潘　俊

河南龍宇煤化工有限公司（河南　永城　476600）

化工設(shè)備

大型平底儲(chǔ)罐失穩(wěn)后的修復(fù)

潘俊

河南龍宇煤化工有限公司（河南永城476600）

由于化工儲(chǔ)罐內(nèi)的介質(zhì)多有毒有害、易燃易爆，采用機(jī)械切割、補(bǔ)焊法進(jìn)行修復(fù)不僅需要徹底置換罐內(nèi)介質(zhì)，否則易引發(fā)安全事故，工藝處理難度極大，而且花費(fèi)較高。因此，采取更加安全、經(jīng)濟(jì)的方法進(jìn)行修復(fù)顯得尤為重要。重點(diǎn)介紹了大型化工裝置中平底儲(chǔ)罐失穩(wěn)后的修復(fù)技術(shù)以及一種利用水壓對失穩(wěn)儲(chǔ)罐進(jìn)行修復(fù)的方法。

平底儲(chǔ)罐失穩(wěn)水壓修復(fù)

1　概況

大型化工裝置通常都配套設(shè)有數(shù)臺(tái)甚至數(shù)十臺(tái)用以儲(chǔ)存物料的大型平底儲(chǔ)罐。其在使用中由于各種原因，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)因內(nèi)部負(fù)壓而導(dǎo)致吸扁的現(xiàn)象，即儲(chǔ)罐失穩(wěn)。一旦儲(chǔ)罐出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，在使用中就面臨重大隱患，必須進(jìn)行修復(fù)后方可再次投用。[1]

正常的修復(fù)方法一般有兩種，一種是機(jī)械修復(fù)法，即將失穩(wěn)部分進(jìn)行切割更換。該方法面臨的最大問題是工藝處理，由于化工儲(chǔ)罐內(nèi)所承裝的介質(zhì)通常易燃、易爆，如果置換時(shí)處理不徹底，在修復(fù)過程中極易出現(xiàn)起火爆炸事故，因此對工藝處理的要求非常高。另外，該方法的維修成本通常較高，動(dòng)輒幾萬甚至數(shù)十萬。另一種修復(fù)方法是水壓修復(fù)法，即利用內(nèi)部充壓的方法將儲(chǔ)罐失穩(wěn)部分恢復(fù)至原始狀態(tài)。該修復(fù)方法操作簡單、費(fèi)用較低，但面臨的最大問題是如何判斷平底儲(chǔ)罐的承壓能力，因?yàn)楣迌?nèi)一旦出現(xiàn)超壓，整個(gè)儲(chǔ)罐就會(huì)有破裂的風(fēng)險(xiǎn)，因此在使用中必須進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算和控制，稍有不慎極易導(dǎo)致事故的發(fā)生。[2-4]

某大型煤制甲醇企業(yè)共有十臺(tái)大型甲醇、雜醇油儲(chǔ)罐，其體積從1500 m3至10 000 m3不等。2015年7月，一臺(tái)雜醇油儲(chǔ)罐忽然出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，整個(gè)頂部全部塌陷，積水嚴(yán)重，面臨巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)，需要及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。本文通過原因分析提出了一套修復(fù)措施。

2　事故經(jīng)過及原因淺析

該儲(chǔ)罐內(nèi)盛雜醇油，并含部分甲醇酸脫裝置來的富含H2S的甲醇，由于H2S對碳鋼材質(zhì)的管線和閥門均有腐蝕性，如不經(jīng)常清理疏通，易導(dǎo)致閥門管線的堵塞。

2015年7月的某日，一場暴雨使罐體溫度驟降，而呼吸閥和充氮管線均由于堵塞而未能發(fā)揮應(yīng)有的作用，導(dǎo)致罐內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓，瞬間將罐頂吸扁。

3　修復(fù)措施

該儲(chǔ)罐（T15702）于2008年4月投用，主要部件材質(zhì)為Q235-A碳素結(jié)構(gòu)鋼，采用現(xiàn)場組焊的工藝，具體參數(shù)見表1。

表1　雜醇油罐設(shè)計(jì)及使用參數(shù)

由于整個(gè)罐頂均失穩(wěn)，若采用機(jī)械法進(jìn)行修復(fù)，則需將整個(gè)罐頂割除，重新安裝一個(gè)新的罐頂，該方法工期較長，費(fèi)用較高，且工藝置換難度較大。經(jīng)過討論，最終決定采取水壓法進(jìn)行修復(fù)。

考慮到儲(chǔ)罐的承壓能力，在充壓前有必要對其承壓強(qiáng)度進(jìn)行校核。

罐頂承壓環(huán)的強(qiáng)度校核公式為：

罐體承壓強(qiáng)度為：

式中，p為罐內(nèi)氣體設(shè)計(jì)壓力，Pa；α為罐頂板的切線與水平線的夾角，°（度）；Th為罐頂板厚度，cm；D為油罐直徑，m；A為承壓環(huán)斷面面積，cm2。[5]

式中，A1為包邊角鋼承壓面積（角鋼截面積），cm2；A2為罐頂板承壓面積，cm2；A3為罐壁板承壓面積，cm2；Th為罐頂板厚度，cm；Tc為管壁厚度，cm；R1為儲(chǔ)罐半徑，cm；R2為罐頂曲率半徑，cm。

經(jīng)查圖紙及計(jì)算可得：則：A=28.12 cm2，p=9721.7 Pa，罐體最大承壓強(qiáng)度pt=15.27 kPa。

因此，該罐的最大承壓能力為15.27 kPa。

正式修復(fù)前，需將整個(gè)儲(chǔ)罐中的介質(zhì)全部排空，注水稀釋，略作置換。最后采用消防水進(jìn)行灌水。

升壓前，從罐頂最高處接一個(gè)“U”形壓力表，注滿水后，先不要升壓，檢查管壁、罐底板焊縫、頂部承壓環(huán)有無變形、鼓包、開裂和泄漏現(xiàn)象。

升壓過程中，壓力達(dá)到3 kPa時(shí)檢查管壁、罐底板焊縫及頂部承壓環(huán)是否被破壞，罐底板是否開始出現(xiàn)起升現(xiàn)象；壓力緩慢升至8 kPa時(shí)，罐頂開始出現(xiàn)回彈，罐底板起升量在10 mm左右，罐壁及頂部承壓環(huán)無明顯變形；壓力升至12 kPa時(shí)，整個(gè)罐頂全部恢復(fù)正常，罐底板起升量為20 mm，罐壁正常，頂部承壓環(huán)向外略有擴(kuò)張。

緩慢泄壓至常壓狀態(tài)，調(diào)節(jié)呼吸閥，繼續(xù)緩慢泄壓，保持罐內(nèi)微正壓。至此，整個(gè)修復(fù)過程完成。

4　結(jié)語

本次水壓修復(fù)證明：在經(jīng)過嚴(yán)密計(jì)算之后，嚴(yán)格控制升壓壓力及升壓速度，大型儲(chǔ)罐的失穩(wěn)完全可以采用水壓法進(jìn)行修復(fù)。采用該法不僅可以節(jié)省大量人力、物力，修復(fù)過程相對機(jī)械修復(fù)法來說也較為安全。

[1]姚佐權(quán),張新建,陳美全.10 000 m3常壓醋酸儲(chǔ)罐罐頂失穩(wěn)分析及修復(fù)[J].設(shè)備管理與維修,2014(8)：19-21.

[2]楊旭耀,李育德,張曉凌.儲(chǔ)罐罐壁抽癟后的修復(fù)[J].石油化工設(shè)備，2008，37(6)：84-86.

[3]劉慶宏.大型拱頂鋼油罐抽癟后的修復(fù)[J].油氣儲(chǔ)運(yùn), 2001,20(5)：37-40,58,4-5.

[4]靳永娥,蔣曉紅.油罐罐頂凹陷的原因分析[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),1999,18(3)：54-56,60,6.

[5]潘家華.油罐及管道強(qiáng)度設(shè)計(jì)[M].北京：石油工業(yè)出版社,1986.

Repair of the Instability of Large Flat Bottom Storage Tank

Pan Jun

Because most of the mediums in chemical storage tanks are toxic,hazardous,flammable and explosive,it needs the complete replacement of mediums in the tanks by using mechanical cutting method or repair welding method, otherwise safety accidents are prone to occurrence.The repair processes are extremely hard,and the costs are also high. Therefore,it is of vital importance to adopt more safe and economical repair methods.The repair techniques for the instability of supporting flat bottom storage tanks of large chemical plants are introduced，and a method for repairing the instability of storage tanks by using water pressure is emphatically introduced.

Flat bottom storage tank;Instability;Water pressure repair

TE 972

潘俊男1983年生本科工程師主要從事化備管理與維修工作

2015年10月