内浮顶储罐浮盘囊式密封接头隐患及改进措施

高学建(中航油京津冀物流有限公司，天津 300300)

1 常压立式圆筒形钢制储罐的分类

常压立式圆筒形钢制储罐由于结构简单、焊接制造方便，因此在石油、化工及工业介质存储中应用广泛。其主要分为固定顶和浮顶，固定顶储罐多用于存储不易或难挥发介质，储罐顶不随存储介质液位的变化而变化；浮顶储罐用于存储易挥发介质，储罐顶随存储介质液位的变化而变化；浮顶储罐可分为外浮顶和内浮顶储罐，内浮顶储罐浮盘浮于介质液面上，使得液相介质没有蒸发空间，可以减少蒸发损失达85%～90%，通过浮盘隔绝了空气与介质，在减少空气污染的同时减少了火灾危险发生的程度；内浮顶储罐又分为敞口隔舱式内浮顶、单盘式内浮顶、双盘式内浮顶、浮筒式内浮顶。

2 内浮顶储罐浮盘密封接头泄漏的原因分析

内浮顶储罐浮盘与储罐壁的环形空间密封形式常见有囊式密封、舌型密封、冲液密封和机械式密封，或几种密封形式的组合。由于密封结构的差异，浮盘在上下运行过程中密封是否浸入到介质中，又将密封分为浸液式和非浸液式。浸液式密封较非浸液式密封效果好、介质蒸发气相空间小，因此设计及建设单位会优先选用浸液式密封结构。

2.1 密封接头泄漏情况说明

公司现有常压立式圆筒形钢制油罐20座，储罐为内浮顶结构，直径D分别是46 m、37 m和23 m，存储介质为航空煤油。20座储罐自2018年投产之后，先后对储罐进行清罐检查，均不同程度的出现浮盘与储罐环形空间的囊式密封接头开裂如图1所示，囊式密封填充物内存在大介质(航空煤油)。

图1 浮盘与罐壁之间囊式密封接头开裂

储罐清洗合格后在对罐体及内部附件检查过程中，检查一次密封与罐壁的接触间隙，用手推动浮盘与罐壁之间的一次密封(囊式密封)，发现一次密封会间断出现手感重量不一致的现象，仔细倾听，一次密封腔内有液体晃动的声音，但并无液体流出。经过罐壁圆周一次密封检查，找到一次密封接头，发现密封接头处存在开裂迹象。

2.2 密封接头泄漏原因分析

20座内浮顶储罐内浮盘密封装置均为双层密封。主密封(一次密封)为浸液式囊式密封；辅助密封(二次密封)为舌型封(如图2所示)。

图2 密封结构

D=46 m储罐密封橡胶包带材质为氟橡胶。规格为1.5×850×145 000 mm，胶料牌号为F-26；D=37m储罐密封橡胶包带材质为氟橡胶，规格为1.5×850×117 000 mm,胶料牌号为F-26；D=23 m储罐密封橡胶包带材质为丁腈橡胶。规格为1.5×850×73 000 mm,胶料牌号为JSRN-220S；填充材料均为梯形海绵，规格为(160+50)×250×2 000。密封包带的搭接处涂抹801胶，因此每座储罐的一次密封橡胶包带只存在一处接头[1]。

跟据GB 50341—2014 《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》中9.5要求：内浮顶外缘与罐壁的环形间隙处应设置密封装置。密封装置应能补偿±100 mm环向间隙尺寸偏差，且具有良好的密封性能；密封材料应满足耐温、耐磨、耐腐蚀、阻燃、抗渗透、抗老化等性能要求。密封带的环向接头应粘结可靠、无渗漏，搭接宽度不应小于75 mm。

依据储罐“装配式不锈钢制/铝制内浮顶技术规格书”中要求：装配式内浮顶边缘构件与储罐内壁的环形空间应设置密封装置。密封装置应能补偿±100 mm的环形间隙尺寸偏差，且应具有良好的密封性能。密封应采用软泡沫橡胶包带式密封。密封橡胶包带应双面着胶，其厚度不应小于1.0 mm。密封橡胶包带应采用阻燃型，密封橡胶包带应整条使用，其现场环向接头应粘结牢固无渗漏，搭接长度不应小于300 mm。包带自身的宽度根据密封间隙确定且不应小于750 mm；胶带接头所用粘结剂牌号由胶带供应商提供[2]。

2.2.1 密封接头粘贴不牢

由于安装施工原因引起，橡胶密封包带接头没有双面涂抹胶粘剂、涂抹胶粘剂量少、涂抹胶粘剂不均、胶粘剂固化时间短都会引起密封接头粘贴不牢，导致开裂。

2.2.2 密封接头褶皱

浮盘在储罐内部升降过程中，由于进出液流速、储罐的圆度等原因，都可能引起浮盘升降的不均匀(浮盘有防旋转绳)，出现较小幅度的倾斜，浮盘的倾斜会导致密封接头的褶皱，密封接头是整体囊式密封中最薄弱部位，因此如果密封接头出现褶皱，将会造成密封接头的开裂，引起泄漏。

2.2.3 密封接头胶黏剂选用错误

密封接头所选用胶黏剂如果与储罐存储介质相融，或选用胶黏剂质量存在问题，则密封接头必定会开裂，因此胶黏剂的型号及质量对密封接头的牢固程度起到至关重要的作用。

3 密封接头的改进措施

密封接头由采用胶黏剂粘结型式变化为折叠型式。

将长于填充物的密封包带先45°对折，密封包带搭接处移至囊式密封顶部，再将折好的密封包带180°对折，用压板将对折的密封包带压紧到边缘构件上。将两端搭接处对齐，将搭接处再用密封包带裹好即可(图3、图4示)。

图3 密封包带预留

图4 密封包带折叠

改进后的优点：

(1)折叠工艺简单：折叠工艺简单、便于操作，无论是技术熟练与否，都可按步骤独立完成。避免了由于密封接头粘贴不牢、褶皱、胶黏剂选用错误等原因造成密封接头开裂而导致的介质进入密封腔引发的一系列不安全事件。

(2)节约储罐投用时间：采用胶黏剂粘贴密封接头，胶黏剂需要一定的固化时间(一般约为24 h)，胶黏剂在固化过程中禁止接触有机溶剂等介质。而采用折叠工艺，只需将折叠步骤全部操作完成，密封腔就可接触介质，达到投用条件。

(3)不增加额外成本支出：由于折叠工艺利用密封包带完成，没有附加的材料，因此不会增加额外的成本支出。

4 结语

常压立式圆筒形钢制储罐广泛应用于石油、化工等仓储行业，而浸液式内浮顶密封(一次密封)由于其结构简单，造价经济，寿命持久且安全系数高等优点，因此备受建设及设计单位的青睐。但如果由于囊式密封接头的开裂引起介质浸入密封腔，将会导致一系列不安全因素，如浮盘升降过程中由于重力失衡引起的浮盘倾斜、卡盘甚至翻盘等事故；储罐在清罐检查过程中，由于介质会自密封接头开裂处流出，导致储罐清洗后罐内可燃气体浓度超标引发的人员中毒、着火等事故。因此浸液式内浮顶储罐的囊式密封结构是否完好在浮盘使用过程中起到至关重要的作用，文章就囊式密封接头由粘贴型式改变为折叠型式，不仅避免了由于施工等原因造成不可见隐患的发生，也为设计的选型、标准的修改提供了借鉴。