翟明增，張凱靈，黨麗，秦偉，馬偉平

(1. 中國石油化工股份有限公司 上海海洋油氣分公司，上海 200120；2. 西南油氣田分公司 川西北氣礦，四川 江油 621700；3. 中國石油吐哈油田分公司工程技術(shù)研究院 地面工程設(shè)計所，新疆 鄯善 838202；4. 廊坊中油朗威工程項目管理有限公司，河北 廊坊 065000；5. 中國石油管道研究中心，河北 廊坊，065000)

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美國儲罐泄漏防控技術(shù)體系研究

翟明增1，張凱靈2，黨麗3，秦偉4，馬偉平5

(1. 中國石油化工股份有限公司 上海海洋油氣分公司，上海 200120；2. 西南油氣田分公司 川西北氣礦，四川 江油 621700；3. 中國石油吐哈油田分公司工程技術(shù)研究院 地面工程設(shè)計所，新疆 鄯善 838202；4. 廊坊中油朗威工程項目管理有限公司，河北 廊坊 065000；5. 中國石油管道研究中心，河北 廊坊，065000)

摘要：針對國內(nèi)普遍存在的儲罐超期服役、儲罐泄漏風(fēng)險大的問題,應(yīng)用先進儲罐泄漏檢測技術(shù)，在儲罐泄漏初期采取處置措施，有助于提高儲罐設(shè)施的安全性和可靠性。介紹了美國儲罐泄漏防控技術(shù)體系的先進理念和推薦做法，包括針對儲罐、工藝管道、裝卸作業(yè)區(qū)等建立泄漏預(yù)防管理體系；針對儲罐外側(cè)邊緣板腐蝕、罐底板腐蝕、罐壁-罐底板焊縫開裂和儲罐底板沉降/基礎(chǔ)損壞等建立泄漏預(yù)防技術(shù)體系。推薦采用有利于環(huán)境保護、成本最低的儲罐泄漏預(yù)防措施，例如在罐底板下安裝預(yù)防泄漏系統(tǒng)等。最后，提出了借鑒美國標(biāo)準，制定和完善國內(nèi)儲罐泄漏檢測技術(shù)的建議。

關(guān)鍵詞：儲罐泄漏檢測方法技術(shù)

隨著2015年新版《安全生產(chǎn)法》和《環(huán)境保護法》的頒布實施，油氣管道行業(yè)重大安全事故問責(zé)力度日益嚴厲。國內(nèi)普遍存在儲罐超期服役的問題，儲罐泄漏風(fēng)險大。應(yīng)用高效儲罐泄漏檢測技術(shù)及時發(fā)現(xiàn)泄漏，或者在儲罐發(fā)生泄漏初期尚未擴散前采取有效措施十分重要[1]。筆者以美國石油學(xué)會(API)的儲罐泄漏檢測標(biāo)準API Publ 340—1997LiquidReleasePreventionandDetectionMeasuresforAbovegroundStorageFacilities為例[2]，介紹了美國儲罐泄漏防控技術(shù)體系的先進理念和推薦做法，對于保證國內(nèi)石油行業(yè)儲油安全、減少損失和保護環(huán)境具有重要借鑒意義。

1國內(nèi)儲罐泄漏檢測技術(shù)標(biāo)準現(xiàn)狀

行業(yè)標(biāo)準SY/T 0329—2004《大型油罐基礎(chǔ)檢測方法》規(guī)定了新建儲罐瀝青砂基礎(chǔ)的設(shè)計、施工質(zhì)量的現(xiàn)場檢測方法[3]，針對基礎(chǔ)強度、厚度、密度、含水率和壓實程度等技術(shù)指標(biāo)參數(shù)，未涉及儲罐基礎(chǔ)泄漏檢測等內(nèi)容。

行業(yè)標(biāo)準SY/T 5921—2011《立式圓筒形鋼制焊接油罐操作維護修理規(guī)程》建立了儲罐日常巡檢制度及日常、季度和年度維護保養(yǎng)制度[4]。針對儲罐工藝操作和人員安全的要求比較完善，例如控制進油管流速、儲油溫度，雷電大風(fēng)天氣禁止人工檢尺和取樣操作等；針對儲罐設(shè)施的檢測技術(shù)和評定指標(biāo)比較完善(基礎(chǔ)、罐頂、罐壁、罐底板和防腐層/保溫層等)，但儲罐泄漏檢測較為簡略，主要表現(xiàn)在：

1) 規(guī)定定期進行液位計與人工檢尺數(shù)據(jù)對比。人工檢尺受人員操作、油品溫度影響，無法保證及時發(fā)現(xiàn)儲罐泄漏。

2) 規(guī)定儲罐工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)應(yīng)定期維護，保證圖像清晰、狀態(tài)完好。儲罐油品泄漏具有不可預(yù)見性，儲罐工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)存在監(jiān)控盲區(qū)和死角，難以覆蓋儲罐全部區(qū)域。

國內(nèi)還未制定專門的儲罐泄漏檢測技術(shù)標(biāo)準，現(xiàn)有標(biāo)準中未明確給出選擇儲罐泄漏檢測技術(shù)的依據(jù)和建議，不利于保障新建儲罐工程和在役儲罐安全性，有必要進行補充完善[5]。

2API標(biāo)準API Publ 340—1997

文獻[2]由美國健康和環(huán)境事務(wù)部制定，主要內(nèi)容是儲罐、工藝管道、裝卸作業(yè)區(qū)、輔助設(shè)備以及設(shè)備操作系統(tǒng)的泄漏預(yù)防措施和探測方法。

2.1儲罐設(shè)施泄漏類型和預(yù)防措施

文獻[2]中規(guī)定了儲罐設(shè)施可能發(fā)生的泄漏類型以及相應(yīng)預(yù)防措施，見表1所列。

表1　儲罐設(shè)施可能發(fā)生的泄漏類型以及相應(yīng)的預(yù)防措施

2.2確定儲罐泄漏預(yù)防措施的原則

文獻[2]認為應(yīng)采取最有利于環(huán)境保護、成本最低的儲罐泄漏預(yù)防措施，重點是預(yù)防泄漏，而非探測泄漏和泄漏處理補救，例如安裝儲罐區(qū)防滲層系統(tǒng)，不如建立嚴格的儲罐檢驗和維護程序更為有效，前者可能損壞，而且只能在儲罐發(fā)生泄漏時處理油品方面發(fā)揮有限作用。

2.3地上石油儲罐泄漏防控體系

限于篇幅，筆者重點探討儲罐底板泄漏情形，不包括罐頂溢流、罐壁泄漏、儲罐附件設(shè)施滲漏和儲罐密封性試驗失效等。儲罐設(shè)施泄漏源、控制措施，每項措施對于新建儲罐建設(shè)(或者在役儲罐改造)成本以及對于在役儲罐運行維護成本的影響見表2所列。最后，給出了每項控制措施的優(yōu)缺點、在儲罐操作和維護中的注意事項和參考執(zhí)行標(biāo)準。

1) 陰極保護系統(tǒng)。強制電流陰極保護系統(tǒng)可對埋地鋼結(jié)構(gòu)提供可靠有效的保護。缺點是成本高，更換罐底陽極繁瑣；雜散電流、土壤條件、烴類污染可能影響保護效果；如存在設(shè)計安裝缺陷，可能造成加速腐蝕。注意事項是定期記錄整流器讀數(shù)；定期測量土壤自然電位；每年進行土壤腐蝕性評價。該保護系統(tǒng)可參考文獻[6]。

2) 外側(cè)邊緣板涂層或襯里。外側(cè)邊緣板涂層或襯里可對罐底邊緣板、罐底-罐壁焊縫提供保護，采用增強型涂層可對儲罐基礎(chǔ)提供支撐，還可減少罐底板最小允許殘余厚度的余量。缺點是需特殊預(yù)制、安裝和固化工藝；涂層應(yīng)與儲存介質(zhì)和儲存溫度相匹配；增強型涂層可能影響罐底板掃描、超聲波檢測的結(jié)果。注意事項是停運儲罐應(yīng)進行涂層外觀檢查；儲罐修理后進行低電位涂層缺陷檢查。該措施可參考文獻[7]。

表2　地上石油儲罐泄漏防控體系

注： * 管理措施分為控制(C)、預(yù)防(P)、探測(D)、保護(Pro)四類；** 成本影響分為低、中、高和極高四級。

3) 儲罐底板下側(cè)涂層和襯層。儲罐底板下側(cè)涂層和襯層可替代罐底板陰極保護系統(tǒng)。缺點是已建儲罐難以實施；需特殊預(yù)制、安裝和固化工藝；需執(zhí)行嚴格的涂層檢驗和質(zhì)量認證程序。該措施可參考美國防護涂料協(xié)會(SSPC)表面處理規(guī)程。

4) 設(shè)計儲罐排水裝置。設(shè)計儲罐排水裝置可防止罐頂或底板積聚雨水；提高罐底邊緣板陰極保護有效性；減緩罐底板沉降。缺點是易發(fā)生沉降或者罐底板高度與防火堤高度相同的已建儲罐改建排水設(shè)施較困難。該措施可參考文獻[8]。

5) 儲罐無損檢測有以下幾種：

a) 罐底板點式超聲測試。罐底板點式超聲測試可發(fā)現(xiàn)罐底板缺陷，數(shù)據(jù)可用于確定腐蝕速率和下一次檢驗周期。缺點是需提供一定數(shù)量的罐底板試樣，僅適用于停運儲罐。注意事項是儀器使用前應(yīng)校準；測量點位置應(yīng)記錄；罐底板取樣區(qū)域應(yīng)清潔；建議與其他技術(shù)聯(lián)合使用。該措施可參考文獻[9-10]。

b) 自動超聲厚度測試。自動超聲厚度測試可發(fā)現(xiàn)儲罐底板缺陷，并給出詳細的罐底板厚度曲線，數(shù)據(jù)可用于確定腐蝕速率和下一次檢驗周期。缺點是僅適用于停運儲罐，通道和內(nèi)部裝置限制檢查。

c) 磁粉測試、染色滲透劑測試和加強板/補強板空氣壓力測試。該方法可探測儲罐焊縫缺陷，對設(shè)備人員要求低，數(shù)據(jù)準確。缺點是僅適用于停運儲罐，僅測試無載荷焊縫和表面焊縫缺陷。該措施可參考文獻[9]。

d) 罐底板電子超聲掃描。超聲波電子掃描可覆蓋罐底板大部分范圍，可探測點蝕和加速腐蝕區(qū)域。缺點是不能探測罐壁-罐底板焊縫和儲罐立柱下側(cè)區(qū)域；非常嚴重的局部腐蝕可能無法探測；涂層/襯里過厚可能影響效果。該方法為半定量方法，通常結(jié)合超聲波探測進行驗證。注意事項是儀器使用前應(yīng)校準；疑似檢查區(qū)域應(yīng)標(biāo)記和記錄。該措施可參考文獻[9-10]。

6) 實施檢驗程序并形成書面文件(外部檢驗和內(nèi)部檢驗)。內(nèi)部檢驗可檢查罐內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)點蝕、涂層、磨損、罐底板焊縫、浮頂立柱和罐底板沉降；內(nèi)部檢驗數(shù)據(jù)可用于確定腐蝕速率和下一次檢驗周期。缺點是應(yīng)考慮罐底淤泥處置和罐內(nèi)氣體排放安全性以及儲罐停運時間。注意事項是應(yīng)遵守進入受限空間等涉及人員健康安全的規(guī)定；檢驗人員資質(zhì)需認證等。該措施可參考文獻[9]。

7) 罐壁-罐底板焊縫的真空箱測試。罐壁-罐底板焊縫的真空箱測試可探測罐壁-罐底板焊縫和點蝕區(qū)域。缺點是僅適用于停運儲罐，不能發(fā)現(xiàn)未發(fā)生滲漏的焊縫缺陷，僅測試無載荷焊縫。注意事項是應(yīng)使用專用設(shè)備，例如觀察窗和軟墊圈，應(yīng)連續(xù)檢查全部罐底焊縫和點蝕區(qū)域的密封性。該措施可參考文獻[9-10]。

8) 儲罐底部監(jiān)測裝置(泄漏報警管道系統(tǒng))。油品泄漏通過管件系統(tǒng)報警顯示，可探測在役儲罐油品泄漏。缺點是存在誤報警，土壤和地下水狀況可能會影響系統(tǒng)可靠性。注意事項是泄漏報警管道系統(tǒng)需定期檢查。該措施可參考文獻[11]。

9) 用于調(diào)整庫存的儲罐計量系統(tǒng)。用于調(diào)整庫存的儲罐計量系統(tǒng)可實時探測儲罐底板泄漏。缺點是需儲罐精確校準；無法探測少量泄漏；油品溫度變化可能影響計量精度。注意事項是操作人員應(yīng)準確記錄收油、儲存、發(fā)油體積以保證結(jié)果精確。該措施可參考文獻[12]。

10) 聲發(fā)射探測泄漏試驗。聲發(fā)射探測泄漏試驗對儲罐運行幾乎無影響，適用于在役儲罐。缺點是罐底淤泥和水層可能影響探測結(jié)果準確性；受噪音影響大，僅能在夜間進行；需要專門設(shè)備和人員培訓(xùn)。注意事項是測試前需與運行儲罐隔離。該措施可參考文獻[12]。

11) 儲罐區(qū)域土壤表面蒸氣/液體監(jiān)測?？蛇B續(xù)探測罐區(qū)泄漏石油蒸氣、烴蒸氣和不溶解的液體，減緩油品污染環(huán)境。缺點是受制于土壤、回填狀況、地下水位等現(xiàn)場條件影響；只能探測已經(jīng)發(fā)生的泄漏，有一定延遲性；已污染土壤可能影響烴蒸氣的探測結(jié)果。注意事項是需確定檢測系統(tǒng)可發(fā)送現(xiàn)場就地或者遠傳信號。該措施可參考文獻[12]。

12) 罐區(qū)地下水監(jiān)測井?？商綔y單獨存在或未溶解的油品，并可提供地下水水位、流向、品質(zhì)等信息。缺點是發(fā)生泄漏區(qū)域內(nèi)的監(jiān)測井可能成為流動擴散通道；土壤條件、地下水位、雨水也可能影響探測結(jié)果準確性。注意事項是監(jiān)測井需定期維護。

13) 罐底預(yù)防泄漏系統(tǒng)。API推薦新建儲罐底板下安裝預(yù)防泄漏系統(tǒng)(RPB)，RPB可以是罐底板內(nèi)涂層(合成材料)，或者在罐底板下安裝泄漏報警管件系統(tǒng)，或者是雙層罐底板型式等。RPB可防止泄漏油品擴散，并將泄漏油品導(dǎo)出接至外部探測裝置。

a) 罐底泄漏報警管件系統(tǒng)。在罐底板下安裝泄漏報警管件系統(tǒng)，油品泄漏通過管件系統(tǒng)報警顯示。該方法優(yōu)點是對于新建儲罐安裝費用低，可暫時收集泄漏油品。缺點是土壤和地下水狀況可能會影響系統(tǒng)可靠性，可能產(chǎn)生誤報警。注意事項是應(yīng)定期維護保持泄漏報警管件系統(tǒng)的完整性。

b) 罐底板內(nèi)涂層。罐底板內(nèi)涂層設(shè)計形式多樣，推薦非熔接玻璃纖維涂層。優(yōu)點是防止油品泄漏至罐底板下側(cè)，不會污染土壤和地下水。缺點是已建儲罐改造成本高，儲罐停運時間長，罐底板內(nèi)涂層檢驗修復(fù)困難，不能準確定位滲漏位置。

c) 雙層罐底板泄漏檢測法。自20世紀90年代，美國開展雙層罐底板結(jié)構(gòu)立式儲罐應(yīng)用研究，可實現(xiàn)儲罐泄漏在線檢測。該類型儲罐由上下層板和支撐結(jié)構(gòu)組成，可有效避免罐底板雙面腐蝕，支撐結(jié)構(gòu)滿足儲罐介質(zhì)載荷強度要求，下層底板在上層底板泄漏情況下能起到防護和延遲泄漏作用。罐底泄漏后通過氮氣吹掃將泄漏油氣攜帶至外部檢測系統(tǒng)，通過研究吹掃氣體成分實現(xiàn)對儲罐泄漏的在線監(jiān)控。該方法優(yōu)點是防止儲罐油品泄漏至土壤和地下水，可暫時收集泄漏油品。缺點是在役儲罐改造成本高，儲罐停運時間長，新建儲罐如有安裝缺陷可能加速腐蝕，罐底低點檢查困難，罐底更換陽極困難。

3結(jié)論和建議

美國建立了嚴格細致的儲罐泄漏防控技術(shù)體系，涵蓋技術(shù)標(biāo)準、探測方法、控制措施等，其先進性主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1) 分別針對儲罐、工藝管道、裝卸作業(yè)區(qū)、輔助設(shè)備以及設(shè)備操作系統(tǒng)等，建立泄漏預(yù)防措施管理體系。

2) 相對于儲罐泄漏探測方法和泄漏處理措施，更傾向于采用最有利于環(huán)境保護、成本最低的儲罐泄漏預(yù)防措施。

3) 重點針對儲罐外側(cè)邊緣板、罐底板腐蝕，罐壁-罐底板焊縫開裂和儲罐底板沉降/基礎(chǔ)損壞四種儲罐泄漏源，建立了儲罐泄漏防控技術(shù)體系。

4) API推薦新建儲罐在罐底板下安裝RPB，例如罐底板內(nèi)涂層(合成材料)，或者在罐底板下安裝泄漏報警管件系統(tǒng)，或者是雙層罐底板型式等，將泄漏油氣從基礎(chǔ)內(nèi)部引向儲罐外周邊，通過外觀檢查或者傳感器、電纜等檢測裝置進行探測。

綜上所述，建議參考文獻[2]，制定國內(nèi)儲罐泄漏探測技術(shù)標(biāo)準，在分析比選儲罐泄漏檢測技術(shù)優(yōu)缺點基礎(chǔ)上，考慮儲罐運行狀態(tài)和經(jīng)濟性因素，建議使用一種或組合使用多種儲罐泄漏檢測技術(shù)。

參考文獻:

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Study on American Storage Tank Leakage Prevention Technique System

Zhai Mingzeng1, Zhang Kailing2, Dang Li3, Qin Wei4, Ma Weiping5

(1. Sinopec Shanghai Offshore Petroleum Bureau, Shanghai, 200120, China; 2. PetroChina Southwest Oil &Gasfield Company, Northwest of Sichuan Gas Production, Jiangyou,621700,China; 3. Engineering and Technological Research Institute of PetroChina Tuha Oilfield,Shanshan,838202, China; 4. Langfang China Petroleum Longway Engineering Project Management Co. Ltd., Langfang, 065000, China; 5. PetroChina Pipeline R&D Center, Langfang, 065000, China)

Abstract:Aiming at the common problem of extended service life and high leaking risk of storage tanks in China, advanced tank leakage inspection technique is applied with adopting effective disposal measures at early stage to improve safety and reliability of storage tank. Advanced ideas and recommended practice of American storage tank leakage prevention technique system are introduced, including leakage prevention management system for tank-farm, process pipeline and loading/unloading operation area, and leakage prevention technique system for corrosion of tank outside edge, tank bottom, tank wall - bottom seam cracking and settlement of tank bottom. It is recommended to adopt storage tank leakage prevention measures with most favorable environmental protection and lowest cost, such as installation of RPB under tank bottom. Suggestions of adopting American standards to develop and improve domestic tank leakage technique are proposed.

Key words:storage tank; leakage; detection; measure; technique

作者簡介：翟明增(1976—)，男，2004年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)油氣儲運工程專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)就職于中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司，主要從事油氣管道運行研究工作，任工程師。

中圖分類號：TE88

文獻標(biāo)志碼：B

文章編號：1007-7324(2016)02-0014-04

稿件收到日期： 2015-11-27，修改稿收到日期： 2016-01-22。