大型平底储罐失稳后的修复

潘　俊

河南龙宇煤化工有限公司（河南　永城　476600）

化工设备

大型平底储罐失稳后的修复

潘俊

河南龙宇煤化工有限公司（河南永城476600）

由于化工储罐内的介质多有毒有害、易燃易爆，采用机械切割、补焊法进行修复不仅需要彻底置换罐内介质，否则易引发安全事故，工艺处理难度极大，而且花费较高。因此，采取更加安全、经济的方法进行修复显得尤为重要。重点介绍了大型化工装置中平底储罐失稳后的修复技术以及一种利用水压对失稳储罐进行修复的方法。

平底储罐失稳水压修复

1　概况

大型化工装置通常都配套设有数台甚至数十台用以储存物料的大型平底储罐。其在使用中由于各种原因，有时会出现因内部负压而导致吸扁的现象，即储罐失稳。一旦储罐出现失稳现象，在使用中就面临重大隐患，必须进行修复后方可再次投用。[1]

正常的修复方法一般有两种，一种是机械修复法，即将失稳部分进行切割更换。该方法面临的最大问题是工艺处理，由于化工储罐内所承装的介质通常易燃、易爆，如果置换时处理不彻底，在修复过程中极易出现起火爆炸事故，因此对工艺处理的要求非常高。另外，该方法的维修成本通常较高，动辄几万甚至数十万。另一种修复方法是水压修复法，即利用内部充压的方法将储罐失稳部分恢复至原始状态。该修复方法操作简单、费用较低，但面临的最大问题是如何判断平底储罐的承压能力，因为罐内一旦出现超压，整个储罐就会有破裂的风险，因此在使用中必须进行严格的计算和控制，稍有不慎极易导致事故的发生。[2-4]

某大型煤制甲醇企业共有十台大型甲醇、杂醇油储罐，其体积从1500 m3至10 000 m3不等。2015年7月，一台杂醇油储罐忽然出现失稳现象，整个顶部全部塌陷，积水严重，面临巨大的安全风险，需要及时进行修复。本文通过原因分析提出了一套修复措施。

2　事故经过及原因浅析

该储罐内盛杂醇油，并含部分甲醇酸脱装置来的富含H2S的甲醇，由于H2S对碳钢材质的管线和阀门均有腐蚀性，如不经常清理疏通，易导致阀门管线的堵塞。

2015年7月的某日，一场暴雨使罐体温度骤降，而呼吸阀和充氮管线均由于堵塞而未能发挥应有的作用，导致罐内出现负压，瞬间将罐顶吸扁。

3　修复措施

该储罐（T15702）于2008年4月投用，主要部件材质为Q235-A碳素结构钢，采用现场组焊的工艺，具体参数见表1。

表1　杂醇油罐设计及使用参数

由于整个罐顶均失稳，若采用机械法进行修复，则需将整个罐顶割除，重新安装一个新的罐顶，该方法工期较长，费用较高，且工艺置换难度较大。经过讨论，最终决定采取水压法进行修复。

考虑到储罐的承压能力，在充压前有必要对其承压强度进行校核。

罐顶承压环的强度校核公式为：

罐体承压强度为：

式中，p为罐内气体设计压力，Pa；α为罐顶板的切线与水平线的夹角，°（度）；Th为罐顶板厚度，cm；D为油罐直径，m；A为承压环断面面积，cm2。[5]

式中，A1为包边角钢承压面积（角钢截面积），cm2；A2为罐顶板承压面积，cm2；A3为罐壁板承压面积，cm2；Th为罐顶板厚度，cm；Tc为管壁厚度，cm；R1为储罐半径，cm；R2为罐顶曲率半径，cm。

经查图纸及计算可得：则：A=28.12 cm2，p=9721.7 Pa，罐体最大承压强度pt=15.27 kPa。

因此，该罐的最大承压能力为15.27 kPa。

正式修复前，需将整个储罐中的介质全部排空，注水稀释，略作置换。最后采用消防水进行灌水。

升压前，从罐顶最高处接一个“U”形压力表，注满水后，先不要升压，检查管壁、罐底板焊缝、顶部承压环有无变形、鼓包、开裂和泄漏现象。

升压过程中，压力达到3 kPa时检查管壁、罐底板焊缝及顶部承压环是否被破坏，罐底板是否开始出现起升现象；压力缓慢升至8 kPa时，罐顶开始出现回弹，罐底板起升量在10 mm左右，罐壁及顶部承压环无明显变形；压力升至12 kPa时，整个罐顶全部恢复正常，罐底板起升量为20 mm，罐壁正常，顶部承压环向外略有扩张。

缓慢泄压至常压状态，调节呼吸阀，继续缓慢泄压，保持罐内微正压。至此，整个修复过程完成。

4　结语

本次水压修复证明：在经过严密计算之后，严格控制升压压力及升压速度，大型储罐的失稳完全可以采用水压法进行修复。采用该法不仅可以节省大量人力、物力，修复过程相对机械修复法来说也较为安全。

[1]姚佐权,张新建,陈美全.10 000 m3常压醋酸储罐罐顶失稳分析及修复[J].设备管理与维修,2014(8)：19-21.

[2]杨旭耀,李育德,张晓凌.储罐罐壁抽瘪后的修复[J].石油化工设备，2008，37(6)：84-86.

[3]刘庆宏.大型拱顶钢油罐抽瘪后的修复[J].油气储运, 2001,20(5)：37-40,58,4-5.

[4]靳永娥,蒋晓红.油罐罐顶凹陷的原因分析[J].油气储运,1999,18(3)：54-56,60,6.

[5]潘家华.油罐及管道强度设计[M].北京：石油工业出版社,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年生本科工程师主要从事化备管理与维修工作

2015年10月