油库大型油罐安全分析及改进措施

王天高(中国航空油料有限责任公司西藏分公司，西藏 山南 850705)

0 引言

伴随着经济和技术的发展，很多储油场所都使用大型油罐储油，但是基于油料本身的易燃易爆特点，为储油工作带来了一定的隐患。因此，在管理油料时，相关管理人员要能对其重要的影响因素有足够的分析，并能在对其展开一定的分析的基础上采取合适的措施，以此来保证大型油罐的安全管理。

1 大型原油储罐工程的危险性分析

原油具有一定的易爆炸性和易燃性，并且易沸溢，要在实际的救火过程中对此有足够的重视[1]。大型原油储罐安全管理中最危险和最主要的因素就是基于原油的易燃易爆性，在实际的着火事故中，要对可燃物、着火源与空气有足够清晰的认识，一般是通过强化管理来解决着火源的问题的。而在实际的储罐设计时，则需要对泄漏可燃物的问题进行足够的控制和预防。由于原油在泄漏的过程中是完全暴露在空气中的，在与空气接触时容易构成可燃物。在对原油进行储运时，有脱水跑油、冒罐跑油、管线、设备阀件的损坏导致的跑油，或者由于密封的不良导致的油气的挥发。另外，在实际的原油泄漏事故中，还存在浮盘沉底、罐底开焊破裂导致的泄漏。

在众多的原油泄漏因素中，腐蚀是最为重要的因素。国内外的油罐底部的腐蚀造成有关泄漏事故发生过多起。调查储罐内的实际腐蚀情况后，相关结果表明，大多罐底腐蚀为溃疡状的腐蚀状态，且罐底腐蚀最为严重，一般表现为变形以及凹陷，发生在焊接热影响区。罐顶的腐蚀多为不均匀的伴有孔蚀的全面腐蚀状态。罐壁的腐蚀程度较轻，一般发生在油水界面，其腐蚀的形态表现为均匀点蚀状，油水界面的原油接触到空气。因此，相较于罐顶和罐壁，罐底的腐蚀更为严重，其腐蚀主要在与环梁基础接触以及边缘板一面。在浮顶油罐进行生产作业时，浮盘沉底事故是整个过程环节最为忌讳的恶性设备事故。这种事故一旦发生，将造成原油的大量泄漏，对环境造成一定的污染，同时严重影响生产，也反映出了管理、施工、设计等相关方面的缺陷。

2 油罐罐顶失稳分析

2.1 浮顶载荷分析

浮力作用：浮顶在液面上漂浮，其下端浸没深度一般与密封机构对罐壁摩擦的大小力度和方向、浮顶附件质量等有重要的关系[2]。

风力作用：狂风能让浮顶产生附加弯矩，使其漂移向最大风向。在风吹罐顶上方时，风向发生改变，在消防挡板处受到最大的阻力，在狂风开始的最初阶段进入地带，即进入俯冲力的尾端。因此，根据动力学的相关原理推断，在这个过程中，有很大的可能产生真空度，最终让风向产生变化。

暴雨冲击：在无风的暴雨时，对浮顶产生均匀向下的冲击力，只能对浮顶的浸没深度产生影响，但是在伴有狂风的暴雨时，会让雨线产生偏斜，进而分解对浮顶的冲击力。加上风力的作用，浮顶在雨线的作用下成为一个入射角，在浮顶左方的一部分产生一定的浮顶偏载，其由于不能承受风力作用下的雨线的作用，在整个过程中，在狂风中对浮顶中心形成一定的倾覆力矩，相叠加前一力矩[3]。

2.2 预防措施

由于量油管和导向管的安装方位的原因，其不能与最大风向同步，产生极大的不良影响，对浮顶倾覆力矩构成影响。让导向管设置在最大风向浮顶两端，在一定程度上会阻碍了浮顶倾覆，进而让导向管的倾覆弯矩有所减小。对于大直径的储罐，可以对其增加多个导向管，避免发生不良后果[4]。

当储罐容量不大时，可以结合现有的浮顶结构设置两根导向管，但要将量油管设置在最大的风尾处，从而大幅增加导向管对浮顶反力矩的力臂。

量油管和导向管的失稳变形，其主要原因是刚度较为有限。针对这一问题，可以增加量油管和导向管的直径和壁厚[5]。当前的结构为下端固结、上端自由，可以将其改为下端可轴向滑动和上端固结的结构。罐壁的工作条件和导向管相差无几，原油罐与大气之间的温差加大，但是罐壁的保温功能加上罐壁薄弱的结构，量油管湿度变化在相同的温度条件下会产生较小的变化，导向管两端的支架可以吸收这种差异引起的变化，让支架有足够合理的设计，可以有效避免造成恶性附加应力。

若干限位块分布在浮顶油罐在浮顶下部，其在接触罐壁时，浮顶中心会在罐壁对其反力的作用下产生一定的力矩，进而倾覆浮顶，产生一定的倾覆力矩，前述倾覆力矩与其产生叠加，让浮顶的倾覆进一步加剧。将其变得更加有柔性，将其改在浮顶的上方，可以产生与上述让力矩相反的力矩，进而让浮顶倾覆得到进一步减缓。另外，其柔性能快速吸收其与罐壁的冲击能和定位块，减缓其在狂风中产生的冲击力，让动载荷系数得以降低，从而有效避免产生浮顶的整体失稳破坏[6]。

3 油罐的防腐措施

3.1 防护油罐金属底板

在对地上的钢质油罐进行使用时，由于受不同的环境介质的进一步腐蚀，会有较多的穿孔事故发生在罐底板。基于此，要实施足够防腐蚀措施，对储罐底板进行重点防护，从而避免发生泄漏事故，让大修周期有进一步延长[7]。让金属与介质被有效隔开，用防腐涂料保护金属。但覆盖层容易龟裂老化，且容易出现微孔，加上不合格的施工，其表面产生一定的针孔，在一定程度上对漆膜造成破坏。因此，不能采用单独的涂料。将阴极保护与涂料保护相联合，保护裸露的金属，并形成电流保护，进而对覆盖层的缺陷进行有效弥补，这是较为经济有效的办法，能有效保护储罐罐底板。储罐的边缘板产生的作用同样不容忽视，其在罐结构中起到十分重要的作用，但是因为渗水的原因，容易引发腐蚀。如前阶段的在役储罐的防腐措施工作做得不够到位，就要能对罐底板的腐蚀进行全面控制，要做好基本的罐底板主体防护措施，同时也要对边缘板外的裸露部分采取相应的防腐措施。

3.2 防治罐底板腐蚀的措施

(1)在设计油罐金属底板结构的过程当中，要想让罐底板呈现平铺的状态，使其倾斜，接近脱水口，从而脱净原油罐底的水。

(2)原油罐的腐蚀最主要的是水腐蚀，在罐底部，其最好的水层厚度大概为800 mm，所以，涂刷相应涂料，能有效起到保护性的作用。

3.3 罐底板上表面防腐措施

要对油罐罐底防腐，主要要求是：在遇到存储产品时保持不变质，并且能有很好的抗渗透和耐潮性能，并且能很好地附着在金属表面，在抗阴极剥离、抗冲击以及耐老化等方的性能更好。并且耐存储温度，同时更容易修补。油品与管壁容易产生摩擦，尤其在实际的输送中，这种摩擦会让过滤器和流经泵产生静电，这些静电不能快速消散，将从管路的末端直接进入油罐。而在这个过程中，油品和油罐的接管内壁产生一定的摩擦，这个过程中也会产生一定的静电，采用绝缘覆盖层，进而阻断储运过程中所产生的高压和静电，放电会将油气层击穿，引发事故。为避免以上问题的发生，要使用108以下的电阻率防静电的涂料。有牺牲阳极安装在罐底板，可以通过阳极导出静电，可以使用特殊涂料，如重型玻璃鳞片涂料，这种涂料的抗冲击性和抗渗透性都很好，同时有良好的粘结力和耐磨性，并且溶剂少，耐化学介质浸泡，可做厚涂。如果考虑到清罐的难度，不用牺牲阳极保护，可以按照以下的方法进行防腐：第一，涂料面漆用T521聚氨酯，底漆用无机富锌T588涂料。以上涂料的选择方案能有效避免锌涂料的过早失效。

由于牺牲阳极不能提供更多保护给边缘板外部的部分，但是由于其所处的环境较差，在对其进行防腐时，可以用热喷涂铝防腐。在喷涂层有较强的耐高温特性，同时能将腐蚀介质的渗透进行有效隔绝，对钢板的化学腐蚀进行有效防止，与此同时，铝覆盖层能牺牲阳极。喷涂其他电位比EF正的金属在很大程度上会有安全隐患。要对普通的涂料进行定期的除锈，并对其进行及时的更新。这些方法的一次性投资额度较高，但是产生的效果较好，可以一劳永逸。通过相关研究，对这两种防腐层的寿命和其使用的经费用展开比较，结果表明，较为经济的做法是使用高性能的防腐体系。

基于圈梁的拦阻，整个阴极保护的盲区是边缘板部位。装油后，油罐的边缘板微微上翘，很容易流进雨水。为避免缝隙流进雨水，一般的做法是，先用石棉绳直接填塞进缝隙，将玻璃纤维布和防水胶进行混合密封。用这种方式展开处理，其本身有很大的弊端，不能达到更好防水效果。可以采用其他的方式放法，具体先切削环梁的外露角，焊一圈圆钢在边缘板外下沿，并将其直接密封，快速填平整个焊接处。当前这种结构对水分进行有效控制，避免水分流进边缘板的缝隙，进而让积水大幅度减少。这种结构在储罐中得到了试验，已经取得了较为理想的应用效果。

4 结语

综上所述，储油企业要对油料的储存和相关注意事项等有足够的重视。要对周围环境以及油罐自身存在的安全隐患进行有效分析，要确保安全的使用大型油罐，可以从以下两个方面着手：第一是结合油品的易燃和易爆的特性，加大安检力度和日常的运营管理，有效防止油罐发生泄漏。油品外溢后，遇到明火容易引发爆炸事故。第二，在油罐的结构设计方面有相应的设计，采取合适的预防措施，消除油罐设计之初的先天缺陷。