FPSO低压容器剩余寿命评价与修复策略

高正华 高尚磊 张伯莹

（中海石油技术检测有限公司 天津）

一、容器基本信息

中国海洋石油渤海某FPSO净化水罐为低压容器，属于生产污水处理系统，主要功能是对FPSO生产污水进行相应的化学工艺处理。设计标准为ASME SECTIONⅧ，设计压力205 kPa，工作压力0.1 MPa，设计温度110℃，工作温度45℃，属Ⅰ类压力容器。2013年8月检测技术人员对FPSO净化水罐年度检验时，发现净化水罐腐蚀严重。为保证容器的安全，技术人员对容器进行开罐全面检测。

二、检测情况

1.外检情况

在进行罐体外部保温检查时，发现罐体保温情况良好，然后随机选取罐体下部两个位置拆除保温，进行罐体外观检测，其中一个位于罐体爬梯位置，另一个位于人孔左侧（图1）。

图1 外检位置

将位置1处保温拆除，拆除范围约600 mm×350 mm，发现本体腐蚀严重，腐蚀面积占拆除保温面积的50%，见图2。

将位置2处保温拆除，拆除范围为1000 mm×350 mm，发现本体腐蚀严重，腐蚀面积占拆除保温面积的85%，且封头与本体连接焊缝及容器群座与罐体封头连接焊缝锈蚀严重，见图3。

对位置2腐蚀位置进行除锈作业，然后对除锈位置进行超声波测厚，腐蚀区域内存在点蚀现象，探头不能完全接触，测量数据不稳定，区域内两点较稳定测量厚度为4.6 mm与5.6 mm，与筒体未腐蚀位置厚度（未腐蚀位置测量厚度为9.65 mm左右）进行对比，腐蚀位置减薄了5 mm。

图2 罐体腐蚀照片

图3 罐体封头连接焊缝锈蚀

2.内检情况

检测内容包括容器内部外观检测，容器主要焊缝磁粉检测（检验比例20%），容器主要焊缝超生波检测（检验比例20%）以及超声波测厚。

容器内部外观检测未发现锈蚀等缺陷，容器内部焊缝磁粉探伤未发现裂纹，容器超声波测厚发现减薄，筒体腐蚀区域测量最小厚度为4.7 mm，筒体未腐蚀区域测量厚度为9.6 mm，封头测量厚度为11.7 mm，容器超声波探伤未发现缺陷。

三、失效机理分析

容器失效模式为典型的保温层下腐蚀。从现场检测及无损检测结果分析看，引起容器局部腐蚀严重的原因主要与容器底部保温层下积水有关，且容器底部局部严重腐蚀与容器本体其他关键性构件无相互依赖关系。特别是焊道位置，由于防腐时涂层附着力、张力等原因，造成焊道及周围涂层达不到防腐要求或涂层失效，再加上此位置保温层下积水，导致容器下部封头与裙座焊道及周围存在严重腐蚀。

四、适应性评价

适应性评价原则是针对“完美无缺”原则而言的，评价技术是以断裂力学、材料力学、弹塑性力学及可靠性系统工程为基础，承认结构存在构件形状、材料性能偏差和缺陷的可能性，但在考虑经济性的基础上，科学分析已存在缺陷对结构完整性的影响，保证结构不发生任何已知机制的失效，因而被广泛应用于工程结构质量评估中。

适应性评价技术中构件的剩余寿命可以根据在预期服役条件下，所需的最小壁厚、检查后测量的壁厚值以及估计的预期腐蚀速度加以确定。如果构件并没有壁厚的相互依赖关系。那么，这种方法就适用于剩余寿命的确定。见式（1）。

式中Crate——预期的未来腐蚀速度（mm/a）；

K——取决于评价水平的系数。按水平1评价K=1，按水平2评价K=RSFa；对压力容器和管线构件，对储罐的壳板K=1。

RLife——剩余寿命，a

RSFa——许用的剩余强度系数

tam——在检查时，对构件测量的平均壁厚值，mm

tmin——构件需要的最小壁厚，mm

由于FPSO净化水罐为压力容器，评价水平系数应取1即K=1。由腐蚀机理分析可知，除容器筒体局部腐蚀严重外，容器其他部位情况良好，筒体局部腐蚀与其他关键性构件部位无相互依赖关系，通过查找报告可知，容器筒体平均厚度8.54 mm。按照设计标准，筒体设计壁厚9.5 mm，筒体腐蚀裕度为2 mm，即构件需要的最小壁厚为7.5 mm，查找该容器历年腐蚀监测点可知，腐蚀速度平均为0.32 mm/a，由此可以得出剩余寿命RLife=3，即该容器剩余寿命至少还有3年左右的时间，只要对局部严重腐蚀部位进行修复，在日常中合理维护，容器可继续使用。

五、修复策略

结合失效机理分析及设备状态评估结果，应对该容器保温层特别是上部封头、下部封头及人孔周围等位置进行检查，看是否存在破损或雨水渗漏点。如果存在，先对保温层进行修复后再考虑对腐蚀位置进行修复。由于该容器为低压容器，优先考虑使用高分子材料修补剂（如北京东城长江化工技术研究所生产的强劲修补剂）进行局部修补。采用此方法修复，既可以防腐，又可对局部进行补强，其次也可考虑用局部补板，将腐蚀范围内的金属表面清理干净，在其上面补焊一层加强板等。