浮頂罐長(zhǎng)期運(yùn)行中的沉盤(pán)事故分析

浮頂罐長(zhǎng)期運(yùn)行中的沉盤(pán)事故分析

浮式燃油罐是一種垂直和圓形的金屬油氣罐。它在減少石油消耗、減少火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)和滿(mǎn)足環(huán)境要求方面比其他形式的油氣罐更有效。目前,在煉廠、石油庫(kù)大量使用浮頂罐儲(chǔ)裝原油、汽油及其它易揮發(fā)性油品。根據(jù)浮頂罐上部是否有固定頂蓋,浮頂罐又分為外浮頂罐和內(nèi)浮頂罐。浮在液面上的浮盤(pán)(即浮頂)沉沒(méi)是浮頂罐運(yùn)行中較常見(jiàn)的事故,近年在煉廠、石油庫(kù)時(shí)有發(fā)生。沉盤(pán)事故的發(fā)生,不僅損耗油品、影響油罐正常運(yùn)行,還必須耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行修復(fù)。無(wú)論是外浮頂罐還是內(nèi)浮頂罐,無(wú)論浮盤(pán)形式是單盤(pán)還是雙盤(pán),也無(wú)論是鋼制浮盤(pán)還是鋁合金浮盤(pán),引起浮盤(pán)沉沒(méi)的原因不外乎設(shè)備和操作兩方面。1由于油罐設(shè)備的原因，沉沒(méi)1.1單盤(pán)及多個(gè)浮艙的腐蝕浮盤(pán)在長(zhǎng)期運(yùn)行中,周?chē)蜌猸h(huán)境、儲(chǔ)裝的不同性質(zhì)的油品均會(huì)對(duì)浮盤(pán)腐蝕,嚴(yán)重時(shí)會(huì)穿孔,單盤(pán)及多個(gè)浮艙的集中泄漏會(huì)導(dǎo)致浮頂沉沒(méi)。浮盤(pán)泄漏沉盤(pán)事故多發(fā)生在淺盤(pán)式鋼制內(nèi)浮盤(pán)(此浮盤(pán)為單一式整體浮艙浮盤(pán),如圖1)和鋁合金內(nèi)浮盤(pán)(鋁與油品中的堿液反應(yīng)生成偏鋁酸鹽)。1.2浮盤(pán)的變形和傾斜度浮盤(pán)在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中,因受腐蝕減薄、所儲(chǔ)油品溫度變化、罐體的部分變形、浮盤(pán)附件損壞等因素的影響,逐漸會(huì)產(chǎn)生浮盤(pán)變形,出現(xiàn)表面凸凹不平,特別是當(dāng)浮盤(pán)制造質(zhì)量差時(shí),使用中這種變形更為嚴(yán)重。變形后浮盤(pán)在運(yùn)行中,由于各處受到的浮力不同,以致出現(xiàn)一邊浸油深,一邊浸油淺,浮盤(pán)傾斜,浮盤(pán)導(dǎo)向管滑輪卡住,浮盤(pán)運(yùn)行傾斜度逐漸增大。當(dāng)浮盤(pán)所受浮力不能克服其上升阻力時(shí),最后導(dǎo)致油品從密封圈及自動(dòng)通氣閥跑漏到浮盤(pán)上而發(fā)生沉盤(pán)。1.3浮盤(pán)受損單盤(pán)導(dǎo)致沉盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)浮梯中心線(xiàn)的水平投影應(yīng)與軌道中心線(xiàn)重合,允許偏差不大于10mm。由于浮梯軌道安裝不正、浮盤(pán)變形、浮盤(pán)偏轉(zhuǎn)、浮梯滾輪故障等原因,浮梯在軌道上運(yùn)行受阻,甚至卡死、脫軌,若浮頂繼續(xù)運(yùn)行會(huì)將單盤(pán)拉成錐形或壓成漏斗形,損毀單盤(pán)導(dǎo)致沉盤(pán)。某煉廠一臺(tái)3萬(wàn)m3原油罐在投用半年后,浮梯發(fā)生脫軌,因發(fā)現(xiàn)及時(shí),采取了矯正措施,才避免了沉盤(pán)事故的發(fā)生。1.4浮盤(pán)支柱安裝不當(dāng)浮頂支柱均勻分布在浮盤(pán)底部,在浮盤(pán)處于起浮高度以下時(shí),支撐起浮盤(pán)。在支柱隨浮盤(pán)上下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,若支柱銷(xiāo)軸安裝不當(dāng),或開(kāi)口銷(xiāo)無(wú)反腳,銷(xiāo)軸滑落,導(dǎo)致浮盤(pán)支柱掉入罐底,當(dāng)浮盤(pán)運(yùn)行至起浮高度以下時(shí),由于失去部分支柱支承,使浮盤(pán)受力不均勻,浮盤(pán)變形,嚴(yán)重時(shí)浮盤(pán)一邊或全部倒塌,而造成沉盤(pán)。另外,由于罐底不平等原因,也會(huì)造成浮盤(pán)支柱落地時(shí)受力不均勻,壓彎損壞支柱,引起沉盤(pán)。1.5浮盤(pán)與浮艙的位置不同浮盤(pán)上容易疲勞破壞的焊縫主要有浮艙與單盤(pán)間的連接角鋼處焊縫和浮盤(pán)支柱周邊焊縫。連接角鋼部位是浮頂罐浮盤(pán)升降過(guò)程中的應(yīng)力集中區(qū)。由于單盤(pán)直徑較大,厚度較薄,在浮盤(pán)起浮或進(jìn)油初始瞬間,此時(shí)浮盤(pán)因本身的慣性,尚未向上運(yùn)動(dòng),而單盤(pán)卻因浮力迅速向上偏離原來(lái)靜止時(shí)的位置。此后在整個(gè)進(jìn)油過(guò)程中,如果進(jìn)油速度均勻,浮盤(pán)上升時(shí)所受阻力恒定,那么單盤(pán)與浮艙的相對(duì)位置在此位置上保持不變,否則單盤(pán)的相對(duì)位置還會(huì)發(fā)生變化。向罐外發(fā)油時(shí)情況正好相反,如圖2所示。從上述分析來(lái)看,在進(jìn)出油過(guò)程中,由于單盤(pán)上下起伏,致使焊縫A和焊縫B(如圖3)受到交變應(yīng)力的影響,容易產(chǎn)生疲勞裂紋,這是浮頂罐運(yùn)行中的薄弱環(huán)節(jié)之一。如果焊縫A、B在施工時(shí)存在質(zhì)量缺陷或長(zhǎng)期疲勞運(yùn)行,就可能導(dǎo)致焊縫出現(xiàn)裂紋,甚至破裂,導(dǎo)致沉盤(pán)。浮盤(pán)起浮或落盤(pán)過(guò)程中,浮盤(pán)支柱周邊焊縫,也會(huì)受到交變應(yīng)力的影響,容易產(chǎn)生疲勞裂紋,引起泄漏或破裂,導(dǎo)致沉盤(pán)。部分煉廠原油罐發(fā)生的支柱周邊焊縫滲油現(xiàn)象,也是受上述交變應(yīng)力破壞所致。1.6長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)罐身傾斜和罐壁變形會(huì)導(dǎo)致油罐沉盤(pán)在油罐使用過(guò)程中,由于罐基礎(chǔ)不均勻沉降,從而引起罐體變形、罐身傾斜,另外罐壁在油罐長(zhǎng)期運(yùn)行中也會(huì)局部變形。罐身傾斜和罐壁變形會(huì)擠壓浮盤(pán)密封圈,影響浮盤(pán)的上下運(yùn)行,增大浮盤(pán)運(yùn)行的摩擦力,嚴(yán)重時(shí)可能造成密封圈局部撕裂或翻轉(zhuǎn),擠死卡住浮盤(pán),導(dǎo)致沉盤(pán)。罐底的不均勻沉降變形,導(dǎo)致罐底的局部凹陷或凸起,對(duì)浮盤(pán)支柱的損害極大。1.7試水升降試驗(yàn)浮盤(pán)制造安裝質(zhì)量問(wèn)題引起的沉盤(pán)事故,多發(fā)生在浮盤(pán)做試水升降試驗(yàn)和油罐投用初期。主要有浮盤(pán)導(dǎo)向管垂直偏差超標(biāo)、浮盤(pán)彈性密封圈軟填充物沒(méi)有填均勻、外浮頂罐中央排水管及旋轉(zhuǎn)接頭安裝問(wèn)題等原因引起沉盤(pán)。1.8由于浮盤(pán)附件故障等原因，沉沒(méi)外浮頂罐中央排雨水折疊管堵塞、浮盤(pán)密封圈老化局部撕裂翻轉(zhuǎn)、內(nèi)浮頂罐罐內(nèi)軟銅復(fù)絞接地線(xiàn)纏繞浮盤(pán)支柱等原因,也會(huì)引起浮盤(pán)沉沒(méi)。2油罐操作和使用的原因2.1浮盤(pán)的組織浮頂罐收油時(shí),若油料中帶有氣體組分,或吹掃蒸汽誤進(jìn)浮頂罐,進(jìn)入罐內(nèi)的氣體,從浮盤(pán)自動(dòng)通氣閥和周邊密填泄出時(shí),會(huì)帶一部分油料進(jìn)入單盤(pán)上面,同時(shí)這些氣體泄出時(shí),也會(huì)引起浮盤(pán)抖動(dòng)、搖晃,甚至變形、傾斜,當(dāng)浮盤(pán)上面的油料大量積聚或浮盤(pán)變形卡住、傾斜過(guò)大時(shí),浮盤(pán)就會(huì)沉沒(méi)。1999年11月3日,某煉廠一臺(tái)5000m3內(nèi)浮頂罐在收加氫裝置精制柴油時(shí),因裝置生產(chǎn)波動(dòng),大量氣體混入精制柴油進(jìn)入罐內(nèi),導(dǎo)致該罐內(nèi)浮盤(pán)沉沒(méi)。2.2油頂罐沉盤(pán)事故空罐和低液位罐進(jìn)料時(shí),由于液面低于浮盤(pán)起浮高度,若進(jìn)料速度過(guò)快,致使進(jìn)罐油料由于壓力和流量較大,油料噴射、攪動(dòng)沖破液面,油與氣從開(kāi)啟狀態(tài)的通氣閥噴到浮盤(pán)上面,形成“油雨”,日久天長(zhǎng)浮盤(pán)上形成大量“泛液”,致使浮盤(pán)超重而沉沒(méi)。此類(lèi)沉盤(pán)事故多發(fā)生在內(nèi)浮頂罐。另外,浮盤(pán)雖然處于浮起狀態(tài),若液位較低,用噴嘴、攪拌器調(diào)合時(shí),罐內(nèi)油品會(huì)劇烈翻滾、震蕩,帶動(dòng)浮盤(pán)抖動(dòng)、搖擺,部分油液會(huì)從浮盤(pán)通氣閥、周邊密封竄至浮盤(pán)上面,長(zhǎng)時(shí)間如此調(diào)合,浮盤(pán)上越來(lái)越多的油液將壓沉浮盤(pán)。2.3單盤(pán)排水不暢油罐進(jìn)油超過(guò)安全高度,浮盤(pán)被卡住或頂住,繼續(xù)進(jìn)油引起沉盤(pán)。冬季儲(chǔ)油罐長(zhǎng)期不運(yùn)行,造成罐壁有大量的凝油和結(jié)蠟,待油罐運(yùn)行時(shí),刮板未能刮凈的油蠟掉到浮盤(pán)上,造成浮盤(pán)傾斜,處理不及時(shí)引起沉盤(pán)。雨季時(shí),中央排水管堵塞或排水不暢,或雨水閥未及時(shí)打開(kāi),造成單盤(pán)積水超重沉盤(pán)。外浮頂浮盤(pán)人孔打開(kāi)未封,下大雨時(shí),雨水過(guò)多壓沉浮盤(pán)。某煉廠因原油罐浮盤(pán)上浮油過(guò)多,打開(kāi)單盤(pán)人孔,以便將浮油倒入罐內(nèi),突降大雨,未及封孔,清油人員就離開(kāi),造成浮頂沉沒(méi)。3浮頂罐的管理(1)選擇較優(yōu)的浮盤(pán)及附件形式,改進(jìn)浮盤(pán)設(shè)計(jì)制造中的薄弱環(huán)節(jié),提高浮盤(pán)運(yùn)行可靠性。帶浮艙的浮盤(pán)比淺盤(pán)式內(nèi)浮盤(pán)更不易發(fā)生沉盤(pán);有兩組導(dǎo)向管的浮盤(pán),運(yùn)行更平穩(wěn),不發(fā)生浮盤(pán)偏移;改進(jìn)浮艙與單盤(pán)間的連接形式,增加其連接強(qiáng)度,提高其抗疲勞破壞能力;在浮頂罐進(jìn)油管上合理設(shè)置緩沖擴(kuò)散管,減緩油料進(jìn)罐時(shí)對(duì)浮盤(pán)的沖擊;在自動(dòng)通氣閥下設(shè)置防噴射傘板,以防通氣閥開(kāi)啟狀態(tài)下,油液噴射到浮盤(pán)上面。(2)在浮頂罐建設(shè)施工和質(zhì)量驗(yàn)收上把好關(guān);對(duì)罐基礎(chǔ)的沉降、罐體及浮盤(pán)的凸凹變形、浮盤(pán)重要部件(如導(dǎo)向管、浮梯與軌道、中央折疊排水管、填料密封、浮盤(pán)支柱)及重要焊縫(如浮艙與單盤(pán)連接焊縫、支柱周邊焊縫)重點(diǎn)檢查檢驗(yàn),保證質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。(3)制訂浮頂罐的操作、維護(hù)、保養(yǎng)和修理規(guī)程,嚴(yán)格按規(guī)程進(jìn)行管理,確保油罐的正常運(yùn)行?？展捱M(jìn)油時(shí),管內(nèi)的流速不大于1.5m/s,當(dāng)油位超過(guò)油罐