高學(xué)建(中航油京津冀物流有限公司，天津 300300)

1 常壓立式圓筒形鋼制儲罐的分類

常壓立式圓筒形鋼制儲罐由于結(jié)構(gòu)簡單、焊接制造方便，因此在石油、化工及工業(yè)介質(zhì)存儲中應(yīng)用廣泛。其主要分為固定頂和浮頂，固定頂儲罐多用于存儲不易或難揮發(fā)介質(zhì)，儲罐頂不隨存儲介質(zhì)液位的變化而變化；浮頂儲罐用于存儲易揮發(fā)介質(zhì)，儲罐頂隨存儲介質(zhì)液位的變化而變化；浮頂儲罐可分為外浮頂和內(nèi)浮頂儲罐，內(nèi)浮頂儲罐浮盤浮于介質(zhì)液面上，使得液相介質(zhì)沒有蒸發(fā)空間，可以減少蒸發(fā)損失達(dá)85%～90%，通過浮盤隔絕了空氣與介質(zhì)，在減少空氣污染的同時減少了火災(zāi)危險發(fā)生的程度；內(nèi)浮頂儲罐又分為敞口隔艙式內(nèi)浮頂、單盤式內(nèi)浮頂、雙盤式內(nèi)浮頂、浮筒式內(nèi)浮頂。

2 內(nèi)浮頂儲罐浮盤密封接頭泄漏的原因分析

內(nèi)浮頂儲罐浮盤與儲罐壁的環(huán)形空間密封形式常見有囊式密封、舌型密封、沖液密封和機(jī)械式密封，或幾種密封形式的組合。由于密封結(jié)構(gòu)的差異，浮盤在上下運(yùn)行過程中密封是否浸入到介質(zhì)中，又將密封分為浸液式和非浸液式。浸液式密封較非浸液式密封效果好、介質(zhì)蒸發(fā)氣相空間小，因此設(shè)計及建設(shè)單位會優(yōu)先選用浸液式密封結(jié)構(gòu)。

2.1 密封接頭泄漏情況說明

公司現(xiàn)有常壓立式圓筒形鋼制油罐20座，儲罐為內(nèi)浮頂結(jié)構(gòu)，直徑D分別是46 m、37 m和23 m，存儲介質(zhì)為航空煤油。20座儲罐自2018年投產(chǎn)之后，先后對儲罐進(jìn)行清罐檢查，均不同程度的出現(xiàn)浮盤與儲罐環(huán)形空間的囊式密封接頭開裂如圖1所示，囊式密封填充物內(nèi)存在大介質(zhì)(航空煤油)。

圖1 浮盤與罐壁之間囊式密封接頭開裂

儲罐清洗合格后在對罐體及內(nèi)部附件檢查過程中，檢查一次密封與罐壁的接觸間隙，用手推動浮盤與罐壁之間的一次密封(囊式密封)，發(fā)現(xiàn)一次密封會間斷出現(xiàn)手感重量不一致的現(xiàn)象，仔細(xì)傾聽，一次密封腔內(nèi)有液體晃動的聲音，但并無液體流出。經(jīng)過罐壁圓周一次密封檢查，找到一次密封接頭，發(fā)現(xiàn)密封接頭處存在開裂跡象。

2.2 密封接頭泄漏原因分析

20座內(nèi)浮頂儲罐內(nèi)浮盤密封裝置均為雙層密封。主密封(一次密封)為浸液式囊式密封；輔助密封(二次密封)為舌型封(如圖2所示)。

圖2 密封結(jié)構(gòu)

D=46 m儲罐密封橡膠包帶材質(zhì)為氟橡膠。規(guī)格為1.5×850×145 000 mm，膠料牌號為F-26；D=37m儲罐密封橡膠包帶材質(zhì)為氟橡膠，規(guī)格為1.5×850×117 000 mm,膠料牌號為F-26；D=23 m儲罐密封橡膠包帶材質(zhì)為丁腈橡膠。規(guī)格為1.5×850×73 000 mm,膠料牌號為JSRN-220S；填充材料均為梯形海綿，規(guī)格為(160+50)×250×2 000。密封包帶的搭接處涂抹801膠，因此每座儲罐的一次密封橡膠包帶只存在一處接頭[1]。

跟據(jù)GB 50341—2014 《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計規(guī)范》中9.5要求：內(nèi)浮頂外緣與罐壁的環(huán)形間隙處應(yīng)設(shè)置密封裝置。密封裝置應(yīng)能補(bǔ)償±100 mm環(huán)向間隙尺寸偏差，且具有良好的密封性能；密封材料應(yīng)滿足耐溫、耐磨、耐腐蝕、阻燃、抗?jié)B透、抗老化等性能要求。密封帶的環(huán)向接頭應(yīng)粘結(jié)可靠、無滲漏，搭接寬度不應(yīng)小于75 mm。

依據(jù)儲罐“裝配式不銹鋼制/鋁制內(nèi)浮頂技術(shù)規(guī)格書”中要求：裝配式內(nèi)浮頂邊緣構(gòu)件與儲罐內(nèi)壁的環(huán)形空間應(yīng)設(shè)置密封裝置。密封裝置應(yīng)能補(bǔ)償±100 mm的環(huán)形間隙尺寸偏差，且應(yīng)具有良好的密封性能。密封應(yīng)采用軟泡沫橡膠包帶式密封。密封橡膠包帶應(yīng)雙面著膠，其厚度不應(yīng)小于1.0 mm。密封橡膠包帶應(yīng)采用阻燃型，密封橡膠包帶應(yīng)整條使用，其現(xiàn)場環(huán)向接頭應(yīng)粘結(jié)牢固無滲漏，搭接長度不應(yīng)小于300 mm。包帶自身的寬度根據(jù)密封間隙確定且不應(yīng)小于750 mm；膠帶接頭所用粘結(jié)劑牌號由膠帶供應(yīng)商提供[2]。

2.2.1 密封接頭粘貼不牢

由于安裝施工原因引起，橡膠密封包帶接頭沒有雙面涂抹膠粘劑、涂抹膠粘劑量少、涂抹膠粘劑不均、膠粘劑固化時間短都會引起密封接頭粘貼不牢，導(dǎo)致開裂。

2.2.2 密封接頭褶皺

浮盤在儲罐內(nèi)部升降過程中，由于進(jìn)出液流速、儲罐的圓度等原因，都可能引起浮盤升降的不均勻(浮盤有防旋轉(zhuǎn)繩)，出現(xiàn)較小幅度的傾斜，浮盤的傾斜會導(dǎo)致密封接頭的褶皺，密封接頭是整體囊式密封中最薄弱部位，因此如果密封接頭出現(xiàn)褶皺，將會造成密封接頭的開裂，引起泄漏。

2.2.3 密封接頭膠黏劑選用錯誤

密封接頭所選用膠黏劑如果與儲罐存儲介質(zhì)相融，或選用膠黏劑質(zhì)量存在問題，則密封接頭必定會開裂，因此膠黏劑的型號及質(zhì)量對密封接頭的牢固程度起到至關(guān)重要的作用。

3 密封接頭的改進(jìn)措施

密封接頭由采用膠黏劑粘結(jié)型式變化為折疊型式。

將長于填充物的密封包帶先45°對折，密封包帶搭接處移至囊式密封頂部，再將折好的密封包帶180°對折，用壓板將對折的密封包帶壓緊到邊緣構(gòu)件上。將兩端搭接處對齊，將搭接處再用密封包帶裹好即可(圖3、圖4示)。

圖3 密封包帶預(yù)留

圖4 密封包帶折疊

改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)：

(1)折疊工藝簡單：折疊工藝簡單、便于操作，無論是技術(shù)熟練與否，都可按步驟獨(dú)立完成。避免了由于密封接頭粘貼不牢、褶皺、膠黏劑選用錯誤等原因造成密封接頭開裂而導(dǎo)致的介質(zhì)進(jìn)入密封腔引發(fā)的一系列不安全事件。

(2)節(jié)約儲罐投用時間：采用膠黏劑粘貼密封接頭，膠黏劑需要一定的固化時間(一般約為24 h)，膠黏劑在固化過程中禁止接觸有機(jī)溶劑等介質(zhì)。而采用折疊工藝，只需將折疊步驟全部操作完成，密封腔就可接觸介質(zhì)，達(dá)到投用條件。

(3)不增加額外成本支出：由于折疊工藝?yán)妹芊獍鼛瓿桑瑳]有附加的材料，因此不會增加額外的成本支出。

4 結(jié)語

常壓立式圓筒形鋼制儲罐廣泛應(yīng)用于石油、化工等倉儲行業(yè)，而浸液式內(nèi)浮頂密封(一次密封)由于其結(jié)構(gòu)簡單，造價經(jīng)濟(jì)，壽命持久且安全系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，因此備受建設(shè)及設(shè)計單位的青睞。但如果由于囊式密封接頭的開裂引起介質(zhì)浸入密封腔，將會導(dǎo)致一系列不安全因素，如浮盤升降過程中由于重力失衡引起的浮盤傾斜、卡盤甚至翻盤等事故；儲罐在清罐檢查過程中，由于介質(zhì)會自密封接頭開裂處流出，導(dǎo)致儲罐清洗后罐內(nèi)可燃?xì)怏w濃度超標(biāo)引發(fā)的人員中毒、著火等事故。因此浸液式內(nèi)浮頂儲罐的囊式密封結(jié)構(gòu)是否完好在浮盤使用過程中起到至關(guān)重要的作用，文章就囊式密封接頭由粘貼型式改變?yōu)檎郫B型式，不僅避免了由于施工等原因造成不可見隱患的發(fā)生，也為設(shè)計的選型、標(biāo)準(zhǔn)的修改提供了借鑒。