內浮頂儲罐浮盤囊式密封接頭隱患及改進措施

高學建(中航油京津冀物流有限公司，天津 300300)

1 常壓立式圓筒形鋼制儲罐的分類

常壓立式圓筒形鋼制儲罐由于結構簡單、焊接制造方便，因此在石油、化工及工業(yè)介質存儲中應用廣泛。其主要分為固定頂和浮頂，固定頂儲罐多用于存儲不易或難揮發(fā)介質，儲罐頂不隨存儲介質液位的變化而變化；浮頂儲罐用于存儲易揮發(fā)介質，儲罐頂隨存儲介質液位的變化而變化；浮頂儲罐可分為外浮頂和內浮頂儲罐，內浮頂儲罐浮盤浮于介質液面上，使得液相介質沒有蒸發(fā)空間，可以減少蒸發(fā)損失達85%～90%，通過浮盤隔絕了空氣與介質，在減少空氣污染的同時減少了火災危險發(fā)生的程度；內浮頂儲罐又分為敞口隔艙式內浮頂、單盤式內浮頂、雙盤式內浮頂、浮筒式內浮頂。

2 內浮頂儲罐浮盤密封接頭泄漏的原因分析

內浮頂儲罐浮盤與儲罐壁的環(huán)形空間密封形式常見有囊式密封、舌型密封、沖液密封和機械式密封，或幾種密封形式的組合。由于密封結構的差異，浮盤在上下運行過程中密封是否浸入到介質中，又將密封分為浸液式和非浸液式。浸液式密封較非浸液式密封效果好、介質蒸發(fā)氣相空間小，因此設計及建設單位會優(yōu)先選用浸液式密封結構。

2.1 密封接頭泄漏情況說明

公司現(xiàn)有常壓立式圓筒形鋼制油罐20座，儲罐為內浮頂結構，直徑D分別是46 m、37 m和23 m，存儲介質為航空煤油。20座儲罐自2018年投產(chǎn)之后，先后對儲罐進行清罐檢查，均不同程度的出現(xiàn)浮盤與儲罐環(huán)形空間的囊式密封接頭開裂如圖1所示，囊式密封填充物內存在大介質(航空煤油)。

圖1 浮盤與罐壁之間囊式密封接頭開裂

儲罐清洗合格后在對罐體及內部附件檢查過程中，檢查一次密封與罐壁的接觸間隙，用手推動浮盤與罐壁之間的一次密封(囊式密封)，發(fā)現(xiàn)一次密封會間斷出現(xiàn)手感重量不一致的現(xiàn)象，仔細傾聽，一次密封腔內有液體晃動的聲音，但并無液體流出。經(jīng)過罐壁圓周一次密封檢查，找到一次密封接頭，發(fā)現(xiàn)密封接頭處存在開裂跡象。

2.2 密封接頭泄漏原因分析

20座內浮頂儲罐內浮盤密封裝置均為雙層密封。主密封(一次密封)為浸液式囊式密封；輔助密封(二次密封)為舌型封(如圖2所示)。

圖2 密封結構

D=46 m儲罐密封橡膠包帶材質為氟橡膠。規(guī)格為1.5×850×145 000 mm，膠料牌號為F-26；D=37m儲罐密封橡膠包帶材質為氟橡膠，規(guī)格為1.5×850×117 000 mm,膠料牌號為F-26；D=23 m儲罐密封橡膠包帶材質為丁腈橡膠。規(guī)格為1.5×850×73 000 mm,膠料牌號為JSRN-220S；填充材料均為梯形海綿，規(guī)格為(160+50)×250×2 000。密封包帶的搭接處涂抹801膠，因此每座儲罐的一次密封橡膠包帶只存在一處接頭[1]。

跟據(jù)GB 50341—2014 《立式圓筒形鋼制焊接油罐設計規(guī)范》中9.5要求：內浮頂外緣與罐壁的環(huán)形間隙處應設置密封裝置。密封裝置應能補償±100 mm環(huán)向間隙尺寸偏差，且具有良好的密封性能；密封材料應滿足耐溫、耐磨、耐腐蝕、阻燃、抗?jié)B透、抗老化等性能要求。密封帶的環(huán)向接頭應粘結可靠、無滲漏，搭接寬度不應小于75 mm。

依據(jù)儲罐“裝配式不銹鋼制/鋁制內浮頂技術規(guī)格書”中要求：裝配式內浮頂邊緣構件與儲罐內壁的環(huán)形空間應設置密封裝置。密封裝置應能補償±100 mm的環(huán)形間隙尺寸偏差，且應具有良好的密封性能。密封應采用軟泡沫橡膠包帶式密封。密封橡膠包帶應雙面著膠，其厚度不應小于1.0 mm。密封橡膠包帶應采用阻燃型，密封橡膠包帶應整條使用，其現(xiàn)場環(huán)向接頭應粘結牢固無滲漏，搭接長度不應小于300 mm。包帶自身的寬度根據(jù)密封間隙確定且不應小于750 mm；膠帶接頭所用粘結劑牌號由膠帶供應商提供[2]。

2.2.1 密封接頭粘貼不牢

由于安裝施工原因引起，橡膠密封包帶接頭沒有雙面涂抹膠粘劑、涂抹膠粘劑量少、涂抹膠粘劑不均、膠粘劑固化時間短都會引起密封接頭粘貼不牢，導致開裂。

2.2.2 密封接頭褶皺

浮盤在儲罐內部升降過程中，由于進出液流速、儲罐的圓度等原因，都可能引起浮盤升降的不均勻(浮盤有防旋轉繩)，出現(xiàn)較小幅度的傾斜，浮盤的傾斜會導致密封接頭的褶皺，密封接頭是整體囊式密封中最薄弱部位，因此如果密封接頭出現(xiàn)褶皺，將會造成密封接頭的開裂，引起泄漏。

2.2.3 密封接頭膠黏劑選用錯誤

密封接頭所選用膠黏劑如果與儲罐存儲介質相融，或選用膠黏劑質量存在問題，則密封接頭必定會開裂，因此膠黏劑的型號及質量對密封接頭的牢固程度起到至關重要的作用。

3 密封接頭的改進措施

密封接頭由采用膠黏劑粘結型式變化為折疊型式。

將長于填充物的密封包帶先45°對折，密封包帶搭接處移至囊式密封頂部，再將折好的密封包帶180°對折，用壓板將對折的密封包帶壓緊到邊緣構件上。將兩端搭接處對齊，將搭接處再用密封包帶裹好即可(圖3、圖4示)。

圖3 密封包帶預留

圖4 密封包帶折疊

改進后的優(yōu)點：

(1)折疊工藝簡單：折疊工藝簡單、便于操作，無論是技術熟練與否，都可按步驟獨立完成。避免了由于密封接頭粘貼不牢、褶皺、膠黏劑選用錯誤等原因造成密封接頭開裂而導致的介質進入密封腔引發(fā)的一系列不安全事件。

(2)節(jié)約儲罐投用時間：采用膠黏劑粘貼密封接頭，膠黏劑需要一定的固化時間(一般約為24 h)，膠黏劑在固化過程中禁止接觸有機溶劑等介質。而采用折疊工藝，只需將折疊步驟全部操作完成，密封腔就可接觸介質，達到投用條件。

(3)不增加額外成本支出：由于折疊工藝利用密封包帶完成，沒有附加的材料，因此不會增加額外的成本支出。

4 結語

常壓立式圓筒形鋼制儲罐廣泛應用于石油、化工等倉儲行業(yè)，而浸液式內浮頂密封(一次密封)由于其結構簡單，造價經(jīng)濟，壽命持久且安全系數(shù)高等優(yōu)點，因此備受建設及設計單位的青睞。但如果由于囊式密封接頭的開裂引起介質浸入密封腔，將會導致一系列不安全因素，如浮盤升降過程中由于重力失衡引起的浮盤傾斜、卡盤甚至翻盤等事故；儲罐在清罐檢查過程中，由于介質會自密封接頭開裂處流出，導致儲罐清洗后罐內可燃氣體濃度超標引發(fā)的人員中毒、著火等事故。因此浸液式內浮頂儲罐的囊式密封結構是否完好在浮盤使用過程中起到至關重要的作用，文章就囊式密封接頭由粘貼型式改變?yōu)檎郫B型式，不僅避免了由于施工等原因造成不可見隱患的發(fā)生，也為設計的選型、標準的修改提供了借鑒。