CN110333296A - 一种基于声发射检测的常压储罐罐底板失效概率计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于基于风险的检验(RBI)技术领域，提供了一种基于声发射检测的常压储罐罐底板失效概率计算方法。该方法利用常压储罐罐底板在线声发射检测结果，确定储罐底板腐蚀状态等级，进而修正罐底板失效概率，得到罐底板更为准确的失效可能性和风险，以便于储罐管理人员更好的管理储罐，保障储罐安全运行。

Description

一种基于声发射检测的常压储罐罐底板失效概率计算方法

技术领域

本发明属于常压储罐基于风险的检验(RBI)技术领域，具体是涉及一种基于声发射检测的常压储罐罐底板失效概率计算方法。

背景技术

常压储罐，特别是大型原油储罐，容积大，储存介质易燃，一旦发生事故，后果不堪设想。一般通过开罐检验检测来了解储罐的腐蚀状况，确保储罐的安全运行。

然而，大型常压储罐由于开罐检维修周期长，检维修费用高，往往很难按期进行开罐检验检测。为了确定储罐风险，优化储罐检验时间，需要对常压储罐进行RBI评估，识别储罐的失效模式和损伤机理，计算储罐风险，制定科学的检验时间和检验策略。

常压储罐的风险计算，仅包括罐底板和罐壁板的风险计算，而对于大型原油储罐来说，罐底板由于易于发生沉积水腐蚀、土壤腐蚀、冲刷腐蚀等，风险相对罐壁板来说往往较高一些，因此，罐底板的风险，决定了常压储罐的风险。罐底板风险的精确度，直接影响常压储罐的整体风险，也会影响常压储罐的下次检验时间和检验策略。

GB/T30578-2014《常压储罐基于风险的检验及评价》规定了立式钢制圆筒形焊接常压储罐基于风险的检验和评价要求，给出了常压储罐罐底板风险R(t)的计算公式，如下：

R(t)＝F(t)*C(t)

式中：F(t)是失效概率；C(t)是失效后果。

罐底板失效概率F(t)的计算方法为：

F(t)＝F_G*D_f-total*F_M

式中：F_G为平均失效概率；D_f-total为总损伤系数；F_M为管理系统评价系数。

根据罐底板失效概率来确定罐底板的失效可能性等级，如下表1所示：

表1失效可能性等级：

失效可能性等级	失效概率F(t)
		1	0＜F(t)≤0.00001
2	0.00001＜F(t)≤0.0001
		3	0.00010＜F(t)≤0.00100
4	0.00100＜F(t)≤0.01000
		5	0.01000＜F(t)≤1.0000

根据罐底板失效可能性等级和失效后果，来进一步确定罐底板的风险。

可以看出，罐底板的失效概率是确定罐底板风险的关键参数，失效概率的大小，直接决定了罐底板的失效可能性等级，决定了罐底板的风险。

然而，现行的罐底板失效概率F(t)的计算方法往往不能准确计算储罐风险，影响了常压储罐的下次检验时间和检验策略，不利于常压储罐的安全长周期运行。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于声发射检测的常压储罐罐底板失效概率计算方法。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于声发射检测的常压储罐罐底板失效概率计算方法，包括以下步骤：

步骤1，对常压储罐罐底板进行在线声发射检测，获得所述罐底板腐蚀状态等级，并确定声发射修正系数F_A；

当罐底板腐蚀状态等级为Ⅰ级时，所述F_A＝0.1；

当罐底板腐蚀状态等级为Ⅱ级时，所述F_A＝1；

当罐底板腐蚀状态等级为Ⅲ级时，所述F_A＝2；

当罐底板腐蚀状态等级为Ⅳ级时，所述F_A＝5；

当罐底板腐蚀状态等级为Ⅴ级时，所述F_A＝10；

步骤2，计算所述罐底板失效概率F(t)：

F(t)＝F_G*D_f-total*F_M*F_A

式中：F_G为平均失效概率；D_f-total为总损伤系数；F_M为管理系统评价系数，t表示时间；

所述常压储罐为立式圆筒形钢制焊接储罐。

进一步的技术方案，所述常压储罐罐底板依据标准《无损检测常压金属储罐声发射检测及评价方法》进行在线声发射检测，并得到罐底板腐蚀状态等级。

进一步的技术方案，所述常压储罐为原油储罐。

进一步的技术方案，所述常压储罐容积V满足关系：50000立方米≤V≤150000立方米。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过对常压储罐罐底板进行在线声发射检测，可以得到罐底板腐蚀状态，从而修正常压储罐罐底板的失效概率，进一步修正常压储罐罐底板的风险，以利于储罐管理人员更好地了解储罐风险状况，安排生产工作。与现行常压储罐罐底板失效概率计算方法相比较，本发明提供的基于声发射检测的常压储罐罐底板失效概率计算方法，能够更准确地计算罐底板的失效可能性和风险，进而确定整个储罐的风险，制定更加准确的检验时间和检验策略，保障储罐安全长周期运行。

(2)关于获取罐底板腐蚀状态等级的方法：常压储罐罐底板上表面与储存介质接触，下表面与土壤接触，最大的风险就在于储存介质和土壤对其造成的腐蚀。在线声发射检测是现阶段在不开罐情况下获取罐底板腐蚀状态等级最为有效的科学手段，依据标准《无损检测常压金属储罐声发射检测及评价方法》进行在线声发射检测，并得到罐底板腐蚀状态等级，进而修正罐底板风险，是现阶段最为行之有效的科学方法。

(3)关于常压储罐为原油储罐，其是国家原油储备库或者商业储备库的原油储罐，液位长时间处于静止状态，进行在线声发射检测时，外界干扰较少，通过在线声发射检测能够得到更为准确的罐底板腐蚀状态等级。

(4)关于常压储罐容积V：由于国家原油储备库或者商业储备库的原油储罐，一般容积比较大，本发明确定常压储罐容积V满足关系：50000立方米≤V≤150000立方米，因为上述失效概率计算方法更适用于该尺寸规格的原油储罐，即失效概率计算更为准确。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明技术方案做出更为具体的说明：

本发明包括以下步骤：

步骤1，对常压储罐罐底板进行在线声发射检测，获得所述罐底板腐蚀状态等级，并确定声发射修正系数F_A；所述罐底板腐蚀状态等级与声发射修正系数F_A的关系如下表2所示：

表2声发射修正系数F_A的确定：

储罐底板腐蚀状态等级	声发射修正系数F<sub>A</sub>
		I	0.1
II	1
		III	2
Ⅳ	5
		Ⅴ	10

步骤2，计算所述罐底板失效概率F(t)：

F(t)＝F_G*D_f-total*F_M*F_A

式中：F_G为平均失效概率；D_f-total为总损伤系数；F_M为管理系统评价系数，t表示时间，罐底板的失效概率F(t)中的t指时间，即随着时间的变化，罐底板的失效概率也会发生变化。

所述常压储罐为立式圆筒形钢制焊接储罐。

所述常压储罐罐底板依据标准《无损检测常压金属储罐声发射检测及评价方法》进行在线声发射检测，并得到罐底板腐蚀状态等级。

所述常压储罐为原油储罐。

所述常压储罐容积V满足关系：50000立方米≤V≤150000立方米。

实施例1

某石化公司仓储运输部有1台5万立方米的原油储罐，2000年6月投用，罐底边缘板材质为16MnR，壁厚14mm，罐底中幅板材质为Q235-A，壁厚8mm，2016年6月经RBI评估，其罐底板失效概率F(t)＝F_G*D_f-total*F_M＝0.00006，失效可能性等级为2，失效后果为D，罐底板风险2D，风险等级为中风险。依据JB/T10764-2007对其罐底板进行在线声发射检测，检测结果显示储罐底板腐蚀状态等级为III级。

根据上文所述声发射修正系数F_A确定方法，F_A＝2，修正后的罐底板失效概率F(t)＝F_G*D_f-total*F_M*F_A＝0.00006*2＝0.00012，失效可能性等级为3，失效后果不变，仍然为D，则罐底板风险修正为3D，风险等级为中高风险。

2017年6月对此原油储罐实施开罐检验，罐底板检测方法和检测结果如下：

1)对罐底板实施宏观检查，发现罐底边缘板和中幅板上表面防腐层大面积破损；

2)对罐底板进行喷砂处理，喷砂并清理干净后，罐底边缘板和中幅板上表面发现多处点蚀，最深约7mm；

3)对罐底板焊缝实施超声检测和磁粉检测，未发现裂纹；

4)喷砂并清理干净后，采用超声波测厚仪，对罐底板进行超声波测厚(非点蚀处)，每块板至少测1个点，发现罐底边缘板和中幅板最小壁厚分别为13.3mm、7.5mm；

5)喷砂并清理干净后，对罐底板进行漏磁检测，结果发现存在多处20％-40％壁厚损失的点蚀。

本实施例中原油储罐罐底板防腐层大面积破损，边缘板点蚀深度最大可达7mm，为边缘板设计壁厚14mm的50％，依据SY/T5921-2017《立式圆筒形钢制焊接油罐操作维护修理规范》，当点蚀的最大深度大于原设计厚度的40％时，需要进行补办或者更换新板，可以看出罐底板风险为3D，属于中高风险，更为准确。

实施例2

某油库有1台10万立方米的原油储罐，2004年9月投用，罐底边缘板材质为SPV490Q，壁厚18mm，罐底中幅板材质为Q235-A，壁厚12mm，2016年6月经RBI评估，其罐底板失效概率F(t)＝F_G*D_f-total*F_M＝0.0005，失效可能性等级为3，失效后果为E，罐底板风险3E，风险等级为高风险。依据JB/T10764-2007对其罐底板进行在线声发射检测，检测结果显示储罐底板腐蚀状态等级为I级。

根据上文所述声发射修正系数F_A确定方法，F_A＝0.1，修正后的罐底板失效概率F(t)＝F_G*D_f-total*F_M*F_A＝0.0005*0.1＝0.00005，失效可能性等级为2，失效后果不变，仍然为E，则罐底板风险修正为2E，风险等级为中高风险。

2017年10月对此原油储罐实施开罐检验，罐底板检测方法和检测结果如下：

1)对罐底板实施宏观检查，发现罐底边缘板和中幅板上表面防腐层局部破损，破损比例约占罐底板面积的10％；

2)对罐底板进行喷砂处理，喷砂并清理干净后，边缘板和中幅板上表面均未发现明显点蚀，；

3)对罐底板焊缝实施超声检测和磁粉检测，未发现裂纹；

4)喷砂并清理干净后，采用超声波测厚仪，对罐底板进行超声波测厚(非点蚀处)，每块板至少测1个点，发现罐底边缘板和中幅板最小壁厚分别为17.6mm、11.8mm；

5)喷砂并清理干净后，对罐底板进行漏磁检测，未发现存在20％以上壁厚损失的点蚀。

本实施例中原油储罐罐底板防腐层破损较少，且并未发现明显点蚀和均匀减薄，腐蚀状况较好，经RBI评估风险为3E，风险等级为高风险，利用本发明所提供的基于声发射检测的常压储罐罐底板失效概率计算方法进行计算，失效可能性为2，失效后果不变，修正后罐底板风险为2E，属中高风险，更为准确。

实施例3

某油库有1台15万立方米的原油储罐，2012年10月投用，罐底边缘板材质为SPV490Q，壁厚22mm，罐底中幅板材质为Q235-A，壁厚16mm，2017年6月经RBI评估，其罐底板失效概率F(t)＝F_G*D_f-total*F_M＝0.00007，失效可能性等级为2，失效后果为E，罐底板风险2E，风险等级为中高风险。依据JB/T10764-2007对其罐底板进行在线声发射检测，检测结果显示储罐底板腐蚀状态等级为I级。

根据上文所述声发射修正系数F_A确定方法，F_A＝0.1，修正后的罐底板失效概率F(t)＝F_G*D_f-total*F_M*F_A＝0.00007*0.1＝0.000007，失效可能性等级为1，失效后果不变，仍然为E，则罐底板风险修正为1E，风险等级仍为中高风险。

2018年10月对此原油储罐实施开罐检验，罐底板检测方法和检测结果如下：

1)对罐底板实施宏观检查，发现罐底边缘板和中幅板上表面防腐层基本完好，仅局部小面积破损，破损比例不足罐底板面积的5％；

2)对罐底板进行喷砂处理，喷砂并清理干净后，边缘板和中幅板上表面均未发现明显点蚀，；

3)对罐底板焊缝实施超声检测和磁粉检测，未发现裂纹；

4)喷砂并清理干净后，采用超声波测厚仪，对罐底板进行超声波测厚(非点蚀处)，每块板至少测1个点，发现罐底边缘板和中幅板最小壁厚分别为21.9mm、16.0mm；

5)喷砂并清理干净后，对罐底板进行漏磁检测，未发现存在20％以上壁厚损失的点蚀。

本实施例中原油储罐罐底板防腐层破损非常少，且并未发现明显点蚀和均匀减薄，罐底板焊缝也未发现裂纹，罐底板状况非常好，经RBI评估失效可能性为2，失效后果为E，风险为2E，风险等级为中高风险。风险等级为中高风险，主要是由于本实施例中原油储罐所储存原油属于易燃介质，且储罐容积为15万立方米，容积较大，所以失效后果严重。但失效可能性为2，略显偏高。利用本发明所提供的基于声发射检测的常压储罐罐底板失效概率计算方法进行计算，失效可能性为1，失效后果不变，修正后罐底板风险为1E，虽然仍然为中高风险，但失效可能性为1，更为准确。

Claims (4)

1.一种基于声发射检测的常压储罐罐底板失效概率计算方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，对常压储罐罐底板进行在线声发射检测，获得所述罐底板腐蚀状态等级，并确定声发射修正系数F_A；

当罐底板腐蚀状态等级为Ⅰ级时，所述F_A＝0.1；

当罐底板腐蚀状态等级为Ⅱ级时，所述F_A＝1；

当罐底板腐蚀状态等级为Ⅲ级时，所述F_A＝2；

当罐底板腐蚀状态等级为Ⅳ级时，所述F_A＝5；

当罐底板腐蚀状态等级为Ⅴ级时，所述F_A＝10；

步骤2，计算所述罐底板失效概率F(t)：

F(t)＝F_G*D_f-total*F_M*F_A

式中：F_G为平均失效概率；D_f-total为总损伤系数；F_M为管理系统评价系数，t表示时间；

所述常压储罐为立式圆筒形钢制焊接储罐。

2.如权利要求1所述的基于声发射检测的常压储罐罐底板失效概率计算方法，其特征在于：所述常压储罐罐底板依据标准《无损检测常压金属储罐声发射检测及评价方法》进行在线声发射检测，并得到罐底板腐蚀状态等级。

3.如权利要求1所述的基于声发射检测的常压储罐罐底板失效概率计算方法，其特征在于：所述常压储罐为原油储罐。

4.如权利要求1所述的基于声发射检测的常压储罐罐底板失效概率计算方法，其特征在于：所述常压储罐容积V满足关系：50000立方米≤V≤150000立方米。