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        汽油常壓儲罐滲漏原因分析與預(yù)防措施

        2022-03-04 05:29:20張子健吳鈺峰沈建民吳蒙蒙李武俊吳家喜
        化工裝備技術(shù) 2022年1期
        關(guān)鍵詞:焊縫檢測

        張子健* 吳鈺峰 沈建民 吳蒙蒙 李武俊 吳家喜

        (1. 寧波市勞動安全技術(shù)服務(wù)有限公司 2. 浙江群業(yè)建設(shè)有限公司 3.寧波市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院)

        0 引言

        立式圓筒形常壓儲罐具有制造成本低、儲量大等優(yōu)點(diǎn),多用于儲存原料、中間體及成品,在大型石化基地、液體化工碼頭中被廣泛使用[1-2]。國家尚未出臺明確的安全技術(shù)規(guī)程對儲罐的具體檢驗(yàn)要求作出規(guī)定,僅有石油、石化等行業(yè)的儲罐檢修、維護(hù)規(guī)范。但這些規(guī)范對于開罐檢測和不開罐在線檢測的具體檢測項(xiàng)目、檢測比例的要求差異很大,對檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題處理要求也不一致。目前開罐檢測多采用常規(guī)超聲測厚、常規(guī)無損檢測及大面積漏磁檢測來掃查底板的腐蝕情況,但因受到漏磁檢測儀結(jié)構(gòu)限制,儲罐中幅板靠近焊縫50 mm 左右的區(qū)域或邊緣板靠近罐壁的區(qū)域存在檢測盲區(qū),其次儲罐底板上的焊疤和浮頂?shù)闹沃幰泊嬖跈z測盲區(qū),漏磁檢測儀無法進(jìn)行掃查[3]。本文對某臺汽油儲罐的滲漏情況進(jìn)行了分析,運(yùn)用多種技術(shù)手段,最終查明了滲漏點(diǎn),分析了儲罐發(fā)生滲漏的原因,總結(jié)了該類結(jié)構(gòu)儲罐開罐檢測時(shí)的注意事項(xiàng),可避免因漏磁檢測存在盲區(qū)而無法檢測到腐蝕部位,最終造成儲罐發(fā)生滲漏或者泄漏,造成經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡。

        1 汽油儲罐滲漏基本情況

        某化工企業(yè)的油庫罐區(qū)1#儲罐投用時(shí)間為2010年10 月20 日,規(guī)格為 46 000 mm×19 550 mm,公稱容積為30 000 m3,最高液位可達(dá)18.6 m。罐底中幅板厚度為10 mm,罐底邊緣板厚度為14 mm,其設(shè)計(jì)存貯介質(zhì)為汽油。該罐于2020 年8 月12 日實(shí)施了技術(shù)改造,原鋁制浮筒式內(nèi)浮盤被改造為全浸液式鋼制浮盤。鋼浮盤支柱墊板共105 處,其中與焊縫交叉的支柱墊板28 處,臨邊支柱墊板19 處。投用前對該儲罐罐底板和鋼浮盤進(jìn)行了噴砂除銹,涂刷了耐油導(dǎo)靜電涂料,并進(jìn)行了盛水試驗(yàn)。無損檢測機(jī)構(gòu)對該儲罐進(jìn)行了全面檢測,并出具了儲罐定期檢測報(bào)告,報(bào)告有效期至2024 年11 月30 日。該儲罐改造后于2021 年5 月18 日投料使用,介質(zhì)為92#汽油,液位高度為7.250 m,油品質(zhì)量約為8 000 t。2021 年5 月20 日上午,工作人員在現(xiàn)場巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)儲罐基礎(chǔ)滲出汽油,巡檢人員立即將相關(guān)情況上報(bào)。經(jīng)現(xiàn)場勘查,滲漏罐基礎(chǔ)面積約為1 m2,具體可見圖1。隨后采用紅外VOC 檢測后發(fā)現(xiàn),混凝土地基環(huán)梁上共有16 個尺寸為 50 mm的滲漏檢測孔,且均有油氣揮發(fā)跡象。

        圖1 汽油常壓儲罐滲漏現(xiàn)場圖

        2 汽油儲罐滲漏原因分析

        2.1 儲罐底板內(nèi)部宏觀檢查

        通過對其進(jìn)行內(nèi)部宏觀檢查后發(fā)現(xiàn),罐底板上表面油漆基本完整,局部存在起泡現(xiàn)象,在中幅板4-1 和5-4 上發(fā)現(xiàn)腐蝕坑各1 處,在中幅板8-2 和9-4上各發(fā)現(xiàn)的機(jī)械損傷,在排污清掃孔(東北側(cè))焊縫處發(fā)現(xiàn)2 處表面氣孔。罐底板上表面存在較多焊疤和遺留焊接結(jié)構(gòu)。圖2 為罐底板上的典型焊疤圖,該焊疤多為制造后去除臨時(shí)支撐時(shí)遺留的,圖3 為鋁浮盤外周支撐位置對應(yīng)罐底上遺留的小短節(jié)。

        圖2 罐底板上典型焊疤圖

        圖3 遺留小短節(jié)焊接結(jié)構(gòu)

        該儲罐于2020 年8 月12 日至2020 年9 月30 日期間更換為鋼制內(nèi)浮頂。通過宏觀檢查后發(fā)現(xiàn),內(nèi)部共有105 個內(nèi)浮頂支撐,對應(yīng)支撐下方均有墊板,墊板與罐底采用間斷焊或點(diǎn)焊,具體可見圖4。

        圖4 現(xiàn)有浮頂支撐墊板

        將焊疤附近有凹陷部位的油漆去除后并觀察,發(fā)現(xiàn)焊疤附近的凹陷多為去除支撐件時(shí)的損傷,部分損傷較深,部分中幅板搭接焊縫也受到了損傷,見圖5。

        圖5 焊疤部位的凹陷

        2.2 聲發(fā)射滲漏檢測

        當(dāng)儲罐液位為0.68 m 時(shí)(標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的檢測液位為不低于2 m),采用聲發(fā)射技術(shù)對滲漏情況進(jìn)行了試檢測。

        聲發(fā)射檢測結(jié)果顯示:罐底存在明顯滲漏信號,13#至14#探頭附近、13#探頭內(nèi)側(cè)(靠近儲罐圓心部位)產(chǎn)生了較多疑似信號,初步懷疑這2 處存在缺陷的概率較大,開罐復(fù)驗(yàn)時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注這2 處區(qū)域;7#至8#探頭內(nèi)側(cè)及11#至12#探頭內(nèi)側(cè)也存在部分信號,建議開罐復(fù)驗(yàn)時(shí)多加關(guān)注;4#探頭及12#探頭內(nèi)側(cè)存在較多電信號及其他信號(如液位計(jì)等),對檢測信號造成了一定干擾,建議開罐復(fù)驗(yàn)時(shí)也多加關(guān)注,具體檢測情況可見圖6。

        圖6 聲發(fā)射檢測定位圖

        因聲發(fā)射檢測時(shí)儲罐內(nèi)部液位較低,且現(xiàn)場儀器儀表未停止作業(yè),數(shù)據(jù)采集結(jié)果可能存在一定偏差,但檢測數(shù)據(jù)仍具有一定的參考價(jià)值。

        2.3 底板焊縫無損檢測與嚴(yán)密性試驗(yàn)

        根據(jù)儲罐滲漏情況,初步懷疑儲罐底板焊縫存在開裂滲漏或針孔滲漏等情況。依據(jù)檢測方案,在保障安全的情況下,對部分焊縫進(jìn)行了滲透、磁粉檢測,對部分底板搭接焊縫進(jìn)行了嚴(yán)密性試驗(yàn),試驗(yàn)負(fù)壓為53 kPa,但焊縫上未發(fā)現(xiàn)滲漏點(diǎn)。檢測部位、數(shù)量及檢測結(jié)果可見表1,滲透檢測、嚴(yán)密性試驗(yàn)及磁粉檢測部位分別如圖7~圖9 所示。

        表1 焊縫無損檢測統(tǒng)計(jì)表

        圖7 焊縫滲透檢測部位(加粗部位)

        圖8 焊縫嚴(yán)密性試驗(yàn)部位(加粗部位)

        圖9 焊縫磁粉檢測部位(加粗部位)

        2.4 疑似漏點(diǎn)檢測

        根據(jù)聲發(fā)射定位顯示,在13#、14#號附近探頭定位聚集區(qū)存在1 處指向罐中心的線狀定位,根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn),滲漏在地基上的液體流動也可能形成定位信號。對線狀定位區(qū)域進(jìn)行宏觀檢查后發(fā)現(xiàn),近罐底中心區(qū)域(7-3 中幅板上)有一焊疤周邊有凹坑,去除油漆后發(fā)現(xiàn)該凹坑較深,且向罐底板斜向下分布,倒入水后發(fā)現(xiàn)水較快從該處滲漏,用真空箱檢漏后發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生,可確定該處為漏點(diǎn)1,具體見圖10。隨后在12-3 中幅板上發(fā)現(xiàn)有一焊疤周邊有凹坑,去除油漆后發(fā)現(xiàn)該凹坑較深,且向罐底板斜向下分布,用真空箱檢漏發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生,倒水后微滲,可確定該處為漏點(diǎn)2,具體見圖11。

        圖10 漏點(diǎn)1詳情

        圖11 漏點(diǎn)2詳情

        2.5 滲漏原因分析

        圖12 為漏點(diǎn)1 的形貌,其外露部位基本尺寸為15 mm×10 mm,凹坑向罐底板斜向下分布,用焊縫檢驗(yàn)尺探測并測量,左下方深度為4 ~6 mm,右上方可以穿透,但不同時(shí)間段倒水測漏時(shí),水滲漏的速度并不一致,甚至觀察不到水下滲,因此可以確定滲漏孔較小,易被鐵銹、砂石等堵塞。漏點(diǎn)邊緣可觀察到焊疤,斜面相對較平整,但存在部分弧度。

        圖12 漏點(diǎn)1測量結(jié)果

        圖13 為漏點(diǎn)2 的形貌,長度為30 mm,寬度為14 ~18 mm,其形狀為不規(guī)則四邊形。邊緣可觀察到焊疤,用焊縫檢驗(yàn)尺探測,18 mm 的寬度區(qū)域可以穿透。

        圖13 漏點(diǎn)2測量結(jié)果

        結(jié)合圖12 可確認(rèn)漏點(diǎn)1 處的損傷主要是在制造過程中,采用電弧氣刨拆除底板支撐時(shí)誤傷底板而形成的,斜面受電弧影響相對平整且存在部分弧度,但底面凹凸不平。左下方斜向探測深度為4 ~6 mm,右上側(cè)斜向經(jīng)探測后發(fā)現(xiàn)底板已穿透,這是由于底板受到電弧損傷后,在長期使用過程中被腐蝕。圖14中漏點(diǎn)形貌與圖13 相似,也可認(rèn)為其是在制造過程中采用電弧氣刨拆除底板支撐時(shí)誤傷底板而形成的。

        觀察漏點(diǎn)1 附近的底板狀況后可以發(fā)現(xiàn),底板上存在較多焊疤,部分焊疤與浮頂板上的焊疤可以一一對應(yīng),為浮頂改造時(shí)支撐切除后所遺留的。但包含漏點(diǎn)焊疤在內(nèi)的近罐中心4 個焊疤點(diǎn)上方浮頂板上則無對應(yīng)的焊疤痕跡,4 個焊疤在底板上的具體位置可見圖14,以7-3 號板左上方為(0,0)點(diǎn),其坐標(biāo)分別為①(4 870,300)、②(4 740,1 350)、③(5 220,1 400)、④(5 760,560),①號為漏點(diǎn)。觀察漏點(diǎn)2上方的浮頂板上發(fā)現(xiàn)并無對應(yīng)焊疤。同時(shí)漏點(diǎn)附近存在較嚴(yán)重腐蝕,要造成該類腐蝕狀況需要較長時(shí)間。由此可判斷包含漏點(diǎn)1在內(nèi)的①~④焊疤為初始制造遺留,漏點(diǎn)2焊疤為初始制造遺留。

        圖14 儲罐中心4個焊疤點(diǎn)位置

        3 滲透預(yù)防措施與建議

        通過技術(shù)分析,可確定該儲罐滲漏的主要原因?yàn)槌跏贾圃鞎r(shí)去除支撐的操作不當(dāng),損傷了儲罐底板,經(jīng)過一段時(shí)間后造成了局部腐蝕穿孔。經(jīng)宏觀檢查后發(fā)現(xiàn),該儲罐存在較多焊疤,且焊疤周圍多處存在底板損傷,除了需對滲漏部位進(jìn)行貼板修復(fù)外,還應(yīng)采取措施消除隱患,具體建議如下:

        (1)宏觀檢查應(yīng)確認(rèn)儲罐底板上的焊疤、凹坑等,應(yīng)先將其打磨消除,同時(shí)對打磨部位進(jìn)行測量、檢測,避免底板存在裂紋、砂孔、過度減薄等缺陷,打磨超過一定深度的部位應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)焊或貼板修復(fù),修復(fù)完成后應(yīng)進(jìn)行表面無損檢測和嚴(yán)密性試驗(yàn);

        (2)浮頂支撐墊板部位采用間斷焊,如條件允許,采用連續(xù)焊更有利于降低儲罐底板的滲漏風(fēng)險(xiǎn);

        (3)罐底油漆大部分已破損,建議檢測完成后對罐底油漆進(jìn)行全面恢復(fù);

        (4)投入使用前建議進(jìn)行盛水試驗(yàn),測試其是否存在滲漏現(xiàn)象;

        (5)如有必要,可以擴(kuò)大儲罐底板的檢測比例。

        4 結(jié)論

        對某臺出現(xiàn)滲漏的汽油常壓儲罐采用了多種技術(shù)手段進(jìn)行漏點(diǎn)檢測,最終發(fā)現(xiàn)了2 處漏點(diǎn),總結(jié)了造成滲漏的主要原因,并提供了相關(guān)建議,防止此類事故再次發(fā)生,對保障化工企業(yè)常壓儲罐的安全運(yùn)行具有較大的意義。

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