大型浮顶罐沉盘事故原因及预防措施

马文婷

（中国石油大学（北京）)

0 引言

油罐不仅是油库的核心设备，同时也是炼油厂储运系统的重要组成部分。实现炼油厂大型化是我国炼油工业发展的目标之一[1]。我国的土地资源非常宝贵，建设用地费用连年攀升，大型储罐的建设不仅节省材料，而且可降低后期的管理费用，因此储罐的大型化甚至超大型化是必然的发展趋势。

浮顶罐是立式圆筒形金属罐的一种。浮顶是一种由钢材制成的覆盖在储液面上并随储液面升降的盘状结构物，又称浮盘。根据浮顶上方有无固定顶，浮顶罐又分为外浮顶罐和内浮顶罐两种。外浮顶罐是一种全敞口容器，盘状浮顶随油面升降；内浮顶罐是装有浮盘的拱顶罐。由于浮顶与油面间几乎不存在气体空间，因此浮顶罐在减少油品损耗、降低火灾风险和满足环保要求等方面较其他形式储罐有较大优势，更可获得可观的经济效益，因而被广泛应用于石油石化行业，用于储存原油、汽油及其他易挥发油品。

浮盘沉没是浮顶罐运行中较常见的事故，近年在炼厂、石油储备库时有发生。沉盘事故的发生，不仅会损耗油品、影响油罐正常运行，还需要耗费大量的人力、物力和财力进行修复。因此，减少沉盘事故、预防沉盘事故的发生对炼厂及罐区的安全稳定生产至关重要。

沉盘事故发生的主要原因不外乎设备原因和人员操作原因两种。

1 浮顶罐结构引起的沉盘事故

1.1 浮盘腐蚀穿孔引起沉盘

浮盘在生产运行过程中，常年暴露在潮湿的空气中，并接触大量腐蚀性液体或气体，时间一久会在浮舱底部或单盘部位产生腐蚀穿孔，如图1所示。浮盘一旦腐蚀，若未及时发现和及时处理，油品便会没入整体浮舱或多个浮舱，或倒灌到浮顶表面，使浮盘倾覆。这种情况多发生在单层浮盘结构或铝合金内浮盘结构的浮顶罐内。

图1 浮盘腐蚀

1.2 浮盘与罐壁变形较大引起沉盘

外浮顶储罐多为大型储罐，直径与壁厚的比值非常大，其罐壁是由钢板拼接焊制而成的，在加工过程中很难保证罐壁的垂直度和圆度，因此，大型储罐的罐壁通常都呈椭圆形或局部有较大变形。在储罐的常年运行过程中，环境温度的变化、储罐的基础沉降甚至地震波的影响，都会引起罐壁和罐底的严重变形，如图2所示。

当罐壁局部地区变形较大时，在收发油过程中，浮盘及浮盘密封结构有可能与罐壁卡死，造成浮盘倾斜，油品从密封圈泄漏到浮顶上方，引起沉盘。

浮顶在常年运行中，由于腐蚀减薄，再加上受到油品温度变化、罐壁变形、浮盘附件损坏等因素的影响，会产生变形。变形的浮盘在运行过程中，由于各处所受浮力不同，会出现一边吃油深、一边吃油浅的情况，导致浮盘倾斜、浮盘导向管滑轮卡住，这样浮盘运行时倾斜度将逐渐增大。当浮盘所受浮力不能克服其上升阻力时，油品将从密封圈及自动通气阀跑漏到浮盘上而导致沉盘[2]。

图2 罐壁 “菱形”屈曲

1.3 浮盘焊缝疲劳导致沉盘

浮盘浮舱与单盘之间的焊接角焊缝是浮盘上容易发生疲劳损坏的焊缝。当罐内收油较快时，在收油初始瞬间，浮舱由于惯性作用还没有浮动，而自身重量较轻的单盘却已经受到浮力作用向上浮动。如果收油速度继续发生变化，则单盘与浮舱之间的相对位置还会发生变化。长此下去，单盘与浮舱之间的焊缝会由于疲劳应力发生断裂，严重时会引起沉盘[3]。付油的情况与上面所述正好相反。

1.4 浮盘附件损坏造成沉盘

在低液位作业时，由于浮盘所受浮力太小无法支撑浮盘本身的重量，因而常在浮盘下部设置多条浮盘支撑柱。如果发生支撑柱安装不当或柱销脱落等情况，就会造成支撑柱掉落。当浮盘运行至起浮高度以下时，如果失去部分支撑，导致浮盘受力不均，浮盘就会发生变形塌覆，最终沉盘。

2 操作维护不当引起的沉盘事故

2.1 收发油、调合作业不当引起沉盘

当浮盘的高度低于起浮高度时，浮盘中部的呼吸阀是处于全部开启状态的。这时进行倒油和调合作业，油品经罐内喷嘴高速向罐四周喷射，油品易冲破液面从呼吸阀孔喷射到浮盘上部空间，在浮盘上部形成 “油雨”。这会使浮盘上部存积的油过多，浮盘超重而沉盘。

例如，某炼油厂罐区某罐倒汽油过程中，经过调和喷嘴的油品流速约为10 m/s，而浮盘与液面之间仅相距0.3 m空间，浮盘的呼吸阀全部打开，油品从阀孔喷射到浮盘上，造成浮盘从0.6 m处升至2 m处时沉盘。

2.2 进罐油品的状态引起沉盘

在炼厂中，当具有一定温度的挥发性较强的油品在未经处理的情况下直接进入到浮顶罐中时，油气大量挥发，打破了罐内原本的油气平衡状态。特别是当罐内液面本身较低时，油气化解空间较小，在油气泡向上化解时，势必会引起液面波动，使浮盘受力不均匀，处于摇晃状态，这样很容易使浮盘产生倾斜，并损伤浮盘及其附件。油罐如此周而复始地运行，会严重地损伤浮盘，最后必然导致沉盘。

2.3 运行管理不善引起沉盘

不按操作规程操作，如浮顶罐内扫线或油气分离不净，大量气体从密封圈逸出，携带着大量储液并落到浮顶上，会使浮盘发生倾斜波动而导致沉盘。罐壁的凝油未在运行前刮干净，运行时凝油掉落在浮盘上使浮盘超重，也会造成沉盘。雨季来临时排水阀未及时打开，导致浮盘积水超过设计要求，也会造成沉盘。

3 浮顶罐沉盘事故预防措施

根据以上沉盘事故的原因，可以采取一些措施来预防沉盘事故的发生。

（1）严格把关储罐设计、建造施工、质量验收过程，保证储罐设施完好投用。

（2）在储罐运行过程中，注意按照操作规程操作，注意有关作业要求，避免违规操作。具体体现在以下几方面：浮顶油罐新罐投入运行或清罐后，第一次进油前应先用水将浮盘浮起，然后才能进油。进油量在超过起浮高度容量后，方可缓慢将水脱尽。油罐付油时，不允许抽空。浮顶油罐付油时，在正常情况下液位不得低于油罐的起浮高度。调节浮顶或内浮顶支撑高度时，必须将浮顶上的自动通气阀阀杆连同所有浮顶支柱一起调节，不得有遗漏。严禁采用压缩气体或蒸汽向油罐扫线，需用蒸汽吹扫时，必须倒空油罐。

（3）定期检查并做好记录。操作人员平时操作时应随时注意浮顶或内浮顶有无异常现象，发现问题应及时向有关部门报告并进行处理。

（4）加强日常的检查和维护。浮盘顶滑梯上下端轮轴要定期加润滑油；中央排水系统应设施完好，排水畅通；浮盘导向柱、浮盘自动呼吸阀、浮盘表面、浮盘安全附件、浮舱内部、浮盘密封、油罐内表面防腐层等，都要按要求定期进行检查和维护。定期检查浮盘及浮盘附件的完好情况，一旦发现浮盘上积水、积油、积蜡、积污应及时清除。定期测定罐基础的沉降情况，沉降量超过设计要求时，应对罐基础进行返修。

[1] 李宏斌．大型化是储罐发展的必然趋势[J]．炼油设计，2000，6(6)： 26-29.

[2] 田士良．炼油厂油品储运技术与管理[M]．北京:中国石化出版社,1995．

[3] 郑仕超．浮顶罐沉盘事故的原因分析及预防对策[J]．石油化工安全环保技术，2007，23(6)：24-26．