大型外浮顶金属原油储罐安全及预防措施探究

田向军

东营港有限责任公司 山东 东营 257091

外浮顶金属储罐是石油行业经常使用的大型设备。随着我国社会经济的发展，储油库的规模不断扩大，储存的油品总容量和危险性相应越来越大，储罐数量密集密集程度高。原油则具备易燃易爆的特殊性，只要发生泄漏，就很容易引发火灾爆炸事故、污染事故，造成人员伤亡、财产损失。所以在大型原油储罐的运行管理中，必须切实做好安全预防工作，尽最大努力控制损失。

1 大型原油储罐安全因素

原油闪点范围较广，闭口闪点为- 30～34℃，而且凝点较高，是甲B 类易燃液体，在加热以及有火灾发生时会有显著的热波现象。如果含水量为0.3%～4%，就容易出现沸溢或者喷溅，也容易膨胀、扩散、流溢、聚集静电荷等。这些特性表明火灾爆炸是大型原油储罐最常见、最重要的安全因素。着火的必要条件为：着火源和可燃物、空气。针对着火源因素，可以直接通过加强安全检查与管理；泄露可燃物的问题需要在建设储罐及投运安全检查、运行使用等环节进行有效预防控制。原油泄露之后暴露在空气里，就会构成可燃物[1]。在原油储运中发生泄露问题是比较常见的，主要涉及冒罐跑油和脱水跑油，还有设备、阀门管线等附件损坏、罐底开焊破裂跑油，密封不良也会导致油气挥发。此外，浮盘沉底、冒罐的现象是大型原油储罐生产十分忌讳的恶性设备事故，发生这类事故反映储罐施工的质量缺陷。

大型外浮顶金属储罐采用了金属建造，容易被腐蚀，所以腐蚀成为引发原油泄露的又一重要因素。从储罐内部腐蚀情况来看，罐底腐蚀最严重，大多都是溃疡状坑点腐蚀，出现部位主要有焊接热影响区、变形和凹陷处；其次是罐顶腐蚀，伴有孔蚀，属于全面的、不均匀的腐蚀；罐壁腐蚀是最轻的，属于均匀点蚀，主要出现在油水界面、油和空气界面。而且储罐的底部会有严重的外腐蚀，主要出现在边缘板和环梁基础接触面。

2 大型原油储罐安全预防措施

2.1 加强安装施工质量控制

石油易燃易爆，一旦储存不当，很有可能引发火灾和爆炸等事故，严重威胁人们的生命财产安全。所以控制大型原油储罐安装施工质量显得尤为关键，必须引起高度重视。

（1）预制把控。外浮顶金属储罐涉及较多附件种类，包含底板和壁板、浮盘等，必须严格把控制作每一个附件的环节[2]。在预制之前要仔细审核图纸，交给设计、监理、建造等部门进行联合审查，确认板幅、放大比例以及板组队缝隙、相邻对接焊缝的距离等都是符合安全质量要求的。

（2）组装控制。组装大型原油储罐时要满足设计图纸的要求。先做好检查工作，及时清理相关部位的污物、水分和铁锈等；在拆除工装卡具时要注意保护母材不被损坏；焊接时及时将飞溅部分打磨光滑。在组装壁板时要控制好错变量，确保内表面齐平。安装浮顶时做好专用架台的找平处理，及时控制好浮顶的底板和顶板，避免其凹凸变形。

（3）焊接控制。评定焊接工艺是进行储罐施工的前提，必须根据国家标准执行，所有焊接人员持证上岗，通过岗前培训之后开展工作。焊接之前还要做好焊条的烘干处理，并且保管焊材时完善台账。如果在焊接过程中遇到恶劣天气，必须加强防护，确保焊接质量达标。

针对外浮顶金属储罐安装施工过程的质量控制，还要明确三级控制点。即按照金属储罐施工工序、质量规范和标准，将质量控制点划分成A、B、C 三个等级。A 级是重点控制点，由建造、施工和监理共同检验；B 级是较重要控制点，由施工和监理一起检验；C 级是一般控制点，施工方自行检验即可。而且建造单位要按照实际需求建立首件金属储罐样板工程，在现场交流经验，统一岗前培训和质量检验、验收等工作的判定标准，提供监理参照，也方便现场人员加强施工安全质量管理，消除可能出现的通病，提高整体施工质量和安全性。

2.2 做好储罐安全检查工作

已经完成好施工作业且经过质量验收的外浮顶金属储罐往往会直接投入运行，在其运行使用环节有必要做好安全检查工作，预防发生安全事故。金属储罐基础每年的均匀下沉量一般不超出10mm；对于间隔6mm 的相邻两点的不均匀下沉量，没有装油时偏差不超过20mm，装满油时偏差不超过40mm；储罐锥面坡度不超过0.008，并保持护坡的完整性，发现护坡石出现裂痕、松脱时必须第一时间进行固定灌浆处理；砂垫层下面的渗漏管不能渗出油品，否则要立即进行清罐修理。另外，考虑到外浮顶金属储罐拥有很多专用附件，这些专用附件是安全检查工作的重点所在。

（1）安全阀。如果机械式呼吸阀因为冻结或锈蚀无法动作，液压式安全阀可以发挥作用，保护储罐安全[3]。和机械式呼吸阀相比，液压式安全阀的压力与真空值通常高出5%～10%。安全阀在正常情况下不会动作，当呼吸阀出现故障或者储罐收发原油时发生罐内真空度过大或超压时才会发挥安全密封功能，防止金属储罐损坏。每个季度至少要检查1 次安全阀，及时清除保护网上的蛛丝、尘土和雀窝等。

（2）阻火器。是装有铝、铜或者其他导热良好、热容高的金属皱纹网箱体，如果火焰从阻火器通过，金属网就会将气体燃烧的热量吸收掉，熄灭火焰，阻止外界火焰通过呼吸阀进入储罐内部。每个季度至少检查1 次阻火器，气温比0℃低时可以每个月检查1 次，确保垫片密贴、螺栓无锈蚀、安装牢固。散热片之间的夹层通道应保持清洁、畅通，没有尘土、腐烂和冰冻等问题[4]。

（3）呼吸挡板。为了减少易挥发原油在储罐的蒸发损耗，就设定了呼吸挡板这一节能装置。一般将呼吸挡板安装在阻火器下面，伸入罐内，发油时若液面过快下降，吸入罐内的气流就会将油面的油气浓度层冲散，导致原油加快蒸发。将挡板安装在呼吸阀下面，能够使吸入气流向罐壁折转，避免油面受到直接冲击。

（4）加热器。通常是由钢管制作而成的盘管，钢管直径为50～100mm。加热器是给原油加温防凝、提高原油流动性的附件。浮顶储罐的浮盘下落，到达罐底之前会有若干支柱支撑着。支柱高大约0.9～1.8m，让浮盘和罐底有一定的空间，方便清洗、检定、检修。浮盘不能有渗漏，保持良好的环状密封状态，避免破损浸油，消除脱落、翻折等现象。

（5）中央排水管。这是在外浮顶金属储罐浮顶中央下边安装的专用附件设备，目前技术水平和使用优势最为明显的为全柔性铠装软管，能够伴随浮顶的升降而弯曲、复位，具备排水。利用中央排水管可以及时排走浮盘上积存的雨水、融化的积雪，防止储罐浮顶积水沉没。在罐顶中央还会安装“T”型通气短管，并朝下开通气口，让储罐直接连通大气，形成收发原油的呼吸通道，并防止雨水、杂质等进入储罐。平时经常检查，确保通气短管畅通无阻。

2.3 有效预防罐区火灾爆炸

储罐区域的显眼位置布置禁火警告标识，储罐区的防火管理。警告标识严禁人们携带任何烟火走进罐区，并防止外来人员带入易燃易爆物品。同时采取有效的措施预防因为碰撞、摩擦等引发的火灾。可以在罐区安装光纤光栅传感器和温度感测电缆，防止火灾的发生。在安装传感器之后，如果光纤测量了温度与结构的变化，传感器就会即刻启动防止举措[4]。有了温度感测电缆的安装，只要电缆四周环境温度升高过多，电缆就会短路，发出警报。从现阶段的情况来看，因为传感器与罐区安全要求、油库真实情况更加贴合，所以其需求量较大。

对于其他可能引起罐区火灾爆炸事故的因素也要做好预防。第一，预防明火，明火在各类火灾事故里占据大半比例，必须在易燃易爆区域禁止明火。第二，预防电器火花，因为电打火是引发火灾爆炸事故的一大火源，在施工中要针对电器开关插销、照明器具和电热器具等使用防爆装置。第三，预防静电，静电属于当下罐区运行的关键防范对象，要求工作人员穿戴专业防静电服装；在进入罐区之前要做好人体静电释放，并做好静电接地，加强检测与管理；在收发原油之前做好检验，装卸时强调合理控制流速，减少静电。第四，预防雷击，加装金属储罐避雷针。

外浮顶金属储罐的外浮顶和罐壁之间采用二次密封装置，油气与外界空气必然在一、二次密封装置之间形成油气混合物，该区域处于爆炸危险区域的1 区范围（即正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境），特别是随着使用年限的增加，密封老化失效，此种情况会更加严重。浮顶石油储罐火灾中，密封圈火灾的占比由美国石油协会（API）统计为72.8%，国际资源保护组织（RPI）统计为88.7%。同时密封圈火灾由雷击引发的占比为94.5%。必须予以警惕的是，在储罐收、发油操作过程中，多为密封圈火灾，储罐着火点均在密封圈处，均有多处燃爆点。目前可以对一二次密封间气体采取主动采样、提前发现，主动注氮、降低浓度，通过消除可燃物实现主动防御。另一方面，通过雷电预警系统，根据将侵袭本场的雷电强度、距离和时间，对储罐停止收发油作业，以最大限度避免危险后果。

2.4 强化储罐腐蚀预防管理

对于金属储罐的腐蚀预防管理，应在一定周期里正常使用，以确保不影响防雷击、防静电为前提，制定对原油安全没有影响的腐蚀预防措施。第一，对材料的选用，确保使用耐腐蚀的复合材料；第二，在实际工作中总结经验，了解到大型原油储罐发生腐蚀现象的主要部位是底板，进行针对性的材质和涂料防腐蚀设计；第三，除开储罐底板，还要强化内部和顶部的腐蚀预防管理，涂抹有机涂料；第四，进行定期的储罐防腐测试，采取针对性的储罐防腐措施，提高储罐整体防腐性能。对于可能发生的紧急情况、突发事件等还要完善应急预案，组织人员演练，尽可能在发生事故时降低损失。

3 结语

与全球其他国家相比，我国一直都对原油有着很大的需求，这对大型原油储罐的数量提出挑战，采取措施保证大型金属储罐的安全性势在必行。大型原油金属储罐对储存原油、运输原油等均有关键性作用，相关单位及人员在储罐的建造与运行中积极改进技术手段、管理手段，进一步完善大型原油储罐安全规范。通过落实有效的安全预防措施，大幅度降低了储罐安全风险，使储罐运行安全得到了显著提升，助力石油产业稳健发展。