储油罐的腐蚀趋势预测和可靠度建模的研究

关于储油罐的可靠性分析，国内外的诸多科研人员在此处均有涉及，但是几乎都关注的是其初始几何缺陷对储油罐可靠性的影响，且还缺少相应的可靠性分析，而关注物理缺陷对储油罐可靠性影响的科研人员更是寥寥无几 。在我国，储油罐的管理落后又粗放，致使许多在油田服役的储油罐都带病运行，管理人员未及时做到发现缺陷，将隐患消除，致使油田的安全性受到了极大的威胁，为此，我们迫切地需要掌握储油罐的腐蚀规律，运用多方面数据分析评价储油罐的可靠性。

一、储油罐的失效分析以及腐蚀分布建模

我国大大小小的各类储油罐有数十万台，储油罐在原油生产中起到净化和存储的功能，由于原油中含有大量的硫、氧、氮等化合物，在储油罐工作期间这些化合物将会对储油罐产生严重的腐蚀。随着原油存储量的降低，致使开采出的原油均含有特别多的水，还伴有泥沙和氯化物等有害物质，这些物质也加速了储油罐的腐蚀。所以，在储油罐的多次事故中，由于腐蚀原因引起的事故占绝大部分。其中，罐顶与罐壁上部的腐蚀为气相腐蚀，一般腐蚀程度严重，经常以大面积的麻点状腐蚀坑来呈现，致使罐顶抵抗力降低。罐底与底层圈板的腐蚀是罐内腐蚀比较严重的部位，一般以溃疡状的坑点呈现，易导致储油罐穿孔的发生和储油罐强度的减弱。储油罐储油部分的腐蚀一般程度较轻，分布均匀。在对储油罐的腐蚀数据统计时，局部采用广义极值分布的方法，用异常数检验法，模型分布拟合优度检验法等检验方法检验模型，然后根据储油罐各部分的检测的数据，对搭建的模型进行实例验证，经过分析，我们将会发现，采用广义极值分布的方法将较于传统方法，可以更好地拟合罐顶与罐底最大的深度统计规律，便于数据统计与分析。

二、基于概率型模型的储油罐腐蚀趋势的预测及局部腐蚀的储油罐强度分析

准确的预测储油罐的腐蚀趋势是解决储油罐可靠性问题的关键，因为其腐蚀机理复杂而腐蚀因素又多，難以准确的获取其腐蚀速度与深度，传统的概率模型样本都是离散值，都忽略了可能加载在样本上的噪声，误差便会随着累计增加，故我们需要通过多点采样来构建概率模型，建立储油罐腐蚀的概率预测模型，同时对储油罐的腐蚀预测进行实例验证，提高预测精度，以确保方法的可行性，经过例证，运用概率预测模型，不难得到以下规律：腐蚀的速率和腐蚀的深度随储油罐服役时间的增长而增大。

对于存在局部腐蚀缺陷的研究，只是对腐蚀凹坑应力的评价，主要考虑的是凹坑的深度，并没有考虑到凹坑直径的大小对应力的影响，根本无法对大小不同的凹坑所造成的储油罐强度改变做出准确的评价，所以，需要利用有限元法对含有凹坑的储油罐进行建模，对不同尺寸和深度的凹坑进行强度分析，分析多种类型凹坑的处有关的有限元模型的应力结果，建立罐壁局部凹坑应力集中系数计算模型就显得尤为重要，建立模型后，利用该计算模型对多凹坑之间的应力干涉情况进行严谨的分析，并对计算结果进行统计分析，得到腐蚀凹坑的应力集中系数与凹坑深度及直径的非线性关系，在对多凹坑进行应力情况分析时，我们可以得到以下结果：如果储油罐壁环向两凹坑的边缘距离小于两倍的凹坑的直径，轴向两凹坑的边缘距离小于一倍的凹坑直径时，可将两凹坑合并作为一个凹坑来评定。

三、储油罐可靠度建模与验证

目前，诸多专家学者对储油罐有关的可靠度分析的研究主要集中在某一部分，某一时刻的可靠性计算上，缺少连续的可靠性跟踪分析。故我们需要针对储油罐主要的失效方式，分析各种影响罐壁强度，稳定和腐蚀穿孔的因素，根据可靠性理论，建立面向储油罐工作过程的强度，稳定度，腐蚀深度的随时间变化的可靠性模型及系统随时间变化的可靠度模型。在建模过程中，我们首先要根据强度，稳定度，深度建立储油罐的各个组成部分的架构抗力衰减模型，然后根据储油罐历年测量资料建立强度，稳定度和腐蚀深度的可靠度模型，随着时间的推移，对储油罐个各个组成部分进行可靠度的分析，最后在综合考虑各主要失效模式的基础之上，在考虑各失效模式的相互作用之上，建立储油罐的系统可靠度分析，分析储油罐随服役时间变化，其可靠度的变化情况，并将此结果运用到储油罐实际性周期维护工作中。

四、结语

对储油罐可靠性的准确评估是保证油田原油安全的重要前提，必须透彻理解储油罐的具体结构以及运行环境，只有将先进的检测手段以及评估方法与实际相结合，才可准确把握储油罐的健康问题。本文主要以历史储油罐腐蚀检测数据及维修维护数据为样本，通过数理计算分别建立用以降低预测历史测量数据误差的概率型预测趋势模型和能反应腐蚀凹坑对罐壁强度影响的实时动态可靠度模型，并对其加以实例进行分析与验证。从而为储油罐的检修周期提供强有力的科学理论依据。（作者单位为中国石油辽宁销售公司 ）