汽油常壓儲(chǔ)罐滲漏原因分析與預(yù)防措施

張子健* 吳鈺峰 沈建民 吳蒙蒙 李武俊 吳家喜

（1. 寧波市勞動(dòng)安全技術(shù)服務(wù)有限公司 2. 浙江群業(yè)建設(shè)有限公司 3.寧波市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院）

0 引言

立式圓筒形常壓儲(chǔ)罐具有制造成本低、儲(chǔ)量大等優(yōu)點(diǎn)，多用于儲(chǔ)存原料、中間體及成品，在大型石化基地、液體化工碼頭中被廣泛使用[1-2]。國(guó)家尚未出臺(tái)明確的安全技術(shù)規(guī)程對(duì)儲(chǔ)罐的具體檢驗(yàn)要求作出規(guī)定，僅有石油、石化等行業(yè)的儲(chǔ)罐檢修、維護(hù)規(guī)范。但這些規(guī)范對(duì)于開(kāi)罐檢測(cè)和不開(kāi)罐在線檢測(cè)的具體檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)比例的要求差異很大，對(duì)檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題處理要求也不一致。目前開(kāi)罐檢測(cè)多采用常規(guī)超聲測(cè)厚、常規(guī)無(wú)損檢測(cè)及大面積漏磁檢測(cè)來(lái)掃查底板的腐蝕情況，但因受到漏磁檢測(cè)儀結(jié)構(gòu)限制，儲(chǔ)罐中幅板靠近焊縫50 mm 左右的區(qū)域或邊緣板靠近罐壁的區(qū)域存在檢測(cè)盲區(qū)，其次儲(chǔ)罐底板上的焊疤和浮頂?shù)闹沃幰泊嬖跈z測(cè)盲區(qū)，漏磁檢測(cè)儀無(wú)法進(jìn)行掃查[3]。本文對(duì)某臺(tái)汽油儲(chǔ)罐的滲漏情況進(jìn)行了分析，運(yùn)用多種技術(shù)手段，最終查明了滲漏點(diǎn)，分析了儲(chǔ)罐發(fā)生滲漏的原因，總結(jié)了該類結(jié)構(gòu)儲(chǔ)罐開(kāi)罐檢測(cè)時(shí)的注意事項(xiàng)，可避免因漏磁檢測(cè)存在盲區(qū)而無(wú)法檢測(cè)到腐蝕部位，最終造成儲(chǔ)罐發(fā)生滲漏或者泄漏，造成經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡。

1 汽油儲(chǔ)罐滲漏基本情況

某化工企業(yè)的油庫(kù)罐區(qū)1#儲(chǔ)罐投用時(shí)間為2010年10 月20 日，規(guī)格為 46 000 mm×19 550 mm，公稱容積為30 000 m3，最高液位可達(dá)18.6 m。罐底中幅板厚度為10 mm，罐底邊緣板厚度為14 mm，其設(shè)計(jì)存貯介質(zhì)為汽油。該罐于2020 年8 月12 日實(shí)施了技術(shù)改造，原鋁制浮筒式內(nèi)浮盤(pán)被改造為全浸液式鋼制浮盤(pán)。鋼浮盤(pán)支柱墊板共105 處，其中與焊縫交叉的支柱墊板28 處，臨邊支柱墊板19 處。投用前對(duì)該儲(chǔ)罐罐底板和鋼浮盤(pán)進(jìn)行了噴砂除銹，涂刷了耐油導(dǎo)靜電涂料，并進(jìn)行了盛水試驗(yàn)。無(wú)損檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)該儲(chǔ)罐進(jìn)行了全面檢測(cè)，并出具了儲(chǔ)罐定期檢測(cè)報(bào)告，報(bào)告有效期至2024 年11 月30 日。該儲(chǔ)罐改造后于2021 年5 月18 日投料使用，介質(zhì)為92#汽油，液位高度為7.250 m，油品質(zhì)量約為8 000 t。2021 年5 月20 日上午，工作人員在現(xiàn)場(chǎng)巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)罐基礎(chǔ)滲出汽油，巡檢人員立即將相關(guān)情況上報(bào)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，滲漏罐基礎(chǔ)面積約為1 m2，具體可見(jiàn)圖1。隨后采用紅外VOC 檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，混凝土地基環(huán)梁上共有16 個(gè)尺寸為 50 mm的滲漏檢測(cè)孔，且均有油氣揮發(fā)跡象。

圖1 汽油常壓儲(chǔ)罐滲漏現(xiàn)場(chǎng)圖

2 汽油儲(chǔ)罐滲漏原因分析

2.1 儲(chǔ)罐底板內(nèi)部宏觀檢查

通過(guò)對(duì)其進(jìn)行內(nèi)部宏觀檢查后發(fā)現(xiàn)，罐底板上表面油漆基本完整，局部存在起泡現(xiàn)象，在中幅板4-1 和5-4 上發(fā)現(xiàn)腐蝕坑各1 處，在中幅板8-2 和9-4上各發(fā)現(xiàn)的機(jī)械損傷，在排污清掃孔（東北側(cè)）焊縫處發(fā)現(xiàn)2 處表面氣孔。罐底板上表面存在較多焊疤和遺留焊接結(jié)構(gòu)。圖2 為罐底板上的典型焊疤圖，該焊疤多為制造后去除臨時(shí)支撐時(shí)遺留的，圖3 為鋁浮盤(pán)外周支撐位置對(duì)應(yīng)罐底上遺留的小短節(jié)。

圖2 罐底板上典型焊疤圖

圖3 遺留小短節(jié)焊接結(jié)構(gòu)

該儲(chǔ)罐于2020 年8 月12 日至2020 年9 月30 日期間更換為鋼制內(nèi)浮頂。通過(guò)宏觀檢查后發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部共有105 個(gè)內(nèi)浮頂支撐，對(duì)應(yīng)支撐下方均有墊板，墊板與罐底采用間斷焊或點(diǎn)焊，具體可見(jiàn)圖4。

圖4 現(xiàn)有浮頂支撐墊板

將焊疤附近有凹陷部位的油漆去除后并觀察，發(fā)現(xiàn)焊疤附近的凹陷多為去除支撐件時(shí)的損傷，部分損傷較深，部分中幅板搭接焊縫也受到了損傷，見(jiàn)圖5。

圖5 焊疤部位的凹陷

2.2 聲發(fā)射滲漏檢測(cè)

當(dāng)儲(chǔ)罐液位為0.68 m 時(shí)（標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的檢測(cè)液位為不低于2 m），采用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)滲漏情況進(jìn)行了試檢測(cè)。

聲發(fā)射檢測(cè)結(jié)果顯示：罐底存在明顯滲漏信號(hào)，13#至14#探頭附近、13#探頭內(nèi)側(cè)（靠近儲(chǔ)罐圓心部位）產(chǎn)生了較多疑似信號(hào)，初步懷疑這2 處存在缺陷的概率較大，開(kāi)罐復(fù)驗(yàn)時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注這2 處區(qū)域；7#至8#探頭內(nèi)側(cè)及11#至12#探頭內(nèi)側(cè)也存在部分信號(hào)，建議開(kāi)罐復(fù)驗(yàn)時(shí)多加關(guān)注；4#探頭及12#探頭內(nèi)側(cè)存在較多電信號(hào)及其他信號(hào)（如液位計(jì)等），對(duì)檢測(cè)信號(hào)造成了一定干擾，建議開(kāi)罐復(fù)驗(yàn)時(shí)也多加關(guān)注，具體檢測(cè)情況可見(jiàn)圖6。

圖6 聲發(fā)射檢測(cè)定位圖

因聲發(fā)射檢測(cè)時(shí)儲(chǔ)罐內(nèi)部液位較低，且現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表未停止作業(yè)，數(shù)據(jù)采集結(jié)果可能存在一定偏差，但檢測(cè)數(shù)據(jù)仍具有一定的參考價(jià)值。

2.3 底板焊縫無(wú)損檢測(cè)與嚴(yán)密性試驗(yàn)

根據(jù)儲(chǔ)罐滲漏情況，初步懷疑儲(chǔ)罐底板焊縫存在開(kāi)裂滲漏或針孔滲漏等情況。依據(jù)檢測(cè)方案，在保障安全的情況下，對(duì)部分焊縫進(jìn)行了滲透、磁粉檢測(cè)，對(duì)部分底板搭接焊縫進(jìn)行了嚴(yán)密性試驗(yàn)，試驗(yàn)負(fù)壓為53 kPa，但焊縫上未發(fā)現(xiàn)滲漏點(diǎn)。檢測(cè)部位、數(shù)量及檢測(cè)結(jié)果可見(jiàn)表1，滲透檢測(cè)、嚴(yán)密性試驗(yàn)及磁粉檢測(cè)部位分別如圖7～圖9 所示。

表1 焊縫無(wú)損檢測(cè)統(tǒng)計(jì)表

圖7 焊縫滲透檢測(cè)部位（加粗部位）

圖8 焊縫嚴(yán)密性試驗(yàn)部位（加粗部位）

圖9 焊縫磁粉檢測(cè)部位（加粗部位）

2.4 疑似漏點(diǎn)檢測(cè)

根據(jù)聲發(fā)射定位顯示，在13#、14#號(hào)附近探頭定位聚集區(qū)存在1 處指向罐中心的線狀定位，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，滲漏在地基上的液體流動(dòng)也可能形成定位信號(hào)。對(duì)線狀定位區(qū)域進(jìn)行宏觀檢查后發(fā)現(xiàn)，近罐底中心區(qū)域（7-3 中幅板上）有一焊疤周邊有凹坑，去除油漆后發(fā)現(xiàn)該凹坑較深，且向罐底板斜向下分布，倒入水后發(fā)現(xiàn)水較快從該處滲漏，用真空箱檢漏后發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生，可確定該處為漏點(diǎn)1，具體見(jiàn)圖10。隨后在12-3 中幅板上發(fā)現(xiàn)有一焊疤周邊有凹坑，去除油漆后發(fā)現(xiàn)該凹坑較深，且向罐底板斜向下分布，用真空箱檢漏發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生，倒水后微滲，可確定該處為漏點(diǎn)2，具體見(jiàn)圖11。

圖10 漏點(diǎn)1詳情

圖11 漏點(diǎn)2詳情

2.5 滲漏原因分析

圖12 為漏點(diǎn)1 的形貌，其外露部位基本尺寸為15 mm×10 mm，凹坑向罐底板斜向下分布，用焊縫檢驗(yàn)尺探測(cè)并測(cè)量，左下方深度為4 ～6 mm，右上方可以穿透，但不同時(shí)間段倒水測(cè)漏時(shí)，水滲漏的速度并不一致，甚至觀察不到水下滲，因此可以確定滲漏孔較小，易被鐵銹、砂石等堵塞。漏點(diǎn)邊緣可觀察到焊疤，斜面相對(duì)較平整，但存在部分弧度。

圖12 漏點(diǎn)1測(cè)量結(jié)果

圖13 為漏點(diǎn)2 的形貌，長(zhǎng)度為30 mm，寬度為14 ～18 mm，其形狀為不規(guī)則四邊形。邊緣可觀察到焊疤，用焊縫檢驗(yàn)尺探測(cè)，18 mm 的寬度區(qū)域可以穿透。

圖13 漏點(diǎn)2測(cè)量結(jié)果

結(jié)合圖12 可確認(rèn)漏點(diǎn)1 處的損傷主要是在制造過(guò)程中，采用電弧氣刨拆除底板支撐時(shí)誤傷底板而形成的，斜面受電弧影響相對(duì)平整且存在部分弧度，但底面凹凸不平。左下方斜向探測(cè)深度為4 ～6 mm，右上側(cè)斜向經(jīng)探測(cè)后發(fā)現(xiàn)底板已穿透，這是由于底板受到電弧損傷后，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中被腐蝕。圖14中漏點(diǎn)形貌與圖13 相似，也可認(rèn)為其是在制造過(guò)程中采用電弧氣刨拆除底板支撐時(shí)誤傷底板而形成的。

觀察漏點(diǎn)1 附近的底板狀況后可以發(fā)現(xiàn)，底板上存在較多焊疤，部分焊疤與浮頂板上的焊疤可以一一對(duì)應(yīng)，為浮頂改造時(shí)支撐切除后所遺留的。但包含漏點(diǎn)焊疤在內(nèi)的近罐中心4 個(gè)焊疤點(diǎn)上方浮頂板上則無(wú)對(duì)應(yīng)的焊疤痕跡，4 個(gè)焊疤在底板上的具體位置可見(jiàn)圖14，以7-3 號(hào)板左上方為（0，0）點(diǎn)，其坐標(biāo)分別為①（4 870，300）、②（4 740，1 350）、③（5 220，1 400）、④（5 760，560），①號(hào)為漏點(diǎn)。觀察漏點(diǎn)2上方的浮頂板上發(fā)現(xiàn)并無(wú)對(duì)應(yīng)焊疤。同時(shí)漏點(diǎn)附近存在較嚴(yán)重腐蝕，要造成該類腐蝕狀況需要較長(zhǎng)時(shí)間。由此可判斷包含漏點(diǎn)1在內(nèi)的①～④焊疤為初始制造遺留，漏點(diǎn)2焊疤為初始制造遺留。

圖14 儲(chǔ)罐中心4個(gè)焊疤點(diǎn)位置

3 滲透預(yù)防措施與建議

通過(guò)技術(shù)分析，可確定該儲(chǔ)罐滲漏的主要原因?yàn)槌跏贾圃鞎r(shí)去除支撐的操作不當(dāng)，損傷了儲(chǔ)罐底板，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后造成了局部腐蝕穿孔。經(jīng)宏觀檢查后發(fā)現(xiàn)，該儲(chǔ)罐存在較多焊疤，且焊疤周圍多處存在底板損傷，除了需對(duì)滲漏部位進(jìn)行貼板修復(fù)外，還應(yīng)采取措施消除隱患，具體建議如下：

（1）宏觀檢查應(yīng)確認(rèn)儲(chǔ)罐底板上的焊疤、凹坑等，應(yīng)先將其打磨消除，同時(shí)對(duì)打磨部位進(jìn)行測(cè)量、檢測(cè)，避免底板存在裂紋、砂孔、過(guò)度減薄等缺陷，打磨超過(guò)一定深度的部位應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)焊或貼板修復(fù)，修復(fù)完成后應(yīng)進(jìn)行表面無(wú)損檢測(cè)和嚴(yán)密性試驗(yàn)；

（2）浮頂支撐墊板部位采用間斷焊，如條件允許，采用連續(xù)焊更有利于降低儲(chǔ)罐底板的滲漏風(fēng)險(xiǎn)；

（3）罐底油漆大部分已破損，建議檢測(cè)完成后對(duì)罐底油漆進(jìn)行全面恢復(fù)；

（4）投入使用前建議進(jìn)行盛水試驗(yàn)，測(cè)試其是否存在滲漏現(xiàn)象；

（5）如有必要，可以擴(kuò)大儲(chǔ)罐底板的檢測(cè)比例。

4 結(jié)論

對(duì)某臺(tái)出現(xiàn)滲漏的汽油常壓儲(chǔ)罐采用了多種技術(shù)手段進(jìn)行漏點(diǎn)檢測(cè)，最終發(fā)現(xiàn)了2 處漏點(diǎn)，總結(jié)了造成滲漏的主要原因，并提供了相關(guān)建議，防止此類事故再次發(fā)生，對(duì)保障化工企業(yè)常壓儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行具有較大的意義。