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大型常压储罐群基于风险的检验及大修周期研究

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成果主要完成人

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项目概况

随着我国对石油、天然气等战略能源储备的重视程度日益提高,我国油气储备规模大幅度提高。据国家能源局官方数据显示,截止2017年中,我国已建成舟山、舟山扩建、镇海、大连、黄岛、独山子、兰州、天津及黄岛国家石油储备洞库共9个国家石油储备基地,我国大型原油储罐规模近千台

纵观国内传统大型原油储罐的安全保障工作,其检验工作主要以定期检验为主。以大型原油储罐为例,国内标准对于修理周期要求各异,SYT 5921-2011《立式圆筒形钢制焊接油罐操作维护修理规范》要求油罐的检验周期一般为5-7年,新建油罐第一次修理周期不宜超过10年。SHS 01012-2004《常压立式圆筒形钢制焊接储罐维护检修规程》要求储罐的检修周期一般为3-6年。AQ 3053-2015《立式圆筒形钢制焊接储罐安全技术规程》建议大型储罐定检周期不得超过4年。但由于战略能源储备储罐数量较大、单台储罐开罐检验周期长,在当前传统要求检验周期内完成全部开罐检验工作难度巨大,大型常压储罐安全保障面临实际检验困难。同时,已开罐检验的大型原油储罐检验结果显示,储罐腐蚀情况虽然有所差异,但并未对其安全运行产生实质影响,传统的检验方式对所有储罐采用单一定期开罐检验的模式,造成了管理和检验资源的巨大浪费

自2001年以来,石油化工领域石化装置的检验检测工作陆续引入了基于风险的检验(Risk Based Inspection,简称RBI)概念,该项技术在国内外石油、化工等生产企业取得了较好的推广应用。但对于以大型钢制储罐为代表的油气储备设施,由于其损伤机理、失效形式、设备损伤因子和失效后果均与石化装置特种设备存在较大差异,国内外大型原油储罐开展基于风险的检验理论和方法研究还相对不足,既没有相关成熟的标准,又没有大规模成熟开展储备库基于风险的检验成功应用案例,对于大型常压储罐(群)何时、采用何种方式进行检验,尚无系统性的相关研究。因此,开展相关技术方法和理论研究,并进行应用示范显得尤为迫切和重要

本项目给出的大型常压储罐基于风险的检验方法和大检修周期研究成果,其内涵是一种基于风险评估、在线检测、开罐验证、评估修正方法的全面系统、动态科学的检验方法。通过分别开展(一)原油储运设施损伤模式和失效机理识别研究;(二)基于声发射等在线检测结果修正的储罐风险分析研究;(三)基于风险的检验策略研究;(四)基于风险的检验策略实施及风险再验证;(五)基于风险分析与检验验证数据的原油储备基地检修周期研究等,最终实现大型常压储罐(群)检验周期的合理选择和检验策略的科学实施。项目创新点和借鉴之处在于

首先,该创新成果全面分析大型原油储罐(群)潜在的损伤机理、失效模式、失效可能性及其失效后果,应用风险理念,将罐区中所有的设备按风险水平进行排序,根据设备风险水平、损伤机理和失效模式确定相应的检验策略(包括有针对性的检验类型、检验方法、检验部位和检验时间),将主要资源集中在高风险的设备,注重经济性与安全性的统一,在大幅提高设备的安全性和可靠性的前提下降低检验维修成本

其次,该创新成果在行业内首次结合声发射等在线检测数据对风险评估结果开展修正研究,通过引入声发射检测损伤因子影响系数,考虑在线检测结果对风险评估分析结果的影响,进一步通过储罐开罐检验验证声发射检测结果的准确性和风险评估一致性,为制定科学的储备库检修计划提供技术支撑

第三,该创新成果采用动态调整、往复修正的检验评估模式,大幅延长了储罐首次检验检修周期。依托不同批次储罐开罐检验结果,不断修正腐蚀速率、涂层状况等影响评估结果的关键参数,最终给出基于风险评估和开罐验证的大型原油储罐建议开罐周期,在积累了我国石油储备基地大型原油储罐检验检测的一手宝贵数据的同时,确定合理的储罐大检修实施方案,对于提升我国能源储备设施安全保障水平、提升经济和社会效益具有积极意义

本创新成果应用以来,得到了成果各应用示范单位的一致肯定,尤其是对于成果应用单位在管理水平提升、检验成本控制、生态环境保护等方面产生了积极作用。管理水平提升方面,本创新成果的实施应用,为原油储备基地管理人员提供了一种既考虑检验成本投入的经济性,又满足大型常压储罐(群)检验检测等安全保障需求的设备完整性管理方法。经济效益方面,通过合理延长储罐检验周期,将传统储罐首次检验周期不超10年在风险评估基础上延长至11年-19年不等。按每台十万立方米原油储罐开罐检测、停产损失等费用600万计算,单台十万立储罐年均检验费用由每年60万元减少至30万元。按国家原油储备规模400台十万立方米大型常压储罐,随着创新成果的全国应用,预计每一检验周期最少可节约检验成本12亿元,(计算公式:(60-30)万元/台/年*400台*15年=18亿元),当前已经实施本创新成果的企业已节约检验成本7180万元(见主报告附件企业应用证明)。随着本项目创新创业成果的全国范围推广应用,可累计节约战略能源管理企业相关成本数十亿元,经济效益显著,推广应用前景广阔。社会效益方面,本创新成果给出的基于风险的检验技术理论和方法体系,已经初步形成了《常压储罐基于风险的检验》、《常压储罐完整性管理》等相关标准和科研成果,对于推动科技成果共享应用、引领行业发展成效明显。生态效益方面,随着本创新成果的进一步应用实施,可以减少储罐安全生产事故、降低由储罐检修带来的油气挥发污染、油泥污染等破坏生态环境时间的发生,同时综合环境、水文、气象等生态因素,提升风险防控能力,生态效益显著

本创新成果可广泛推广应用于大型危化品仓储基地、石化企业商业储备库、油气储运基础设施、国家粮油储备库等涉及储罐完整性管理、检验检测、安全保障的各个领域,为提升相关企业安全保障能力和管理水平,降低企业运行成本,优化检验资源配置具有十分重要的现实意义,该创新成果推广应用潜力巨大