大型外浮頂金屬原油儲罐安全及預防措施探究

田向軍

東營港有限責任公司 山東 東營 257091

外浮頂金屬儲罐是石油行業經常使用的大型設備。隨著我國社會經濟的發展，儲油庫的規模不斷擴大，儲存的油品總容量和危險性相應越來越大，儲罐數量密集密集程度高。原油則具備易燃易爆的特殊性，只要發生泄漏，就很容易引發火災爆炸事故、污染事故，造成人員傷亡、財產損失。所以在大型原油儲罐的運行管理中，必須切實做好安全預防工作，盡最大努力控制損失。

1 大型原油儲罐安全因素

原油閃點范圍較廣，閉口閃點為- 30～34℃，而且凝點較高，是甲B 類易燃液體，在加熱以及有火災發生時會有顯著的熱波現象。如果含水量為0.3%～4%，就容易出現沸溢或者噴濺，也容易膨脹、擴散、流溢、聚集靜電荷等。這些特性表明火災爆炸是大型原油儲罐最常見、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。針對著火源因素，可以直接通過加強安全檢查與管理；泄露可燃物的問題需要在建設儲罐及投運安全檢查、運行使用等環節進行有效預防控制。原油泄露之后暴露在空氣里，就會構成可燃物[1]。在原油儲運中發生泄露問題是比較常見的，主要涉及冒罐跑油和脫水跑油，還有設備、閥門管線等附件損壞、罐底開焊破裂跑油，密封不良也會導致油氣揮發。此外，浮盤沉底、冒罐的現象是大型原油儲罐生產十分忌諱的惡性設備事故，發生這類事故反映儲罐施工的質量缺陷。

大型外浮頂金屬儲罐采用了金屬建造，容易被腐蝕，所以腐蝕成為引發原油泄露的又一重要因素。從儲罐內部腐蝕情況來看，罐底腐蝕最嚴重，大多都是潰瘍狀坑點腐蝕，出現部位主要有焊接熱影響區、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，屬于均勻點蝕，主要出現在油水界面、油和空氣界面。而且儲罐的底部會有嚴重的外腐蝕，主要出現在邊緣板和環梁基礎接觸面。

2 大型原油儲罐安全預防措施

2.1 加強安裝施工質量控制

石油易燃易爆，一旦儲存不當，很有可能引發火災和爆炸等事故，嚴重威脅人們的生命財產安全。所以控制大型原油儲罐安裝施工質量顯得尤為關鍵，必須引起高度重視。

（1）預制把控。外浮頂金屬儲罐涉及較多附件種類，包含底板和壁板、浮盤等，必須嚴格把控制作每一個附件的環節[2]。在預制之前要仔細審核圖紙，交給設計、監理、建造等部門進行聯合審查，確認板幅、放大比例以及板組隊縫隙、相鄰對接焊縫的距離等都是符合安全質量要求的。

（2）組裝控制。組裝大型原油儲罐時要滿足設計圖紙的要求。先做好檢查工作，及時清理相關部位的污物、水分和鐵銹等；在拆除工裝卡具時要注意保護母材不被損壞；焊接時及時將飛濺部分打磨光滑。在組裝壁板時要控制好錯變量，確保內表面齊平。安裝浮頂時做好專用架臺的找平處理，及時控制好浮頂的底板和頂板，避免其凹凸變形。

（3）焊接控制。評定焊接工藝是進行儲罐施工的前提，必須根據國家標準執行，所有焊接人員持證上崗，通過崗前培訓之后開展工作。焊接之前還要做好焊條的烘干處理，并且保管焊材時完善臺賬。如果在焊接過程中遇到惡劣天氣，必須加強防護，確保焊接質量達標。

針對外浮頂金屬儲罐安裝施工過程的質量控制，還要明確三級控制點。即按照金屬儲罐施工工序、質量規范和標準，將質量控制點劃分成A、B、C 三個等級。A 級是重點控制點，由建造、施工和監理共同檢驗；B 級是較重要控制點，由施工和監理一起檢驗；C 級是一般控制點，施工方自行檢驗即可。而且建造單位要按照實際需求建立首件金屬儲罐樣板工程，在現場交流經驗，統一崗前培訓和質量檢驗、驗收等工作的判定標準，提供監理參照，也方便現場人員加強施工安全質量管理，消除可能出現的通病，提高整體施工質量和安全性。

2.2 做好儲罐安全檢查工作

已經完成好施工作業且經過質量驗收的外浮頂金屬儲罐往往會直接投入運行，在其運行使用環節有必要做好安全檢查工作，預防發生安全事故。金屬儲罐基礎每年的均勻下沉量一般不超出10mm；對于間隔6mm 的相鄰兩點的不均勻下沉量，沒有裝油時偏差不超過20mm，裝滿油時偏差不超過40mm；儲罐錐面坡度不超過0.008，并保持護坡的完整性，發現護坡石出現裂痕、松脫時必須第一時間進行固定灌漿處理；砂墊層下面的滲漏管不能滲出油品，否則要立即進行清罐修理。另外，考慮到外浮頂金屬儲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所在。

（1）安全閥。如果機械式呼吸閥因為凍結或銹蝕無法動作，液壓式安全閥可以發揮作用，保護儲罐安全[3]。和機械式呼吸閥相比，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動作，當呼吸閥出現故障或者儲罐收發原油時發生罐內真空度過大或超壓時才會發揮安全密封功能，防止金屬儲罐損壞。每個季度至少要檢查1 次安全閥，及時清除保護網上的蛛絲、塵土和雀窩等。

（2）阻火器。是裝有鋁、銅或者其他導熱良好、熱容高的金屬皺紋網箱體，如果火焰從阻火器通過，金屬網就會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入儲罐內部。每個季度至少檢查1 次阻火器，氣溫比0℃低時可以每個月檢查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。為了減少易揮發原油在儲罐的蒸發損耗，就設定了呼吸擋板這一節能裝置。一般將呼吸擋板安裝在阻火器下面，伸入罐內，發油時若液面過快下降，吸入罐內的氣流就會將油面的油氣濃度層沖散，導致原油加快蒸發。將擋板安裝在呼吸閥下面，能夠使吸入氣流向罐壁折轉，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、提高原油流動性的附件。浮頂儲罐的浮盤下落，到達罐底之前會有若干支柱支撐著。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，保持良好的環狀密封狀態，避免破損浸油，消除脫落、翻折等現象。

（5）中央排水管。這是在外浮頂金屬儲罐浮頂中央下邊安裝的專用附件設備，目前技術水平和使用優勢最為明顯的為全柔性鎧裝軟管，能夠伴隨浮頂的升降而彎曲、復位，具備排水。利用中央排水管可以及時排走浮盤上積存的雨水、融化的積雪，防止儲罐浮頂積水沉沒。在罐頂中央還會安裝“T”型通氣短管，并朝下開通氣口，讓儲罐直接連通大氣，形成收發原油的呼吸通道，并防止雨水、雜質等進入儲罐。平時經常檢查，確保通氣短管暢通無阻。

2.3 有效預防罐區火災爆炸

儲罐區域的顯眼位置布置禁火警告標識，儲罐區的防火管理。警告標識嚴禁人們攜帶任何煙火走進罐區，并防止外來人員帶入易燃易爆物品。同時采取有效的措施預防因為碰撞、摩擦等引發的火災。可以在罐區安裝光纖光柵傳感器和溫度感測電纜，防止火災的發生。在安裝傳感器之后，如果光纖測量了溫度與結構的變化，傳感器就會即刻啟動防止舉措[4]。有了溫度感測電纜的安裝，只要電纜四周環境溫度升高過多，電纜就會短路，發出警報。從現階段的情況來看，因為傳感器與罐區安全要求、油庫真實情況更加貼合，所以其需求量較大。

對于其他可能引起罐區火災爆炸事故的因素也要做好預防。第一，預防明火，明火在各類火災事故里占據大半比例，必須在易燃易爆區域禁止明火。第二，預防電器火花，因為電打火是引發火災爆炸事故的一大火源，在施工中要針對電器開關插銷、照明器具和電熱器具等使用防爆裝置。第三，預防靜電，靜電屬于當下罐區運行的關鍵防范對象，要求工作人員穿戴專業防靜電服裝；在進入罐區之前要做好人體靜電釋放，并做好靜電接地，加強檢測與管理；在收發原油之前做好檢驗，裝卸時強調合理控制流速，減少靜電。第四，預防雷擊，加裝金屬儲罐避雷針。

外浮頂金屬儲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，該區域處于爆炸危險區域的1 區范圍（即正常運行時可能出現爆炸性氣體混合物的環境），特別是隨著使用年限的增加，密封老化失效，此種情況會更加嚴重。浮頂石油儲罐火災中，密封圈火災的占比由美國石油協會（API）統計為72.8%，國際資源保護組織（RPI）統計為88.7%。同時密封圈火災由雷擊引發的占比為94.5%。必須予以警惕的是，在儲罐收、發油操作過程中，多為密封圈火災，儲罐著火點均在密封圈處，均有多處燃爆點。目前可以對一二次密封間氣體采取主動采樣、提前發現，主動注氮、降低濃度，通過消除可燃物實現主動防御。另一方面，通過雷電預警系統，根據將侵襲本場的雷電強度、距離和時間，對儲罐停止收發油作業，以最大限度避免危險后果。

2.4 強化儲罐腐蝕預防管理

對于金屬儲罐的腐蝕預防管理，應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，制定對原油安全沒有影響的腐蝕預防措施。第一，對材料的選用，確保使用耐腐蝕的復合材料；第二，在實際工作中總結經驗，了解到大型原油儲罐發生腐蝕現象的主要部位是底板，進行針對性的材質和涂料防腐蝕設計；第三，除開儲罐底板，還要強化內部和頂部的腐蝕預防管理，涂抹有機涂料；第四，進行定期的儲罐防腐測試，采取針對性的儲罐防腐措施，提高儲罐整體防腐性能。對于可能發生的緊急情況、突發事件等還要完善應急預案，組織人員演練，盡可能在發生事故時降低損失。

3 結語

與全球其他國家相比，我國一直都對原油有著很大的需求，這對大型原油儲罐的數量提出挑戰，采取措施保證大型金屬儲罐的安全性勢在必行。大型原油金屬儲罐對儲存原油、運輸原油等均有關鍵性作用，相關單位及人員在儲罐的建造與運行中積極改進技術手段、管理手段，進一步完善大型原油儲罐安全規范。通過落實有效的安全預防措施，大幅度降低了儲罐安全風險，使儲罐運行安全得到了顯著提升，助力石油產業穩健發展。