储罐底板失效可能性分析

2.1.1 储罐底部板与介质接触的部位

在油料罐的日常储存中，储罐内部的底部和储罐外部与地面接触的地方经常有腐蚀部位，由于水平方向的不平衡，液体往往会在这两个位置积聚，造成储罐使用后罐体的持续性腐蚀，积年累月后管壁会变薄，导致罐体在正常运行条件下受力不均，变薄的区域将在结构上进一步受损，造成安全隐患。根据最近的研究发现，储罐内的腐蚀速率主要取决于储罐内存储液体的化学性质、储罐内有无水以及储存温度；影响储罐外表面腐蚀速率的主要因素是储罐接触土壤的 pH 值、外部气候条件、储罐底外表面选择的材料和是否还有积水等。

2.1.2 储罐底部板

储罐底部腐蚀率的计算通常基于归纳和总结日常使用中收集的数据。如果计算过程中发现数据有明显误差，则应使用理论值进行计算，即以基本腐蚀速率为依据计算，同时可根据板底的具体材料、所盛放的液体、使用年限等因素进行调整。

2.2 储罐壁板失效可能性分析

如上所述，储罐的失效主要发生在壁板和底板两个部分，壁板损伤因素的确定与底板类似，此处不再赘述，一切由参数ar/t、检验次数以及检验有效性决定。综合所有参数可以得到损伤因子，最后通过修正系数得到实际的损伤因子。

三 大型常压储罐在用检验

在石油化工行业，对大型的储藏设备进行检查的常用方法主要有两种：一方面，从使用时间定期检查，另一方面，在情况允许的情况下对大型储罐进行抽样检验。这两种看似合理的检验方式，其实也存在着严重的安全隐患，一方面，常规检测方法无法应对突发的安全威胁，另一方面，抽样检验也存在测试力度不足的风险和潜在的安全风险。

3.1 数据采集

数据采集是RBI分析过程中最耗费时间人力资源的环节，通常来讲，这部分工作占RBI项目总工作量的60%~70%。 缺乏统一的数据采集原则会导致大量时间损失，并直接影响风险分析的结果。

3.2 数据采集的内容

一是设计及竣工文件，包括储罐清单、储罐总布置图、储罐底板及壁板图、竣工验收文件等;二是工艺数据，主要包括储罐的工作温度、工作环境、环境样品的化学分析报告等；三是检查维护数据，包括以往的检查计划、维护检查报告等； 四是操作资料，包括操作程序和运行操作记录；五是财务数据，环境破坏和业务中断成本，安装区域的平均设备成本等，该数据主要用于计算失效的后果。

结束语

基于风险的检验方法，为研究风险分布不均和传统检验方法的不足，以大量的历史经验数据和科学理论模型为基础，提出了一种风险分布的区分方法，从风险的二元性出发，分析失效的可能性和后果，最后各种设备的状态风险以风险矩阵的形式直观地体现出来。为合理配置资源、提高设备安全性、实现安全与经济相结合提供了一种科学高效的方法。希望本文的分析能够对实际工作有所帮助。参考文献

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