原油储罐的设计与安装技术探究

　　【摘要】：全世界发达国家每年因腐蚀造成的损失价值约占国家国民生产总值的1％～4％，由于储存原油中含有机酸、无机盐等杂质，使储罐因腐蚀而缩短了使用寿命。本文通过对原油储罐的制造与安装技术的具体论述，希望能对我国原油储罐的制造与安装有所帮助。

　　【关键词】：原油储罐；不锈钢衬里技术；安装技术

　　1.大型原油储罐工程危险性分析

　　1.1原油危险性分析

　　原油为甲B类易燃液体，具有易燃性；爆炸极限范围较窄，但数值较低，具有一定的爆炸危险性，同时原油的易沸溢性，应在救火工作时引起特别重视。

　　1.2火灾爆炸事故原因分析

　　原油的特性决定了火灾爆炸危险性是大型原油储罐最主要也是最重要的危险因素。发生着火事故的三个必要条件为：着火源、可燃物和空气。

　　着火源的问题主要是通过加强管理来解决，可燃物泄漏问题则必须在储罐设计过程中加以预防和控制。泄漏的原油暴露在空气中，即构成可燃物。原油泄漏，在储运中发生较为频繁，主要有冒罐跑油，脱水跑油，设备、管线、阀件损坏跑油，以及密封不良造成油气挥发，另外还存在着罐底开焊破裂、浮盘沉底等特大型泄漏事故的可能性。

　　腐蚀是发生泄漏的重要因素之一。国内外曾发生多起因油罐底部腐蚀造成的漏油事故。对原油储罐内腐蚀情况初步调查的结果表明：罐底腐蚀情况严重，大多为溃疡状的坑点腐蚀，主要发生在焊接热影响区、凹陷及变形处。罐顶腐蚀次之，为伴有孔蚀的不均匀全面腐蚀，罐壁腐蚀较轻，为均匀点蚀，主要发生在油水界面，油与空气界面处。相对而言，储罐底部的外腐蚀更为严重，主要发生在边缘板与环梁基础接触的一面。

　　浮盘沉底事故是浮顶油罐生产作业时非常忌讳的严重恶性设备事故之一。该类事故的发生，一方面反映了设计、施工、管理等方面的严重缺陷，另一方面又将造成大量原油泄漏，严重影响生产、污染环境并构成火灾隐患。

　　2.我国原油储罐制造结构

　　2.1叠壁设计

　　采用国际上通用的美国API650中的变设计点方法进行设计。从实测结果知，油罐的最大应力不在最下一圈壁板上，而是在2.6～3.6m。对第一、二圈的纵、横焊缝进行100％射线探伤检测，其焊接接头系数取1.0，控制第一圈与第二圈壁板厚度之差不超过5mm。使罐壁的环向应力更接近实际应力，并不超过260MPa且分布均匀，既提高使用安全性，又经济合理。

　　2.2 大角焊缝设计

　　大角焊缝即罐底圈壁与底边缘板的T形内角焊缝（图1），是应力集中的峰值区，它承受液压引起的拉伸应力和弯矩，以及地震或风载引起的弯矩和剪切力等。随着罐内液位的升降，该焊缝周围底板产生一定的弹性变形，并有可能引起高应力循环疲劳破坏。因此该焊缝不能是全焊透结构，而且节点刚性不能太大，应设法从焊缝结构、焊接工艺和探伤检测等方面采取措施，尽可能地降低大角焊缝处的峰值应力，并使其具有一定的柔韧性。

　　2.3 挠性软管灭火系统

　　采用DN1OO的挠性热塑钢软管作为泡沫输送管从罐底部进入罐内，随浮顶升降而升降。软管用法兰与浮顶中央泡沫分配器入口法兰连接。中央泡沫分配器均匀接出的每根支管，在通过泡沫挡板后又接有一根T形管，T形管两端各有一个泡沫喷嘴直接靠近罐壁密封着火处。由于避免了被风和火焰吹散，这种灭火系统的泡沫用量仅为传统灭火系统泡沫甩量的1／10－l／5，而且灭火迅速、可靠、安全。

　　2.4 二次密封机构

　　在耐油橡胶包弹性聚氨酯软泡沫塑料的单层密封机构的基础上，增加了英国生产的PSS50二次密封机构，即浮顶与罐壁之间加一道光滑的紧贴罐壁的耐磨合成橡胶刮板进行密封，同时还起到挡雨板的作用，平时不需维护，密封效果好。据资料介绍，如按APN2517方法计算，可减少98％的油气损失，并可在两年左右收回投资。

　　2.5 加热盘管

　　为解决因水击、蒸汽冲热应力及管外腐蚀等引起的加热盘管损坏漏汽产生的突沸问题，采取了如下措施：①采用多圈环形盘管，以减少焊接应力及盘管热胀受限产生的应力。盘管最外一圈应靠近四周密封处，以提高该处油温，防止罐壁挂蜡太多而影响密封和浮顶升降。②加大环形盘管的管径，降低管内蒸汽流速，减少蒸汽对管壁的冲蚀。③加大蒸汽进口的高度差.使管内蒸汽冷凝水不受阻地流向出口，管内不存留冷凝水，防止水击现象产生。④盘管固定采用u形管卡，使盘管受热膨胀后能轴向、径向移动，以减少膨胀产生的应力，管道拐弯处曲率半径至少应加大至R≥5DN。⑤提高盘管的整体强度，所有对接焊缝均采用氟弧焊打底垒焊透的焊接接头，并进行100％射线探伤，合格后焊缝磨平，管外再焊上段套管，保证对接焊缝绝对不漏。⑥为减少盘管外表面受含油污水和杂质的腐蚀，在盘管夕陵面涂2道既耐高温又导热并防腐蚀的涂料。

　　2.6 油馏底板缝隙嵌垣密封膏

　　在下雨或下雪天，水会从油罐底板边缘外露部分与混凝土基础之间的缝隙进入罐底，因缝隙内水分不易蒸发而长期积存下来，形成电化学腐蚀。在某5万m3油罐底边缘板缝隙嵌填D05硅胶型密封膏，效果很好，完全可取代进口材料这种密封膏分子结构稳定，无腐蚀，夏天不流淌，冬天不硬化也不老化，有一定回弹性和柔韧性，对金属、玻璃和水泥基础及某些塑料都具有良好粘结强度，可在-7O℃～200℃使用，其寿命可达20年左右。

　　3.结语

　　原油储罐底部总是沉积着一定厚度的含盐水，当储存重质或含硫量、酸值较高的油品时，对防腐的要求更高。虽然目前国家对储罐的防腐蚀设计还没有统一标准，但对于储量巨大、腐蚀性严重的大型原油储罐而言，系统全面地设计并实施防腐的重要性是不言而喻的。影响大型储罐安全运作的因素很多，一旦发生事故，就可能引发重大事故，损失将十分惨重。故在设计和制造过程中应加以充分考虑。

　　参考文献

　　[1] 万世清，原油储罐的腐蚀及综合防护，胜利油田职工大学学报，2005，（03）

　　[2] 赵雪娥，蒋军成，原油储罐的腐蚀机理研究及防护技术现状，中国安全科学学报，2005，（303）

　　[3] 曹玉坤、丁宁，安西站两储罐全线率先完成主体焊接，石油管道报，2005（01）

　　[4] 洪薄晓、董永兴、孔样章等，原油容器设计[M]，上海科学技术出版社，2005

　　[5] 黄志，油罐内腐蚀与防护，油气储运，1996