大型外浮頂金屬原油儲(chǔ)罐安全及預(yù)防措施探究

田向軍

東營港有限責(zé)任公司 山東 東營 257091

外浮頂金屬儲(chǔ)罐是石油行業(yè)經(jīng)常使用的大型設(shè)備。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，儲(chǔ)油庫的規(guī)模不斷擴(kuò)大，儲(chǔ)存的油品總?cè)萘亢臀ｋU(xiǎn)性相應(yīng)越來越大，儲(chǔ)罐數(shù)量密集密集程度高。原油則具備易燃易爆的特殊性，只要發(fā)生泄漏，就很容易引發(fā)火災(zāi)爆炸事故、污染事故，造成人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失。所以在大型原油儲(chǔ)罐的運(yùn)行管理中，必須切實(shí)做好安全預(yù)防工作，盡最大努力控制損失。

1 大型原油儲(chǔ)罐安全因素

原油閃點(diǎn)范圍較廣，閉口閃點(diǎn)為- 30～34℃，而且凝點(diǎn)較高，是甲B 類易燃液體，在加熱以及有火災(zāi)發(fā)生時(shí)會(huì)有顯著的熱波現(xiàn)象。如果含水量為0.3%～4%，就容易出現(xiàn)沸溢或者噴濺，也容易膨脹、擴(kuò)散、流溢、聚集靜電荷等。這些特性表明火災(zāi)爆炸是大型原油儲(chǔ)罐最常見、最重要的安全因素。著火的必要條件為：著火源和可燃物、空氣。針對(duì)著火源因素，可以直接通過加強(qiáng)安全檢查與管理；泄露可燃物的問題需要在建設(shè)儲(chǔ)罐及投運(yùn)安全檢查、運(yùn)行使用等環(huán)節(jié)進(jìn)行有效預(yù)防控制。原油泄露之后暴露在空氣里，就會(huì)構(gòu)成可燃物[1]。在原油儲(chǔ)運(yùn)中發(fā)生泄露問題是比較常見的，主要涉及冒罐跑油和脫水跑油，還有設(shè)備、閥門管線等附件損壞、罐底開焊破裂跑油，密封不良也會(huì)導(dǎo)致油氣揮發(fā)。此外，浮盤沉底、冒罐的現(xiàn)象是大型原油儲(chǔ)罐生產(chǎn)十分忌諱的惡性設(shè)備事故，發(fā)生這類事故反映儲(chǔ)罐施工的質(zhì)量缺陷。

大型外浮頂金屬儲(chǔ)罐采用了金屬建造，容易被腐蝕，所以腐蝕成為引發(fā)原油泄露的又一重要因素。從儲(chǔ)罐內(nèi)部腐蝕情況來看，罐底腐蝕最嚴(yán)重，大多都是潰瘍狀坑點(diǎn)腐蝕，出現(xiàn)部位主要有焊接熱影響區(qū)、變形和凹陷處；其次是罐頂腐蝕，伴有孔蝕，屬于全面的、不均勻的腐蝕；罐壁腐蝕是最輕的，屬于均勻點(diǎn)蝕，主要出現(xiàn)在油水界面、油和空氣界面。而且儲(chǔ)罐的底部會(huì)有嚴(yán)重的外腐蝕，主要出現(xiàn)在邊緣板和環(huán)梁基礎(chǔ)接觸面。

2 大型原油儲(chǔ)罐安全預(yù)防措施

2.1 加強(qiáng)安裝施工質(zhì)量控制

石油易燃易爆，一旦儲(chǔ)存不當(dāng)，很有可能引發(fā)火災(zāi)和爆炸等事故，嚴(yán)重威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。所以控制大型原油儲(chǔ)罐安裝施工質(zhì)量顯得尤為關(guān)鍵，必須引起高度重視。

（1）預(yù)制把控。外浮頂金屬儲(chǔ)罐涉及較多附件種類，包含底板和壁板、浮盤等，必須嚴(yán)格把控制作每一個(gè)附件的環(huán)節(jié)[2]。在預(yù)制之前要仔細(xì)審核圖紙，交給設(shè)計(jì)、監(jiān)理、建造等部門進(jìn)行聯(lián)合審查，確認(rèn)板幅、放大比例以及板組隊(duì)縫隙、相鄰對(duì)接焊縫的距離等都是符合安全質(zhì)量要求的。

（2）組裝控制。組裝大型原油儲(chǔ)罐時(shí)要滿足設(shè)計(jì)圖紙的要求。先做好檢查工作，及時(shí)清理相關(guān)部位的污物、水分和鐵銹等；在拆除工裝卡具時(shí)要注意保護(hù)母材不被損壞；焊接時(shí)及時(shí)將飛濺部分打磨光滑。在組裝壁板時(shí)要控制好錯(cuò)變量，確保內(nèi)表面齊平。安裝浮頂時(shí)做好專用架臺(tái)的找平處理，及時(shí)控制好浮頂?shù)牡装搴晚敯澹苊馄浒纪棺冃巍?/p>

（3）焊接控制。評(píng)定焊接工藝是進(jìn)行儲(chǔ)罐施工的前提，必須根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，所有焊接人員持證上崗，通過崗前培訓(xùn)之后開展工作。焊接之前還要做好焊條的烘干處理，并且保管焊材時(shí)完善臺(tái)賬。如果在焊接過程中遇到惡劣天氣，必須加強(qiáng)防護(hù)，確保焊接質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

針對(duì)外浮頂金屬儲(chǔ)罐安裝施工過程的質(zhì)量控制，還要明確三級(jí)控制點(diǎn)。即按照金屬儲(chǔ)罐施工工序、質(zhì)量規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，將質(zhì)量控制點(diǎn)劃分成A、B、C 三個(gè)等級(jí)。A 級(jí)是重點(diǎn)控制點(diǎn)，由建造、施工和監(jiān)理共同檢驗(yàn)；B 級(jí)是較重要控制點(diǎn)，由施工和監(jiān)理一起檢驗(yàn)；C 級(jí)是一般控制點(diǎn)，施工方自行檢驗(yàn)即可。而且建造單位要按照實(shí)際需求建立首件金屬儲(chǔ)罐樣板工程，在現(xiàn)場交流經(jīng)驗(yàn)，統(tǒng)一崗前培訓(xùn)和質(zhì)量檢驗(yàn)、驗(yàn)收等工作的判定標(biāo)準(zhǔn)，提供監(jiān)理參照，也方便現(xiàn)場人員加強(qiáng)施工安全質(zhì)量管理，消除可能出現(xiàn)的通病，提高整體施工質(zhì)量和安全性。

2.2 做好儲(chǔ)罐安全檢查工作

已經(jīng)完成好施工作業(yè)且經(jīng)過質(zhì)量驗(yàn)收的外浮頂金屬儲(chǔ)罐往往會(huì)直接投入運(yùn)行，在其運(yùn)行使用環(huán)節(jié)有必要做好安全檢查工作，預(yù)防發(fā)生安全事故。金屬儲(chǔ)罐基礎(chǔ)每年的均勻下沉量一般不超出10mm；對(duì)于間隔6mm 的相鄰兩點(diǎn)的不均勻下沉量，沒有裝油時(shí)偏差不超過20mm，裝滿油時(shí)偏差不超過40mm；儲(chǔ)罐錐面坡度不超過0.008，并保持護(hù)坡的完整性，發(fā)現(xiàn)護(hù)坡石出現(xiàn)裂痕、松脫時(shí)必須第一時(shí)間進(jìn)行固定灌漿處理；砂墊層下面的滲漏管不能滲出油品，否則要立即進(jìn)行清罐修理。另外，考慮到外浮頂金屬儲(chǔ)罐擁有很多專用附件，這些專用附件是安全檢查工作的重點(diǎn)所在。

（1）安全閥。如果機(jī)械式呼吸閥因?yàn)閮鼋Y(jié)或銹蝕無法動(dòng)作，液壓式安全閥可以發(fā)揮作用，保護(hù)儲(chǔ)罐安全[3]。和機(jī)械式呼吸閥相比，液壓式安全閥的壓力與真空值通常高出5%～10%。安全閥在正常情況下不會(huì)動(dòng)作，當(dāng)呼吸閥出現(xiàn)故障或者儲(chǔ)罐收發(fā)原油時(shí)發(fā)生罐內(nèi)真空度過大或超壓時(shí)才會(huì)發(fā)揮安全密封功能，防止金屬儲(chǔ)罐損壞。每個(gè)季度至少要檢查1 次安全閥，及時(shí)清除保護(hù)網(wǎng)上的蛛絲、塵土和雀窩等。

（2）阻火器。是裝有鋁、銅或者其他導(dǎo)熱良好、熱容高的金屬皺紋網(wǎng)箱體，如果火焰從阻火器通過，金屬網(wǎng)就會(huì)將氣體燃燒的熱量吸收掉，熄滅火焰，阻止外界火焰通過呼吸閥進(jìn)入儲(chǔ)罐內(nèi)部。每個(gè)季度至少檢查1 次阻火器，氣溫比0℃低時(shí)可以每個(gè)月檢查1 次，確保墊片密貼、螺栓無銹蝕、安裝牢固。散熱片之間的夾層通道應(yīng)保持清潔、暢通，沒有塵土、腐爛和冰凍等問題[4]。

（3）呼吸擋板。為了減少易揮發(fā)原油在儲(chǔ)罐的蒸發(fā)損耗，就設(shè)定了呼吸擋板這一節(jié)能裝置。一般將呼吸擋板安裝在阻火器下面，伸入罐內(nèi)，發(fā)油時(shí)若液面過快下降，吸入罐內(nèi)的氣流就會(huì)將油面的油氣濃度層沖散，導(dǎo)致原油加快蒸發(fā)。將擋板安裝在呼吸閥下面，能夠使吸入氣流向罐壁折轉(zhuǎn)，避免油面受到直接沖擊。

（4）加熱器。通常是由鋼管制作而成的盤管，鋼管直徑為50～100mm。加熱器是給原油加溫防凝、提高原油流動(dòng)性的附件。浮頂儲(chǔ)罐的浮盤下落，到達(dá)罐底之前會(huì)有若干支柱支撐著。支柱高大約0.9～1.8m，讓浮盤和罐底有一定的空間，方便清洗、檢定、檢修。浮盤不能有滲漏，保持良好的環(huán)狀密封狀態(tài)，避免破損浸油，消除脫落、翻折等現(xiàn)象。

（5）中央排水管。這是在外浮頂金屬儲(chǔ)罐浮頂中央下邊安裝的專用附件設(shè)備，目前技術(shù)水平和使用優(yōu)勢最為明顯的為全柔性鎧裝軟管，能夠伴隨浮頂?shù)纳刀鴱澢?、?fù)位，具備排水。利用中央排水管可以及時(shí)排走浮盤上積存的雨水、融化的積雪，防止儲(chǔ)罐浮頂積水沉沒。在罐頂中央還會(huì)安裝“T”型通氣短管，并朝下開通氣口，讓儲(chǔ)罐直接連通大氣，形成收發(fā)原油的呼吸通道，并防止雨水、雜質(zhì)等進(jìn)入儲(chǔ)罐。平時(shí)經(jīng)常檢查，確保通氣短管暢通無阻。

2.3 有效預(yù)防罐區(qū)火災(zāi)爆炸

儲(chǔ)罐區(qū)域的顯眼位置布置禁火警告標(biāo)識(shí)，儲(chǔ)罐區(qū)的防火管理。警告標(biāo)識(shí)嚴(yán)禁人們攜帶任何煙火走進(jìn)罐區(qū)，并防止外來人員帶入易燃易爆物品。同時(shí)采取有效的措施預(yù)防因?yàn)榕鲎?、摩擦等引發(fā)的火災(zāi)?？梢栽诠迏^(qū)安裝光纖光柵傳感器和溫度感測電纜，防止火災(zāi)的發(fā)生。在安裝傳感器之后，如果光纖測量了溫度與結(jié)構(gòu)的變化，傳感器就會(huì)即刻啟動(dòng)防止舉措[4]。有了溫度感測電纜的安裝，只要電纜四周環(huán)境溫度升高過多，電纜就會(huì)短路，發(fā)出警報(bào)。從現(xiàn)階段的情況來看，因?yàn)閭鞲衅髋c罐區(qū)安全要求、油庫真實(shí)情況更加貼合，所以其需求量較大。

對(duì)于其他可能引起罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故的因素也要做好預(yù)防。第一，預(yù)防明火，明火在各類火災(zāi)事故里占據(jù)大半比例，必須在易燃易爆區(qū)域禁止明火。第二，預(yù)防電器火花，因?yàn)殡姶蚧鹗且l(fā)火災(zāi)爆炸事故的一大火源，在施工中要針對(duì)電器開關(guān)插銷、照明器具和電熱器具等使用防爆裝置。第三，預(yù)防靜電，靜電屬于當(dāng)下罐區(qū)運(yùn)行的關(guān)鍵防范對(duì)象，要求工作人員穿戴專業(yè)防靜電服裝；在進(jìn)入罐區(qū)之前要做好人體靜電釋放，并做好靜電接地，加強(qiáng)檢測與管理；在收發(fā)原油之前做好檢驗(yàn)，裝卸時(shí)強(qiáng)調(diào)合理控制流速，減少靜電。第四，預(yù)防雷擊，加裝金屬儲(chǔ)罐避雷針。

外浮頂金屬儲(chǔ)罐的外浮頂和罐壁之間采用二次密封裝置，油氣與外界空氣必然在一、二次密封裝置之間形成油氣混合物，該區(qū)域處于爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的1 區(qū)范圍（即正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境），特別是隨著使用年限的增加，密封老化失效，此種情況會(huì)更加嚴(yán)重。浮頂石油儲(chǔ)罐火災(zāi)中，密封圈火災(zāi)的占比由美國石油協(xié)會(huì)（API）統(tǒng)計(jì)為72.8%，國際資源保護(hù)組織（RPI）統(tǒng)計(jì)為88.7%。同時(shí)密封圈火災(zāi)由雷擊引發(fā)的占比為94.5%。必須予以警惕的是，在儲(chǔ)罐收、發(fā)油操作過程中，多為密封圈火災(zāi)，儲(chǔ)罐著火點(diǎn)均在密封圈處，均有多處燃爆點(diǎn)。目前可以對(duì)一二次密封間氣體采取主動(dòng)采樣、提前發(fā)現(xiàn)，主動(dòng)注氮、降低濃度，通過消除可燃物實(shí)現(xiàn)主動(dòng)防御。另一方面，通過雷電預(yù)警系統(tǒng)，根據(jù)將侵襲本場的雷電強(qiáng)度、距離和時(shí)間，對(duì)儲(chǔ)罐停止收發(fā)油作業(yè)，以最大限度避免危險(xiǎn)后果。

2.4 強(qiáng)化儲(chǔ)罐腐蝕預(yù)防管理

對(duì)于金屬儲(chǔ)罐的腐蝕預(yù)防管理，應(yīng)在一定周期里正常使用，以確保不影響防雷擊、防靜電為前提，制定對(duì)原油安全沒有影響的腐蝕預(yù)防措施。第一，對(duì)材料的選用，確保使用耐腐蝕的復(fù)合材料；第二，在實(shí)際工作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，了解到大型原油儲(chǔ)罐發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的主要部位是底板，進(jìn)行針對(duì)性的材質(zhì)和涂料防腐蝕設(shè)計(jì)；第三，除開儲(chǔ)罐底板，還要強(qiáng)化內(nèi)部和頂部的腐蝕預(yù)防管理，涂抹有機(jī)涂料；第四，進(jìn)行定期的儲(chǔ)罐防腐測試，采取針對(duì)性的儲(chǔ)罐防腐措施，提高儲(chǔ)罐整體防腐性能。對(duì)于可能發(fā)生的緊急情況、突發(fā)事件等還要完善應(yīng)急預(yù)案，組織人員演練，盡可能在發(fā)生事故時(shí)降低損失。

3 結(jié)語

與全球其他國家相比，我國一直都對(duì)原油有著很大的需求，這對(duì)大型原油儲(chǔ)罐的數(shù)量提出挑戰(zhàn)，采取措施保證大型金屬儲(chǔ)罐的安全性勢在必行。大型原油金屬儲(chǔ)罐對(duì)儲(chǔ)存原油、運(yùn)輸原油等均有關(guān)鍵性作用，相關(guān)單位及人員在儲(chǔ)罐的建造與運(yùn)行中積極改進(jìn)技術(shù)手段、管理手段，進(jìn)一步完善大型原油儲(chǔ)罐安全規(guī)范。通過落實(shí)有效的安全預(yù)防措施，大幅度降低了儲(chǔ)罐安全風(fēng)險(xiǎn)，使儲(chǔ)罐運(yùn)行安全得到了顯著提升，助力石油產(chǎn)業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。