尹燕尼
中国石化胜利油田分公司石油化工总厂 山东东营 257000
摘要：石油储罐的定期检测不是基于风险评估，往往存在过检或欠检的情况，检修的成本和效果难以平衡。本文根据API RP 580及石油储罐泄漏风险的一般规律探讨基于风险的检测技术（RBI）在石油储罐泄漏风险管理中的应用，介绍了RBI的特点和基本流程，通过对比分析现有各种罐底检测技术的特点，推荐采用声发射在线检测技术为主，漏磁或其他开罐检测技术为辅的检测方案。基于储罐检修的费用构成，推荐采用的“重点监控、全面检修”的原则，从而降低泄漏风险的同时减少储罐全生命周期的管理成本。
关键词：RBI，石油储罐，罐底泄漏，风险管理，检修
随着石油石化行业的快速发展，我国石油储罐的数量和规格均迅速增长。因为石油介质一般易燃、易爆、有毒，一旦发生泄漏、火灾等事故，往往会造成生命财产损失、环境污染等严重后果，因此石油储罐的风险评价和风险管理尤为重要。又由于各个储罐建设质量、投用年限、介质特性、运行参数、环境条件等各不相同，因而其风险等级各不相同，定期检测时如无视各储罐实际情况而采取大而化之的检修手段，可能会存在检测方法和检测时机不合理，检测程度与实际需要不匹配等情况，在检修成本和运行安全之间较难取得平衡。
1.石油储罐泄漏风险点分析
石油产品成分复杂，往往含有水、硫化物、氯离子、酸性物质、细菌等腐蚀因素，石油储罐在罐底、罐壁、罐顶均存在腐蚀现象。对于长期运行的储罐，水、泥砂等一般深淀于罐底，加之土壤侧的腐蚀，罐底板的腐蚀速度更快，且泄漏后难以发现、不易堵漏，储罐底板腐蚀已经成为影响储罐安全的重大危害[1]，因此罐底腐蚀是决定储罐泄漏风险等级和检修周期的重要因素。本文着重以罐底板的泄漏作为分析对象探讨RBI（基于风险的检测技术）在石油储罐泄漏风险管理中的应用。
2.常规检测与RBI的对比
现阶段，SY/T 5921[2]和SY/T 6620[3]是我国钢制储罐检修的两个主要标准，这两个标准均对新建油罐的首次检修时机和随后的检修周期做了规定，通过对罐底、罐壁、罐顶、附件等的检测发现风险并予以修复。一般说来，原油储罐进行一次内部检测需要几万至上百万元，倒罐、清洗、检测等可能达到几周甚至数月。据不完全统计，开罐检修的储罐中一般仅有9%的罐确实发生了严重的腐蚀或泄漏，需要及时检测和修复[4]。另外，检修期内发生泄漏的储罐也不在少数。
RBI技术首先筛选设备面临的损伤机理（如腐蚀减薄、应力开裂、机械损伤、操作失误等），进一步分析每个损伤机理的失效概率和失效后果，并将失效概率和失效后果绘入风险矩阵或风险图，通过对风险进行排序，设计合理的检测策略来提高设备的安全性和可靠性，同时降低检修成本。
3.储罐泄漏风险管理流程
基于RBI的石油储罐泄漏风险管理遵循API RP 580 [5]，它是一个系统的评估过程，包括失效概率评估，也包括失效后果评估等。制定RBI风险管理计划的基本元素和流程见图1所示，RBI风险管理的过程是一个闭环迭代回路，过程中应对各环节的信息进行完备的记录。
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3.1信息管理
RBI流程的实施是以数据和信息收集为起点，因此信息的准确性和完整性至关重要。对于基于RBI的石油储罐泄漏风险管理，需要收集的信息通常包括以下内容：
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RBI风险评估可以分为定性分析、半定量分析和定量分析三种，不同的评估方法对数据和信息的要求也不一样，为了提高风险评估的准确性，应尽量提高信息的完整性和准确性。
3.2评估失效概率
在考虑储罐泄漏风险时一般从以下两个方面入手：⑴在操作条件和环境条件下材料性能的退化，如钢板的腐蚀速率；⑵检测手段的有效性，即针对各种失效模式选择何种检测手段来评价和监控设备风险。对于储罐群或运行工况近似的储罐，如其所用材质、运行工况等较为相似则可以根据其中部分储罐的检修记录计算一般腐蚀速率，再结合各罐的实际情况考虑其破坏因子和管理因子的影响，用于估算其泄漏风险，这不仅减少了检测成本还可以提高风险评估数据的可靠性。
3.3评估失效后果
储罐的失效后果通常只考虑泄漏或破裂造成的经济后果，不考虑燃烧、爆炸和中毒后果。失效后果包括直接经济损失和间接经济损失（如环境损失等），由设备维修费用、停产损失费用、环境清理费、环境处罚费等组成。API 581[6]详细说明了失效后果的计算方法，并估算出石油储罐泄漏的经济损失约为40,000$~80,000$。
3.4风险评估
风险评估是对风险进行计算和排序，并与可接受风险的临界值进行对比，以便根据风险等级制定相适应的检测策略。风险评估通常有两种方法：数值法和矩阵法。如果3.2和3.3节中的失效概率和失效后果均为定量评价，则可以用“风险=失效概率×失效后果”得到某一时间的风险值，如果该值超过临界值则需要采取相应的措施，如提高检测频率、增大检测范围、选择更高级的检测手段等；如果3.2和3.3节中的失效概率和失效后果为定性分析或半定量分析，则可用风险矩阵进行风险评估，如图2所示，不同颜色代表不同的风险程度，红色为高风险区域，需要通过加强检修来控制设备风险。
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3.5风险检测与风险消减
检测不能直接缓解或消除风险，但是检测可以监测各损伤机理，并预测损伤何时会达到临界值。检测手段的适用性与风险评估的准确性是直接相关的，检测手段越有效，不确定因素就越少，风险管理就越可靠。
检测手段的选择应兼顾准确性和经济性，表1列出了部分常用的罐底板腐蚀缺陷检测方法。目前国际上唯一普遍认可的罐底在线检测方法为声发射技术，其检测费用是漏磁等常规罐底检测方法的1/10以下[7]，我国也编制了JB/T 10764《无损检测 常压金属储罐声发射检测及评价方法》[8]用于指导常压储罐声发射检测和评价。如需开罐检查则推荐采用漏磁检测技术等定量评价方法，为检修方案的编制提供依据。对于罐底泄漏风险而言，最常用的风险消减方法是修补或更换罐底板，另外，还可以通过改变储存介质、改变运行参数（如温度）等。
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腐蚀是时刻发生的，因此泄漏风险是时间的函数，随时间的延续而持续增长。检修能够消减风险而不能消除风险，因此仍然需要继续对风险进行评估，特别是储罐的损伤机理发生变化（如介质变化）、RBI的前提条件发生变化（如检修费用大幅波动、环境保护要求变化等）。通过检测和检修可以获得该石油储罐相关部位的腐蚀速率，将腐蚀速率和检修方案等数据录入RBI再评估流程，进而可以估算该检修方案下的检修周期，反之，检修周期的预估也可以用于指导检修方案的选择。
4.储罐检修原则
如前文所述，石油储罐的罐底往往是最容易出现腐蚀泄漏的部位，当罐底的泄漏风险达到临界值时应该采取清罐检测的方法来评估风险并采取相应修补措施，而此时，罐壁、罐顶、盘梯等必然也已经出现不同程度的腐蚀。对于石油储罐而言，拆除保温、清罐等辅助性工作的费用较高、工期较长，所以储罐的开罐检修应遵循“重点监控、全面检修”的原则，即在罐底发现泄漏风险时，也对罐壁、罐顶和附件也做一定的检测和修补，确保各部件均能满足检修周期的要求，避免头痛医头脚痛医脚。
5.结论
⑴石油储罐在长期运行之后，水、泥砂等腐蚀性介质会沉淀到罐底，形成腐蚀环境，加之罐底还要承受土壤侧的腐蚀，所以罐底的腐蚀情况往往比较罐壁和罐顶更为严重，是石油储罐泄漏风险的重点监测部位。
⑵石油储罐RBI泄漏风险管理通过评估失效概率和失效后果判断风险的严重程度，进而制定适宜的检测和维修方案，既控制了储罐泄漏的风险水平，又降低储罐检测的成本。
⑶石油储罐泄漏风险符合木桶定律，罐底、罐壁、罐顶、附件的失效都会导致泄漏事故的发生，因此储罐检修应遵循“重点监控、全面检修”的原则。
⑷基于RBI的石油储罐泄漏风险管理的可靠性是以数据和信息收集为基础的，数据的准确性直接关系到风险评估的准确性，而最可靠的数据来源于储罐（或储罐群）实际的运行检修数据，所以做好设备的运行记录至关重要。
参考文献
[1] 赵彦修,邢述,王十,等.漏磁技术在常压储罐检测中的应用[J].无损检测, 2015, 37(2): 52-55.
[2] 国家能源局.立式圆筒形钢制焊接油罐操作维护修理规范:SY/T 5921-2017[S].北京：石油工业出版社，2017.
[3] 国家能源局.油罐的检验、修理、改建及翻建:SY/T 6620-2014[S].北京：石油工业出版社，2015.
[4] Kwon Jeong Rock, Lyn Geun Jun , Lee Tae Hee , etal. Acoustic emission Testing of repaired storage tank[J]. International Journal of pressure Vessels and Piping, 2001, (78): 373-378
[5] American Petroleum Institute. Risk-Based Inspection: API RP 580-2016[S]. Washington, D.C.: API Publishing Services, 2016.
[6] American Petroleum Institute. Risk-Based Inspection Base Resource Document: API RP 581-2016[S]. Washington, D.C.: API Publishing Services, 2016.
[7] 李一博,孙立瑛,靳世久，等.大型常压储罐底板的声发射在线检测[J].天津大学学报，2008,41(1): 11-16.
[8] 中华人民共和国国家发展和改革委员会.无损检测 常压金属储罐声发射检测及评价方法:JB/T 10764-2007.北京：机械工业出版社，2008.
[9] 刘志平.基于有限元分析的储罐底板磁性检测与评价方法研究[D].华中科技大学,2003.
作者简介:尹燕尼，女，2012年毕业于中国石油大学（华东）动力工程及工程热物理专业，硕士研究生，现就职于胜利油田石油化工总厂，主管师。
Oil Storage Tank Leak Risk Management and Maintenance Principle
摘要：石油储罐的定期检测不是基于风险评估，往往存在过检或欠检的情况，检修的成本和效果难以平衡。本文根据API RP 580及石油储罐泄漏风险的一般规律探讨基于风险的检测技术（RBI）在石油储罐泄漏风险管理中的应用，介绍了RBI的特点和基本流程，通过对比分析现有各种罐底检测技术的特点，推荐采用声发射在线检测技术为主，漏磁或其他开罐检测技术为辅的检测方案。基于储罐检修的费用构成，推荐采用的“重点监控、全面检修”的原则，从而降低泄漏风险的同时减少储罐全生命周期的管理成本。
Abstract: As the periodic inspection is not based on risk assessment, so those inspections are normally too much or too little, and can hardly balance the cost and effect. This article studied the leak risk management of oil storage tank based on API RP 580 and leak regulation, and introduced the characteristics and main process of RBI. Compared several tank bottom inspecting method, and suggest to use acoustic emission testing as the main method and use Magnetic flux or others as auxiliary methods. Analyzed the components of inspection cost, suggest to comply with the principle of Key Point Monitoring and Overall Maintenances to reduce the leak risk and management cost.
Keywords: RBI, Oil Storage Tank, Tank Bottom Leak, Risk Management, Maintenance