大型平底儲(chǔ)罐失穩(wěn)后的修復(fù)

潘 俊

（河南龍宇煤化工有限公司，河南永城 476600）

·設(shè)備技改·

大型平底儲(chǔ)罐失穩(wěn)后的修復(fù)

潘 俊

（河南龍宇煤化工有限公司，河南永城 476600）

介紹了大型化工裝置中，平底儲(chǔ)罐失穩(wěn)后的修復(fù)技術(shù)。重點(diǎn)介紹了一種利用水壓進(jìn)行修復(fù)的辦法。

平底儲(chǔ)罐；失穩(wěn)；水壓；修復(fù)

在大型化工裝置中，通常都有數(shù)臺(tái)甚至數(shù)十臺(tái)用以儲(chǔ)存物料的大型平底儲(chǔ)罐。其在使用中由于各種原因，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)因負(fù)壓而吸扁的現(xiàn)象，即儲(chǔ)罐失穩(wěn)。一旦儲(chǔ)罐出現(xiàn)失穩(wěn)，則其使用就面臨重大隱患，必須進(jìn)行修復(fù)后方可再次投用。

正常的修復(fù)方法一般有兩種，一種是機(jī)械修復(fù)法，即將失穩(wěn)部分進(jìn)行切割更換。這種修復(fù)辦法通常面臨的最大問題是工藝處理，由于化工儲(chǔ)罐內(nèi)所承裝的介質(zhì)通常為易燃易爆介質(zhì)，如果工藝置換處理不徹底，在修復(fù)過程中極易出現(xiàn)著火爆炸事故，因此對(duì)工藝處理的要求非常高。另外，機(jī)械修復(fù)法在整個(gè)維修成本上來說通常都比較高，動(dòng)輒幾萬甚至數(shù)十萬。另一種修復(fù)方法是水壓修復(fù)法，即利用內(nèi)部沖壓的方法將失穩(wěn)部分恢復(fù)至原始狀態(tài)。這種修復(fù)方法處理簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，但面臨的最大問題是如何判斷平底儲(chǔ)罐的承壓能力，因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)超壓，可能整個(gè)儲(chǔ)罐會(huì)有破裂的風(fēng)險(xiǎn)。因此在使用中必須經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算和控制，稍有不慎易導(dǎo)致事故的發(fā)生。

某大型煤制甲醇企業(yè)，共有10臺(tái)大型甲醇、雜醇油儲(chǔ)罐，其體積從1 500m3至10 000m3不等。在2015年7月份一臺(tái)雜醇油罐忽然出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，整個(gè)頂部全部塌陷，積水嚴(yán)重，面臨巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

1 事故經(jīng)過

該儲(chǔ)罐內(nèi)盛雜醇油，并含部分甲醇酸脫裝置來的富含H2S的甲醇。由于H2S介質(zhì)對(duì)碳鋼材質(zhì)的管線和閥門均有腐蝕，常年累月下來，如不經(jīng)常清理疏通，易導(dǎo)致閥門管線的堵塞。

2015年7月的某一天，一場(chǎng)暴雨使得罐體溫度驟降，而呼吸閥和充氮管線均由于堵塞而未能發(fā)揮應(yīng)有的作用，導(dǎo)致罐內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓，瞬間將罐頂吸扁。

2 采取措施

2.1 強(qiáng)度核算

該儲(chǔ)罐的具體參數(shù)見表1。

由于整個(gè)罐頂均失穩(wěn)，若采用機(jī)械法進(jìn)行修復(fù)，則需將整個(gè)罐頂進(jìn)行割除，重新安裝一個(gè)新的罐頂，如果這樣，則工期較長(zhǎng)，費(fèi)用較高，且工藝置換難度較大。經(jīng)過討論，決定采取水壓法進(jìn)行修復(fù)。

考慮到儲(chǔ)罐的承壓能力，在充壓前有必要對(duì)儲(chǔ)罐的承壓強(qiáng)度進(jìn)行校核。

罐頂承壓環(huán)的強(qiáng)度校核公式［1］：

P＝112 650A tanα／D2＋800 Th（1）

罐體承壓強(qiáng)度［2］：

Pt＝1.6P－480 Th（2）

式中：P為罐內(nèi)氣體設(shè)計(jì)壓力，Pa；α為罐頂板的切線與水平線的夾角；Th為罐頂板厚度，cm；D為油罐直徑，m；A為承壓環(huán)斷面面積，cm。

其中：

A＝A1＋A2＋A3（3）

A2＝Th×0.3（R2Th）0.5（4）

A3＝Th×0.6（R1Tc）0.5（5）

式中：A1為包邊角鋼承壓面積（角鋼截面積），cm2；A2為罐頂板承壓面積，cm2；A3為罐壁板承壓面積，cm2；Tc為管壁厚度，cm；R1為儲(chǔ)罐半徑，cm；R2為罐頂曲率半徑，cm。

經(jīng)查圖紙及計(jì)算可得：

A1＝7.5×0.8 cm2＋（7.5－0.8）×0.8＝11.36 cm2；

A2＝0.6×0.3×（1 620×0.6）0.5＝5.61 cm2；

A3＝0.8×0.6×（675×0.8）0.5＝11.15 cm2；

則：A＝28.12 cm2。

P＝112 650A tanα／D2＋800 Th

＝112650×28.12×tan28°／13.52＋800×0.6

＝9721.7Pa

則罐體最大承壓強(qiáng)度：

Pt＝1.6P－480 Th＝1.6×9721.7－480×0.6＝15 266.8 Pa

該罐的最大承壓能力為15.26 kPa。

表1 雜醇油罐設(shè)計(jì)及制造參數(shù)Tab.1 Parameters of the design and manufacture of fusel oil

2.2 修復(fù)過程

正式修復(fù)前，將整個(gè)儲(chǔ)罐介質(zhì)全部倒空，注水稀釋，略作置換。最后，采用消防水進(jìn)行灌水。

升壓前，從罐頂最高處接一個(gè)U型壓力表。注滿水后，先不要升壓，檢查管壁、罐底板焊縫、頂部承壓環(huán)有無變形、鼓包、開裂和泄漏。

升壓到3 kPa時(shí)，檢查管壁、罐底板焊縫及頂部承壓環(huán)，均無破壞，且罐底板開始出現(xiàn)起升現(xiàn)象。繼續(xù)緩慢升壓至8 kPa后，罐頂開始出現(xiàn)回彈，罐底板起升量在10 mm左右，罐壁及頂部承壓環(huán)無明顯變形。當(dāng)壓力升至12 kPa后，整個(gè)罐頂全部恢復(fù)正常，罐底板起升量20 mm，罐壁正常，頂部承壓環(huán)向外略有擴(kuò)張。

緩緩泄壓至常壓狀態(tài)，投呼吸閥，繼續(xù)緩慢泄壓，并保持罐內(nèi)微正壓。至此，整個(gè)修復(fù)過程完成。

3 總結(jié)

本次修復(fù)表明，采用水壓法修復(fù)不僅可以大量節(jié)約人力物力，修復(fù)過程相對(duì)機(jī)械修復(fù)法來說也較為安全。

［1］姚佐權(quán)，張新建，陳美全.10 000m常壓醋酸儲(chǔ)罐罐頂失穩(wěn)分析及修復(fù)［J］.設(shè)備管理與維修，2014（8）：19－21.

［2］楊旭耀，李育德，張嘯凌.儲(chǔ)罐罐壁抽扁后的修復(fù)［J］.石油化工設(shè)備，2008（6）：84－86.

Repairment of large flat bottom tank after the instability

PAN Jun

（Henan Longyu Coal Chemical Corporation Ltd.，Yongcheng 476600，China）

In this paper，the repair technology of large flatbottom tank after the instability in the large scale chemical plant is introduced.A repairingmethod using the water pressure is emphasized.

Flatbottom；instability；water pressure；repair

TQ053

A

1004-275X（2015）06-0070-02

收稿：2015-10-07

潘俊（1983－），男，湖南雙牌人，工程師，主要從事生產(chǎn)管理工作。

10.3969／j.issn.1004-275X.2015.06.018