大型石油储罐检测周期确定方法研究

引言

储罐是石油石化行业重要基础设施。我国已掌握10×104m3和15×104m3大型浮顶储罐设计建设技术，并成为石油储备库主要储罐型式。大型储罐如发生油品泄漏事故可能造成严重环境污染和经济损失。储罐检测是确定腐蚀状态和减少风险隐患的可靠手段，通过分析储罐腐蚀规律，验证预测其工作性能和剩余寿命。储罐检测周期指从上一次检测距离储罐达到风险可接受标准的时间间隔，是储罐进行维修的重要依据。

根据工程经验或相似案例的特定时间周期可能造成储罐失修或过修。相比根据腐蚀速率、可靠性和极值分布理论等研究方法，提出基于风险的检验技术（Risk Based Inspection，RBI）的储罐检测周期，更适用于我国储罐实际情况。确定科学合理的检测周期，有利于减少检验维修费用、降低非计划性停产损失，有效预防储罐腐蚀穿孔泄漏事故，对于储罐安全、高效和经济运行具有重要意义。

1、国内外储罐检测标准规范

针对大型原油储罐检测周期，国内标准存在不一致、不统一的情形。行业标准SY/T 5921-2017规定油罐检测评价周期为5～8年，新建油罐第一次检测评价周期不宜超过10年。

行业标准SY/T 6620-2014《油罐的检验、修理、改建及翻建》等同采用美国石油学会标准APIStd653-2009，规定储罐检测周期分为外部检验、超声波厚度检验和内部检验三种类型，储罐检测对应内部检验情形。

（1）油罐外部检验周期应按照每5年和RCA/4N两者的较短期限，RCA指测量的罐壁壁厚与要求的最小壁厚之差；N指罐壁腐蚀速率；

（2）超声波厚度测量，如腐蚀速率未知，最大间隔时间为5年；如腐蚀速率已知，最大间隔时间是15年和RCA/2N两者的较短期限；

（3）内部检验指检测罐底板腐蚀和渗漏。新建储罐首次检验的周期不能超过10年，如储罐底板厚度大于8mm且有阴极保护加玻璃纤维加强衬里，首次检验周期可延长至12～15年；如储罐安装渗漏防护和探测系统，首次检验周期可延长至20～25年。

针对后续内部检验时间间隔，根据获取罐底板腐蚀速率和最小剩余厚度，最大时间间隔不超过20年，基于风险的检验评估（RBI），最大时间间隔不超过25年；如储罐安装渗漏防护和探测系统，基于风险的检验评估（RBI），最大时间间隔不超过30年。

欧洲工程材料应用协会标准EEMUA 规定，潮湿地区原油储罐检测周期最长为8年；在温暖干燥地区原油储罐检测周期最长为10年。

俄罗斯标准РД 153-39.4-056-2000 《干线输油管道运行技术规程》规定储罐设施附件专项检测每5年不少于1次；全面检测每10年1次，储罐超出预期使用期限或已进行大修的储罐检测周期分别为4年和8年。

加拿大Enbridge公司采用API std 653标准规定的储罐检测时间间隔，最长可达20年。

可以看出API标准规定储罐检测周期较长，在储罐状况良好、施加阴极保护和泄漏监测技术条件下，储罐检测周期超过20年。有学者认为，根据储罐实际安全状况确定检测周期，大部分情形可以延长；国内标准规定储罐检测周期较为保守，建议延长至8～10年。

2、储罐检测周期工程案例及做法

储罐检测涵盖壁板/底板进行超声波测厚、声发射和无损检测，以及储罐基础、焊缝、几何尺寸和附件设施检查。相对罐底板，罐壁板腐蚀相对轻微，罐底板油品渗漏风险远高于罐壁油品泄漏风险。储罐检测尽可能减少不必要的无效检测，检测重点是罐底板、边缘板、角焊缝和中央排水管等，储罐检测周期取决于罐底板使用寿命。

调研国内油库企业做法，根据储罐实际情况采用固定时间的定期检验，存在下列问题：

（1）缺乏科学依据储罐提前检测，或者针对无严重缺陷储罐开罐检测，耗时长、费用高；影响正常生产，造成不必要经济损失；

（2）储罐存在较大风险隐患不能及时检测，储罐含风险隐患超期运行；

（3）固定时间的定期检验方式未考虑失效后果影响；缺乏灵活性，未考虑油库企业管理水平差异化（管理水平较好可减少储罐失效概率）；

（4）固定时间的定期检验方式缺乏科学性，不能集中资源用于检测风险等级较高的储罐。

国内西部石油储备库容量250×104m3，设计储罐原油、柴油、汽油、航煤、燃料油储罐50多座，因储罐混掺中转频繁，储罐长期连续运行，未进行全面系统检测，针对原油储罐开展完整性检测评价，开展声发射在线检测和开罐无损检测，罐底板漏磁检测发现1处腐蚀深度超过设计厚度50%的缺陷，计算实际腐蚀速率进行风险评价，罐底板风险等级属于中风险（3C），罐壁板风险等级属于低风险（2B），风险评价预测储罐检测周期大于10年，最后综合油库实际状况和经济分析、风险可接受标准确定检测周期为9.6年。

3、储罐检测周期预测方法

国外推荐采用基于风险的检验技术（RBI）确定储罐内检测周期，根据API 581进行风险评价等级排序，采取针对性风险缓解措施，制定储罐整体检测策略。我国安全行业标准AQ 3053-2015《立式圆筒形钢制焊接储罐安全技术规程》提出基于RBI的储罐检测周期。

3.1 RBI风险评价原理及技术路线

RBI是应用于设备维修管理技术，基本思想是研究材料退化失效造成压力设备介质泄漏的风险，基于检测结果实施风险控制。RBI指出风险是时间的函数，表示为失效后果与失效概率的乘积。

Risk(t)=P_f (t).FC （1）

P_f (t)=g_f .D_f (t).F_MS （2）

式中Pf (t)为失效概率；FC为失效后果，指环境损失后果和经济损失后果，包括环境罚款、处置费、维修费和停产经济损失等；gf 指设备平均失效频率，通过设备历史统计数据得到；Df (t)为破坏因子，表征不同失效机理对设备的影响程度，储罐考虑腐蚀壁厚减薄和内衬损坏两种失效机理；FMS为管理因子，表示设备安全管理对风险影响。

基于RBI技术的储罐检测周期研究方法是根据检测结果和工程经验预估下次检测间隔，根据RBI技术计算下次检测时的风险值，与储罐可接受风险值比较，增加或减少检测间隔直至二者相等，即确定为储罐下次检测周期。RBI失效后果计算模型中只考虑油品泄漏风险，未考虑储罐火灾爆炸、人员中毒伤亡等后果类型，这类事故危害程度严重，因此应进一步研究储罐风险评价方法。

3.2 储罐可接受风险

储罐可接受风险水平是决定基于RBI技术的储罐检测周期的关键因素。如可接受风险值过高，储罐在高风险条件下运行，可能导致泄漏失效；可接受风险值过低，储罐检测周期过短，增加运行和检测成本。可接受风险值原则是保证储罐安全运行条件下尽可能延长储罐检测周期，可认为储罐可接受风险为储罐底板被腐蚀至最小允许厚度对应的风险值。

API Std653-2009规定储罐未安装渗漏防护和探测系统，罐底板最小允许厚度为2.54mm，如未安装渗漏防护和探测系统，罐底板最小允许厚度为1.27mm。调研国内储罐设计做法，取值2.54mm。以10×104m3和5×104m3储罐为例，储罐可接受风险值约为3.6×104。文献[A]指出大型常压储罐的最大可接受破坏因子取值300。

3.3 计算示例

某油库建有大型原油储罐38座，主要型式为10×104m3和5×104m3浮顶储罐，针对19座储罐进行开罐检测，罐底板进行100%漏磁检测。储罐可接受风险3.6×104，结论是除2#、5#和10#储罐检测周期为8年、11年和11年，其他储罐检测周期均大于12年，基于RBI技术预测储罐检测周期均大于8年，证明国内标准SY/T 5921规定的储罐检测周期较为保守。

4、结语

行业标准SY/T 5921-2017关于储罐内检测周期较为保守，会增加油库运行和维修成本。基于RBI技术是根据罐底板厚度、腐蚀速率、最小允许厚度和可接受风险确定储罐检测周期，该方法预测储罐检测周期较为合理、准确。建议采用基于RBI技术确定储罐检测周期，考虑储罐实际风险水平与企业风险可接受水平，综合分析风险等级及驱动机理、储罐运行历史、检测数量及有效性以及类似案例等，适当延迟储罐检测周期。

参考文献

[1] 邓霄, 白天阳, 崔宇翔. 含腐蚀缺陷管道剩余寿命预测方法评述[J]. 油气与新能源, 2021, 33(4): 28-32.

[2] 马伟平, 张帆, 房伟. 高钢级管道切割技术现状综述. 油气与新能源, 2022, 34(6): 77-81.

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