南京市锅炉压力容器检验研究院
摘要：结合常压储罐低失效可能性高后果严重性的风险特点，依据API 581方法本文给出了常压储罐的风险评价方法，分析其结构特点以及工艺数据，识别潜在风险，确定失效可能性等级。
关键词：常压储罐；风险评价；地震
风险评价是对事故发生的可能性及事故后果严重性分布定级，然后根据可能性后果和事故后果定出风险级别。RBI方法主要有定性、半定量和定量三种分析方法。定性方法简单易用，需要的资料较少，可以应用于工厂或车间、成套装置和单台设备三种范围；半定量方法比较简单，考虑的因素多于定性方法，通常应用于成套装置和单台设备两种范围；定量方法适用于装置单台设备的评估，考虑的因素较多，获得的结果也更准确，是目前国际上普遍采用的一种方法。
1 风险分析特点
与传统的检验方法和大检修计划相对比，RBI技术全面考虑了评价对象的经济性、安全性以及潜在的失效风险，根据不同设备的失效机理确定相应的检验计划。RBI风险分析对设备进行风险排序，确定较高风险设备，并可根据风险驱动因素提出有针对性的检验计划。
（1）失效机理
压力容器的失效机理包括腐蚀减薄、衬里损伤、外部损伤、应力腐蚀、高温氢腐蚀开裂、机械损伤、脆性破坏。对于常压储罐而言，由于其特殊的运行状态、可适用的失效机理也少于压力容器，常压储罐主要的失效机理包括腐蚀减薄和外部损伤。
（2）失效可能性的计算
根据API581的内容，风险评估的可能性计算受到通用失效频率、安全管理因子和损伤因子三者共同影响，压力容器风险评估时可能性计算的损伤因子包括减薄因子、内衬因子、外部损伤因子、应力腐蚀开裂因子、高温氢蚀因子、脆性断裂因子等；而在进行常压储罐失效可能性计算时损伤因子中主要以减薄因子为主，同时包含其它可适用失效机理的损伤因子。
（3）失效后果分析
对于压力容器失效后果可以通过Level 1和Level 2两种分析方法来计算，且可以用影响区域和经济损失两种方式衡量计算结果；分析常压储罐失效产生的后果时，仅能用Level 1后果分析方法中经济损失的方式来衡量。
2 储罐设备风险分析
储罐的风险分析技术是保证常压储罐完整性运行的重要措施之一。与压力容器的风险分析不同，常压储罐的风险特点为失效可能性小、失效后果大，因此常压储罐的风险分析在工厂的实际管理中也不可忽视。将常压储罐的风险分析与定期检验技术相结合，不但可以有效的降低储罐的风险，还可以为装置的生产运行节约大量的成本。
（1）可能性分析的目的是估计进行风险分析以前失效发生的可能性。若某一事件频繁发生，则最好使用历史数据来估计该事件发生的可能性。在RBI分析中
失效可能性是由同类设备失效频率、损伤因子和管理因子来决定的。如下式：
其中同类设备失效频率通过对石化行业中大量不同服役年限的储罐发生泄漏、破裂失效事件的调查统计得出的，分别得出底板和壁板在泄漏和破裂两种失效情况下的失效频率；安全管理因子是由工厂对装置完整性管理的影响确定的；损伤因子是基于储罐使用年限、腐蚀速率、底板或壁板的原始壁厚、检验的次数和检验有效性而确定的。
同类设备失效频率的系数调整（损伤因子和安全管理因子）反应了装置中失效机理和可靠性管理的不同。损伤因子通过损伤有效性、敏感性及发展速率的基础上调整同类设备失效频率，同时还涉及了历史检验数据；安全管理因子调整了工厂安全管理系统在装置完整性管理方面的影响。损伤因子应用于有具体失效机理的设备或组件，管理因子应用于所有装置中的组件；且在整个装置范围内各储罐的管理因子是相同的，管理因子不会影响装置内风险分析等级的分布。如损伤因子或安全管理因子大于1，则失效的可能性会增大；相反小于1时失效可能性会减小。上述两个调整因子通常为正值。由式2-1可知，可能性是随时间变化的函数，且失效可能性随着损伤因子的变化而随时间变化。因此API581按表2-1方式规定了可能性等级的划分。
3 检验方法及实施
储罐的完整性检验主要采用例行检查、在线检验（不开罐）和开罐检验三种方式。根据风险分析中的风险等级排序的结果，对于风险等级较高的储罐，应通过在线检验或开罐检验，及时掌握储罐的实际使用情况；对于风险等级较低的储罐，进行宏观检验，排查可能引起储罐失效的隐患。
较高风险储罐不开罐检测结果如发现储罐的完整性较差，根据装置的实际情况，对于能够停车并允许被打开的储罐，则应进行开罐后的全面检验。
采用停车的开罐检测，即采用漏磁的方法对罐底板进行全部扫查，辅以其他的常规检测手段。主要工作内容见图3-1。另外，在检测过程中如发现储罐变形严重或有裂纹等较危险情况存在，还需进行应力分析和断裂力学评定等。
4 缺陷成因分析
常见的储罐失效形式主要有外壁腐蚀、罐体局部腐蚀、底板产品侧腐蚀、底板冲蚀以及底板土壤侧腐蚀。
原始制造缺陷：检测出的原始制造缺陷主要包括机械损伤、焊缝未焊满等，该类缺陷是由于储罐在制造安装过程中板材表面质量控制不严，焊接技术不过关，焊缝抽检比例不足造成的。
使用缺陷：检测出的使用缺陷包括点腐蚀凹坑、进料口附近冲蚀、罐底板及罐壁产品侧腐蚀、裂纹等。这些缺陷是在储罐使用过程中，介质液位波动处由于液面上下含氧量不同，可形成氧浓差电池而造成腐蚀，还可因液位波动处干湿状况频繁交替导致沉淀物的积聚而形成垢下腐蚀。储罐底板介质侧的腐蚀主要来自于罐内沉积水造成的电化学腐蚀。积水中的硫化物、氯化物、氧等物质与金属发生反应，具有较强的腐蚀作用。在物料注入部位，由于流体的冲刷，可能形成局部的冲蚀。
5 结束语
通过本文的研究将风险分析方法应用到常压储罐的安全评价中，旨在寻求常压储罐的定量风险评价方法，并通过风险分析为企业决策者提供依据。
参考文献：
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论文作者:丁万龙
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/3
标签：因子论文; 储罐论文; 风险论文; 损伤论文; 可能性论文; 底板论文; 方法论文; 《防护工程》2019年12期论文;