王天高(中國航空油料有限責(zé)任公司西藏分公司，西藏 山南 850705)

0 引言

伴隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，很多儲油場所都使用大型油罐儲油，但是基于油料本身的易燃易爆特點(diǎn)，為儲油工作帶來了一定的隱患。因此，在管理油料時(shí)，相關(guān)管理人員要能對其重要的影響因素有足夠的分析，并能在對其展開一定的分析的基礎(chǔ)上采取合適的措施，以此來保證大型油罐的安全管理。

1 大型原油儲罐工程的危險(xiǎn)性分析

原油具有一定的易爆炸性和易燃性，并且易沸溢，要在實(shí)際的救火過程中對此有足夠的重視[1]。大型原油儲罐安全管理中最危險(xiǎn)和最主要的因素就是基于原油的易燃易爆性，在實(shí)際的著火事故中，要對可燃物、著火源與空氣有足夠清晰的認(rèn)識，一般是通過強(qiáng)化管理來解決著火源的問題的。而在實(shí)際的儲罐設(shè)計(jì)時(shí)，則需要對泄漏可燃物的問題進(jìn)行足夠的控制和預(yù)防。由于原油在泄漏的過程中是完全暴露在空氣中的，在與空氣接觸時(shí)容易構(gòu)成可燃物。在對原油進(jìn)行儲運(yùn)時(shí)，有脫水跑油、冒罐跑油、管線、設(shè)備閥件的損壞導(dǎo)致的跑油，或者由于密封的不良導(dǎo)致的油氣的揮發(fā)。另外，在實(shí)際的原油泄漏事故中，還存在浮盤沉底、罐底開焊破裂導(dǎo)致的泄漏。

在眾多的原油泄漏因素中，腐蝕是最為重要的因素。國內(nèi)外的油罐底部的腐蝕造成有關(guān)泄漏事故發(fā)生過多起。調(diào)查儲罐內(nèi)的實(shí)際腐蝕情況后，相關(guān)結(jié)果表明，大多罐底腐蝕為潰瘍狀的腐蝕狀態(tài)，且罐底腐蝕最為嚴(yán)重，一般表現(xiàn)為變形以及凹陷，發(fā)生在焊接熱影響區(qū)。罐頂?shù)母g多為不均勻的伴有孔蝕的全面腐蝕狀態(tài)。罐壁的腐蝕程度較輕，一般發(fā)生在油水界面，其腐蝕的形態(tài)表現(xiàn)為均勻點(diǎn)蝕狀，油水界面的原油接觸到空氣。因此，相較于罐頂和罐壁，罐底的腐蝕更為嚴(yán)重，其腐蝕主要在與環(huán)梁基礎(chǔ)接觸以及邊緣板一面。在浮頂油罐進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，浮盤沉底事故是整個(gè)過程環(huán)節(jié)最為忌諱的惡性設(shè)備事故。這種事故一旦發(fā)生，將造成原油的大量泄漏，對環(huán)境造成一定的污染，同時(shí)嚴(yán)重影響生產(chǎn)，也反映出了管理、施工、設(shè)計(jì)等相關(guān)方面的缺陷。

2 油罐罐頂失穩(wěn)分析

2.1 浮頂載荷分析

浮力作用：浮頂在液面上漂浮，其下端浸沒深度一般與密封機(jī)構(gòu)對罐壁摩擦的大小力度和方向、浮頂附件質(zhì)量等有重要的關(guān)系[2]。

風(fēng)力作用：狂風(fēng)能讓浮頂產(chǎn)生附加彎矩，使其漂移向最大風(fēng)向。在風(fēng)吹罐頂上方時(shí)，風(fēng)向發(fā)生改變，在消防擋板處受到最大的阻力，在狂風(fēng)開始的最初階段進(jìn)入地帶，即進(jìn)入俯沖力的尾端。因此，根據(jù)動(dòng)力學(xué)的相關(guān)原理推斷，在這個(gè)過程中，有很大的可能產(chǎn)生真空度，最終讓風(fēng)向產(chǎn)生變化。

暴雨沖擊：在無風(fēng)的暴雨時(shí)，對浮頂產(chǎn)生均勻向下的沖擊力，只能對浮頂?shù)慕]深度產(chǎn)生影響，但是在伴有狂風(fēng)的暴雨時(shí)，會讓雨線產(chǎn)生偏斜，進(jìn)而分解對浮頂?shù)臎_擊力。加上風(fēng)力的作用，浮頂在雨線的作用下成為一個(gè)入射角，在浮頂左方的一部分產(chǎn)生一定的浮頂偏載，其由于不能承受風(fēng)力作用下的雨線的作用，在整個(gè)過程中，在狂風(fēng)中對浮頂中心形成一定的傾覆力矩，相疊加前一力矩[3]。

2.2 預(yù)防措施

由于量油管和導(dǎo)向管的安裝方位的原因，其不能與最大風(fēng)向同步，產(chǎn)生極大的不良影響，對浮頂傾覆力矩構(gòu)成影響。讓導(dǎo)向管設(shè)置在最大風(fēng)向浮頂兩端，在一定程度上會阻礙了浮頂傾覆，進(jìn)而讓導(dǎo)向管的傾覆彎矩有所減小。對于大直徑的儲罐，可以對其增加多個(gè)導(dǎo)向管，避免發(fā)生不良后果[4]。

當(dāng)儲罐容量不大時(shí)，可以結(jié)合現(xiàn)有的浮頂結(jié)構(gòu)設(shè)置兩根導(dǎo)向管，但要將量油管設(shè)置在最大的風(fēng)尾處，從而大幅增加導(dǎo)向管對浮頂反力矩的力臂。

量油管和導(dǎo)向管的失穩(wěn)變形，其主要原因是剛度較為有限。針對這一問題，可以增加量油管和導(dǎo)向管的直徑和壁厚[5]。當(dāng)前的結(jié)構(gòu)為下端固結(jié)、上端自由，可以將其改為下端可軸向滑動(dòng)和上端固結(jié)的結(jié)構(gòu)。罐壁的工作條件和導(dǎo)向管相差無幾，原油罐與大氣之間的溫差加大，但是罐壁的保溫功能加上罐壁薄弱的結(jié)構(gòu)，量油管濕度變化在相同的溫度條件下會產(chǎn)生較小的變化，導(dǎo)向管兩端的支架可以吸收這種差異引起的變化，讓支架有足夠合理的設(shè)計(jì)，可以有效避免造成惡性附加應(yīng)力。

若干限位塊分布在浮頂油罐在浮頂下部，其在接觸罐壁時(shí)，浮頂中心會在罐壁對其反力的作用下產(chǎn)生一定的力矩，進(jìn)而傾覆浮頂，產(chǎn)生一定的傾覆力矩，前述傾覆力矩與其產(chǎn)生疊加，讓浮頂?shù)膬A覆進(jìn)一步加劇。將其變得更加有柔性，將其改在浮頂?shù)纳戏剑梢援a(chǎn)生與上述讓力矩相反的力矩，進(jìn)而讓浮頂傾覆得到進(jìn)一步減緩。另外，其柔性能快速吸收其與罐壁的沖擊能和定位塊，減緩其在狂風(fēng)中產(chǎn)生的沖擊力，讓動(dòng)載荷系數(shù)得以降低，從而有效避免產(chǎn)生浮頂?shù)恼w失穩(wěn)破壞[6]。

3 油罐的防腐措施

3.1 防護(hù)油罐金屬底板

在對地上的鋼質(zhì)油罐進(jìn)行使用時(shí)，由于受不同的環(huán)境介質(zhì)的進(jìn)一步腐蝕，會有較多的穿孔事故發(fā)生在罐底板?；诖?，要實(shí)施足夠防腐蝕措施，對儲罐底板進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)，從而避免發(fā)生泄漏事故，讓大修周期有進(jìn)一步延長[7]。讓金屬與介質(zhì)被有效隔開，用防腐涂料保護(hù)金屬。但覆蓋層容易龜裂老化，且容易出現(xiàn)微孔，加上不合格的施工，其表面產(chǎn)生一定的針孔，在一定程度上對漆膜造成破壞。因此，不能采用單獨(dú)的涂料。將陰極保護(hù)與涂料保護(hù)相聯(lián)合，保護(hù)裸露的金屬，并形成電流保護(hù)，進(jìn)而對覆蓋層的缺陷進(jìn)行有效彌補(bǔ)，這是較為經(jīng)濟(jì)有效的辦法，能有效保護(hù)儲罐罐底板。儲罐的邊緣板產(chǎn)生的作用同樣不容忽視，其在罐結(jié)構(gòu)中起到十分重要的作用，但是因?yàn)闈B水的原因，容易引發(fā)腐蝕。如前階段的在役儲罐的防腐措施工作做得不夠到位，就要能對罐底板的腐蝕進(jìn)行全面控制，要做好基本的罐底板主體防護(hù)措施，同時(shí)也要對邊緣板外的裸露部分采取相應(yīng)的防腐措施。

3.2 防治罐底板腐蝕的措施

(1)在設(shè)計(jì)油罐金屬底板結(jié)構(gòu)的過程當(dāng)中，要想讓罐底板呈現(xiàn)平鋪的狀態(tài)，使其傾斜，接近脫水口，從而脫凈原油罐底的水。

(2)原油罐的腐蝕最主要的是水腐蝕，在罐底部，其最好的水層厚度大概為800 mm，所以，涂刷相應(yīng)涂料，能有效起到保護(hù)性的作用。

3.3 罐底板上表面防腐措施

要對油罐罐底防腐，主要要求是：在遇到存儲產(chǎn)品時(shí)保持不變質(zhì)，并且能有很好的抗?jié)B透和耐潮性能，并且能很好地附著在金屬表面，在抗陰極剝離、抗沖擊以及耐老化等方的性能更好。并且耐存儲溫度，同時(shí)更容易修補(bǔ)。油品與管壁容易產(chǎn)生摩擦，尤其在實(shí)際的輸送中，這種摩擦?xí)屵^濾器和流經(jīng)泵產(chǎn)生靜電，這些靜電不能快速消散，將從管路的末端直接進(jìn)入油罐。而在這個(gè)過程中，油品和油罐的接管內(nèi)壁產(chǎn)生一定的摩擦，這個(gè)過程中也會產(chǎn)生一定的靜電，采用絕緣覆蓋層，進(jìn)而阻斷儲運(yùn)過程中所產(chǎn)生的高壓和靜電，放電會將油氣層擊穿，引發(fā)事故。為避免以上問題的發(fā)生，要使用108以下的電阻率防靜電的涂料。有犧牲陽極安裝在罐底板，可以通過陽極導(dǎo)出靜電，可以使用特殊涂料，如重型玻璃鱗片涂料，這種涂料的抗沖擊性和抗?jié)B透性都很好，同時(shí)有良好的粘結(jié)力和耐磨性，并且溶劑少，耐化學(xué)介質(zhì)浸泡，可做厚涂。如果考慮到清罐的難度，不用犧牲陽極保護(hù)，可以按照以下的方法進(jìn)行防腐：第一，涂料面漆用T521聚氨酯，底漆用無機(jī)富鋅T588涂料。以上涂料的選擇方案能有效避免鋅涂料的過早失效。

由于犧牲陽極不能提供更多保護(hù)給邊緣板外部的部分，但是由于其所處的環(huán)境較差，在對其進(jìn)行防腐時(shí)，可以用熱噴涂鋁防腐。在噴涂層有較強(qiáng)的耐高溫特性，同時(shí)能將腐蝕介質(zhì)的滲透進(jìn)行有效隔絕，對鋼板的化學(xué)腐蝕進(jìn)行有效防止，與此同時(shí)，鋁覆蓋層能犧牲陽極。噴涂其他電位比EF正的金屬在很大程度上會有安全隱患。要對普通的涂料進(jìn)行定期的除銹，并對其進(jìn)行及時(shí)的更新。這些方法的一次性投資額度較高，但是產(chǎn)生的效果較好，可以一勞永逸。通過相關(guān)研究，對這兩種防腐層的壽命和其使用的經(jīng)費(fèi)用展開比較，結(jié)果表明，較為經(jīng)濟(jì)的做法是使用高性能的防腐體系。

基于圈梁的攔阻，整個(gè)陰極保護(hù)的盲區(qū)是邊緣板部位。裝油后，油罐的邊緣板微微上翹，很容易流進(jìn)雨水。為避免縫隙流進(jìn)雨水，一般的做法是，先用石棉繩直接填塞進(jìn)縫隙，將玻璃纖維布和防水膠進(jìn)行混合密封。用這種方式展開處理，其本身有很大的弊端，不能達(dá)到更好防水效果?？梢圆捎闷渌姆绞椒欧ǎ唧w先切削環(huán)梁的外露角，焊一圈圓鋼在邊緣板外下沿，并將其直接密封，快速填平整個(gè)焊接處。當(dāng)前這種結(jié)構(gòu)對水分進(jìn)行有效控制，避免水分流進(jìn)邊緣板的縫隙，進(jìn)而讓積水大幅度減少。這種結(jié)構(gòu)在儲罐中得到了試驗(yàn)，已經(jīng)取得了較為理想的應(yīng)用效果。

4 結(jié)語

綜上所述，儲油企業(yè)要對油料的儲存和相關(guān)注意事項(xiàng)等有足夠的重視。要對周圍環(huán)境以及油罐自身存在的安全隱患進(jìn)行有效分析，要確保安全的使用大型油罐，可以從以下兩個(gè)方面著手：第一是結(jié)合油品的易燃和易爆的特性，加大安檢力度和日常的運(yùn)營管理，有效防止油罐發(fā)生泄漏。油品外溢后，遇到明火容易引發(fā)爆炸事故。第二，在油罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面有相應(yīng)的設(shè)計(jì)，采取合適的預(yù)防措施，消除油罐設(shè)計(jì)之初的先天缺陷。