大型平底儲罐失穩后的修復

潘　俊

河南龍宇煤化工有限公司（河南　永城　476600）

化工設備

大型平底儲罐失穩后的修復

潘俊

河南龍宇煤化工有限公司（河南永城476600）

由于化工儲罐內的介質多有毒有害、易燃易爆，采用機械切割、補焊法進行修復不僅需要徹底置換罐內介質，否則易引發安全事故，工藝處理難度極大，而且花費較高。因此，采取更加安全、經濟的方法進行修復顯得尤為重要。重點介紹了大型化工裝置中平底儲罐失穩后的修復技術以及一種利用水壓對失穩儲罐進行修復的方法。

平底儲罐失穩水壓修復

1　概況

大型化工裝置通常都配套設有數臺甚至數十臺用以儲存物料的大型平底儲罐。其在使用中由于各種原因，有時會出現因內部負壓而導致吸扁的現象，即儲罐失穩。一旦儲罐出現失穩現象，在使用中就面臨重大隱患，必須進行修復后方可再次投用。[1]

正常的修復方法一般有兩種，一種是機械修復法，即將失穩部分進行切割更換。該方法面臨的最大問題是工藝處理，由于化工儲罐內所承裝的介質通常易燃、易爆，如果置換時處理不徹底，在修復過程中極易出現起火爆炸事故，因此對工藝處理的要求非常高。另外，該方法的維修成本通常較高，動輒幾萬甚至數十萬。另一種修復方法是水壓修復法，即利用內部充壓的方法將儲罐失穩部分恢復至原始狀態。該修復方法操作簡單、費用較低，但面臨的最大問題是如何判斷平底儲罐的承壓能力，因為罐內一旦出現超壓，整個儲罐就會有破裂的風險，因此在使用中必須進行嚴格的計算和控制，稍有不慎極易導致事故的發生。[2-4]

某大型煤制甲醇企業共有十臺大型甲醇、雜醇油儲罐，其體積從1500 m3至10 000 m3不等。2015年7月，一臺雜醇油儲罐忽然出現失穩現象，整個頂部全部塌陷，積水嚴重，面臨巨大的安全風險，需要及時進行修復。本文通過原因分析提出了一套修復措施。

2　事故經過及原因淺析

該儲罐內盛雜醇油，并含部分甲醇酸脫裝置來的富含H2S的甲醇，由于H2S對碳鋼材質的管線和閥門均有腐蝕性，如不經常清理疏通，易導致閥門管線的堵塞。

2015年7月的某日，一場暴雨使罐體溫度驟降，而呼吸閥和充氮管線均由于堵塞而未能發揮應有的作用，導致罐內出現負壓，瞬間將罐頂吸扁。

3　修復措施

該儲罐（T15702）于2008年4月投用，主要部件材質為Q235-A碳素結構鋼，采用現場組焊的工藝，具體參數見表1。

表1　雜醇油罐設計及使用參數

由于整個罐頂均失穩，若采用機械法進行修復，則需將整個罐頂割除，重新安裝一個新的罐頂，該方法工期較長，費用較高，且工藝置換難度較大。經過討論，最終決定采取水壓法進行修復。

考慮到儲罐的承壓能力，在充壓前有必要對其承壓強度進行校核。

罐頂承壓環的強度校核公式為：

罐體承壓強度為：

式中，p為罐內氣體設計壓力，Pa；α為罐頂板的切線與水平線的夾角，°（度）；Th為罐頂板厚度，cm；D為油罐直徑，m；A為承壓環斷面面積，cm2。[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；Th為罐頂板厚度，cm；Tc為管壁厚度，cm；R1為儲罐半徑，cm；R2為罐頂曲率半徑，cm。

經查圖紙及計算可得：則：A=28.12 cm2，p=9721.7 Pa，罐體最大承壓強度pt=15.27 kPa。

因此，該罐的最大承壓能力為15.27 kPa。

正式修復前，需將整個儲罐中的介質全部排空，注水稀釋，略作置換。最后采用消防水進行灌水。

升壓前，從罐頂最高處接一個“U”形壓力表，注滿水后，先不要升壓，檢查管壁、罐底板焊縫、頂部承壓環有無變形、鼓包、開裂和泄漏現象。

升壓過程中，壓力達到3 kPa時檢查管壁、罐底板焊縫及頂部承壓環是否被破壞，罐底板是否開始出現起升現象；壓力緩慢升至8 kPa時，罐頂開始出現回彈，罐底板起升量在10 mm左右，罐壁及頂部承壓環無明顯變形；壓力升至12 kPa時，整個罐頂全部恢復正常，罐底板起升量為20 mm，罐壁正常，頂部承壓環向外略有擴張。

緩慢泄壓至常壓狀態，調節呼吸閥，繼續緩慢泄壓，保持罐內微正壓。至此，整個修復過程完成。

4　結語

本次水壓修復證明：在經過嚴密計算之后，嚴格控制升壓壓力及升壓速度，大型儲罐的失穩完全可以采用水壓法進行修復。采用該法不僅可以節省大量人力、物力，修復過程相對機械修復法來說也較為安全。

[1]姚佐權,張新建,陳美全.10 000 m3常壓醋酸儲罐罐頂失穩分析及修復[J].設備管理與維修,2014(8)：19-21.

[2]楊旭耀,李育德,張曉凌.儲罐罐壁抽癟后的修復[J].石油化工設備，2008，37(6)：84-86.

[3]劉慶宏.大型拱頂鋼油罐抽癟后的修復[J].油氣儲運, 2001,20(5)：37-40,58,4-5.

[4]靳永娥,蔣曉紅.油罐罐頂凹陷的原因分析[J].油氣儲運,1999,18(3)：54-56,60,6.

[5]潘家華.油罐及管道強度設計[M].北京：石油工業出版社,1986.

Repair of the Instability of Large Flat Bottom Storage Tank

Pan Jun

Because most of the mediums in chemical storage tanks are toxic,hazardous,flammable and explosive,it needs the complete replacement of mediums in the tanks by using mechanical cutting method or repair welding method, otherwise safety accidents are prone to occurrence.The repair processes are extremely hard,and the costs are also high. Therefore,it is of vital importance to adopt more safe and economical repair methods.The repair techniques for the instability of supporting flat bottom storage tanks of large chemical plants are introduced，and a method for repairing the instability of storage tanks by using water pressure is emphatically introduced.

Flat bottom storage tank;Instability;Water pressure repair

TE 972

潘俊男1983年生本科工程師主要從事化備管理與維修工作

2015年10月