美国储罐泄漏防控技术体系研究

翟明增，张凯灵，党丽，秦伟，马伟平

(1. 中国石油化工股份有限公司 上海海洋油气分公司，上海 200120；2. 西南油气田分公司 川西北气矿，四川 江油 621700；3. 中国石油吐哈油田分公司工程技术研究院 地面工程设计所，新疆 鄯善 838202；4. 廊坊中油朗威工程项目管理有限公司，河北 廊坊 065000；5. 中国石油管道研究中心，河北 廊坊，065000)



美国储罐泄漏防控技术体系研究

翟明增1，张凯灵2，党丽3，秦伟4，马伟平5

(1. 中国石油化工股份有限公司 上海海洋油气分公司，上海 200120；2. 西南油气田分公司 川西北气矿，四川 江油 621700；3. 中国石油吐哈油田分公司工程技术研究院 地面工程设计所，新疆 鄯善 838202；4. 廊坊中油朗威工程项目管理有限公司，河北 廊坊 065000；5. 中国石油管道研究中心，河北 廊坊，065000)

摘要：针对国内普遍存在的储罐超期服役、储罐泄漏风险大的问题,应用先进储罐泄漏检测技术，在储罐泄漏初期采取处置措施，有助于提高储罐设施的安全性和可靠性。介绍了美国储罐泄漏防控技术体系的先进理念和推荐做法，包括针对储罐、工艺管道、装卸作业区等建立泄漏预防管理体系；针对储罐外侧边缘板腐蚀、罐底板腐蚀、罐壁-罐底板焊缝开裂和储罐底板沉降/基础损坏等建立泄漏预防技术体系。推荐采用有利于环境保护、成本最低的储罐泄漏预防措施，例如在罐底板下安装预防泄漏系统等。最后，提出了借鉴美国标准，制定和完善国内储罐泄漏检测技术的建议。

关键词：储罐泄漏检测方法技术

随着2015年新版《安全生产法》和《环境保护法》的颁布实施，油气管道行业重大安全事故问责力度日益严厉。国内普遍存在储罐超期服役的问题，储罐泄漏风险大。应用高效储罐泄漏检测技术及时发现泄漏，或者在储罐发生泄漏初期尚未扩散前采取有效措施十分重要[1]。笔者以美国石油学会(API)的储罐泄漏检测标准API Publ 340—1997LiquidReleasePreventionandDetectionMeasuresforAbovegroundStorageFacilities为例[2]，介绍了美国储罐泄漏防控技术体系的先进理念和推荐做法，对于保证国内石油行业储油安全、减少损失和保护环境具有重要借鉴意义。

1国内储罐泄漏检测技术标准现状

行业标准SY/T 0329—2004《大型油罐基础检测方法》规定了新建储罐沥青砂基础的设计、施工质量的现场检测方法[3]，针对基础强度、厚度、密度、含水率和压实程度等技术指标参数，未涉及储罐基础泄漏检测等内容。

行业标准SY/T 5921—2011《立式圆筒形钢制焊接油罐操作维护修理规程》建立了储罐日常巡检制度及日常、季度和年度维护保养制度[4]。针对储罐工艺操作和人员安全的要求比较完善，例如控制进油管流速、储油温度，雷电大风天气禁止人工检尺和取样操作等；针对储罐设施的检测技术和评定指标比较完善(基础、罐顶、罐壁、罐底板和防腐层/保温层等)，但储罐泄漏检测较为简略，主要表现在：

1) 规定定期进行液位计与人工检尺数据对比。人工检尺受人员操作、油品温度影响，无法保证及时发现储罐泄漏。

2) 规定储罐工业电视监视系统应定期维护，保证图像清晰、状态完好。储罐油品泄漏具有不可预见性，储罐工业电视监视系统存在监控盲区和死角，难以覆盖储罐全部区域。

国内还未制定专门的储罐泄漏检测技术标准，现有标准中未明确给出选择储罐泄漏检测技术的依据和建议，不利于保障新建储罐工程和在役储罐安全性，有必要进行补充完善[5]。

2API标准API Publ 340—1997

文献[2]由美国健康和环境事务部制定，主要内容是储罐、工艺管道、装卸作业区、辅助设备以及设备操作系统的泄漏预防措施和探测方法。

2.1储罐设施泄漏类型和预防措施

文献[2]中规定了储罐设施可能发生的泄漏类型以及相应预防措施，见表1所列。

表1　储罐设施可能发生的泄漏类型以及相应的预防措施

2.2确定储罐泄漏预防措施的原则

文献[2]认为应采取最有利于环境保护、成本最低的储罐泄漏预防措施，重点是预防泄漏，而非探测泄漏和泄漏处理补救，例如安装储罐区防渗层系统，不如建立严格的储罐检验和维护程序更为有效，前者可能损坏，而且只能在储罐发生泄漏时处理油品方面发挥有限作用。

2.3地上石油储罐泄漏防控体系

限于篇幅，笔者重点探讨储罐底板泄漏情形，不包括罐顶溢流、罐壁泄漏、储罐附件设施渗漏和储罐密封性试验失效等。储罐设施泄漏源、控制措施，每项措施对于新建储罐建设(或者在役储罐改造)成本以及对于在役储罐运行维护成本的影响见表2所列。最后，给出了每项控制措施的优缺点、在储罐操作和维护中的注意事项和参考执行标准。

1) 阴极保护系统。强制电流阴极保护系统可对埋地钢结构提供可靠有效的保护。缺点是成本高，更换罐底阳极繁琐；杂散电流、土壤条件、烃类污染可能影响保护效果；如存在设计安装缺陷，可能造成加速腐蚀。注意事项是定期记录整流器读数；定期测量土壤自然电位；每年进行土壤腐蚀性评价。该保护系统可参考文献[6]。

2) 外侧边缘板涂层或衬里。外侧边缘板涂层或衬里可对罐底边缘板、罐底-罐壁焊缝提供保护，采用增强型涂层可对储罐基础提供支撑，还可减少罐底板最小允许残余厚度的余量。缺点是需特殊预制、安装和固化工艺；涂层应与储存介质和储存温度相匹配；增强型涂层可能影响罐底板扫描、超声波检测的结果。注意事项是停运储罐应进行涂层外观检查；储罐修理后进行低电位涂层缺陷检查。该措施可参考文献[7]。

表2　地上石油储罐泄漏防控体系

注： * 管理措施分为控制(C)、预防(P)、探测(D)、保护(Pro)四类；** 成本影响分为低、中、高和极高四级。

3) 储罐底板下侧涂层和衬层。储罐底板下侧涂层和衬层可替代罐底板阴极保护系统。缺点是已建储罐难以实施；需特殊预制、安装和固化工艺；需执行严格的涂层检验和质量认证程序。该措施可参考美国防护涂料协会(SSPC)表面处理规程。

4) 设计储罐排水装置。设计储罐排水装置可防止罐顶或底板积聚雨水；提高罐底边缘板阴极保护有效性；减缓罐底板沉降。缺点是易发生沉降或者罐底板高度与防火堤高度相同的已建储罐改建排水设施较困难。该措施可参考文献[8]。

5) 储罐无损检测有以下几种：

a) 罐底板点式超声测试。罐底板点式超声测试可发现罐底板缺陷，数据可用于确定腐蚀速率和下一次检验周期。缺点是需提供一定数量的罐底板试样，仅适用于停运储罐。注意事项是仪器使用前应校准；测量点位置应记录；罐底板取样区域应清洁；建议与其他技术联合使用。该措施可参考文献[9-10]。

b) 自动超声厚度测试。自动超声厚度测试可发现储罐底板缺陷，并给出详细的罐底板厚度曲线，数据可用于确定腐蚀速率和下一次检验周期。缺点是仅适用于停运储罐，通道和内部装置限制检查。

c) 磁粉测试、染色渗透剂测试和加强板/补强板空气压力测试。该方法可探测储罐焊缝缺陷，对设备人员要求低，数据准确。缺点是仅适用于停运储罐，仅测试无载荷焊缝和表面焊缝缺陷。该措施可参考文献[9]。

d) 罐底板电子超声扫描。超声波电子扫描可覆盖罐底板大部分范围，可探测点蚀和加速腐蚀区域。缺点是不能探测罐壁-罐底板焊缝和储罐立柱下侧区域；非常严重的局部腐蚀可能无法探测；涂层/衬里过厚可能影响效果。该方法为半定量方法，通常结合超声波探测进行验证。注意事项是仪器使用前应校准；疑似检查区域应标记和记录。该措施可参考文献[9-10]。

6) 实施检验程序并形成书面文件(外部检验和内部检验)。内部检验可检查罐内钢结构点蚀、涂层、磨损、罐底板焊缝、浮顶立柱和罐底板沉降；内部检验数据可用于确定腐蚀速率和下一次检验周期。缺点是应考虑罐底淤泥处置和罐内气体排放安全性以及储罐停运时间。注意事项是应遵守进入受限空间等涉及人员健康安全的规定；检验人员资质需认证等。该措施可参考文献[9]。

7) 罐壁-罐底板焊缝的真空箱测试。罐壁-罐底板焊缝的真空箱测试可探测罐壁-罐底板焊缝和点蚀区域。缺点是仅适用于停运储罐，不能发现未发生渗漏的焊缝缺陷，仅测试无载荷焊缝。注意事项是应使用专用设备，例如观察窗和软垫圈，应连续检查全部罐底焊缝和点蚀区域的密封性。该措施可参考文献[9-10]。

8) 储罐底部监测装置(泄漏报警管道系统)。油品泄漏通过管件系统报警显示，可探测在役储罐油品泄漏。缺点是存在误报警，土壤和地下水状况可能会影响系统可靠性。注意事项是泄漏报警管道系统需定期检查。该措施可参考文献[11]。

9) 用于调整库存的储罐计量系统。用于调整库存的储罐计量系统可实时探测储罐底板泄漏。缺点是需储罐精确校准；无法探测少量泄漏；油品温度变化可能影响计量精度。注意事项是操作人员应准确记录收油、储存、发油体积以保证结果精确。该措施可参考文献[12]。

10) 声发射探测泄漏试验。声发射探测泄漏试验对储罐运行几乎无影响，适用于在役储罐。缺点是罐底淤泥和水层可能影响探测结果准确性；受噪音影响大，仅能在夜间进行；需要专门设备和人员培训。注意事项是测试前需与运行储罐隔离。该措施可参考文献[12]。

11) 储罐区域土壤表面蒸气/液体监测。可连续探测罐区泄漏石油蒸气、烃蒸气和不溶解的液体，减缓油品污染环境。缺点是受制于土壤、回填状况、地下水位等现场条件影响；只能探测已经发生的泄漏，有一定延迟性；已污染土壤可能影响烃蒸气的探测结果。注意事项是需确定检测系统可发送现场就地或者远传信号。该措施可参考文献[12]。

12) 罐区地下水监测井。可探测单独存在或未溶解的油品，并可提供地下水水位、流向、品质等信息。缺点是发生泄漏区域内的监测井可能成为流动扩散通道；土壤条件、地下水位、雨水也可能影响探测结果准确性。注意事项是监测井需定期维护。

13) 罐底预防泄漏系统。API推荐新建储罐底板下安装预防泄漏系统(RPB)，RPB可以是罐底板内涂层(合成材料)，或者在罐底板下安装泄漏报警管件系统，或者是双层罐底板型式等。RPB可防止泄漏油品扩散，并将泄漏油品导出接至外部探测装置。

a) 罐底泄漏报警管件系统。在罐底板下安装泄漏报警管件系统，油品泄漏通过管件系统报警显示。该方法优点是对于新建储罐安装费用低，可暂时收集泄漏油品。缺点是土壤和地下水状况可能会影响系统可靠性，可能产生误报警。注意事项是应定期维护保持泄漏报警管件系统的完整性。

b) 罐底板内涂层。罐底板内涂层设计形式多样，推荐非熔接玻璃纤维涂层。优点是防止油品泄漏至罐底板下侧，不会污染土壤和地下水。缺点是已建储罐改造成本高，储罐停运时间长，罐底板内涂层检验修复困难，不能准确定位渗漏位置。

c) 双层罐底板泄漏检测法。自20世纪90年代，美国开展双层罐底板结构立式储罐应用研究，可实现储罐泄漏在线检测。该类型储罐由上下层板和支撑结构组成，可有效避免罐底板双面腐蚀，支撑结构满足储罐介质载荷强度要求，下层底板在上层底板泄漏情况下能起到防护和延迟泄漏作用。罐底泄漏后通过氮气吹扫将泄漏油气携带至外部检测系统，通过研究吹扫气体成分实现对储罐泄漏的在线监控。该方法优点是防止储罐油品泄漏至土壤和地下水，可暂时收集泄漏油品。缺点是在役储罐改造成本高，储罐停运时间长，新建储罐如有安装缺陷可能加速腐蚀，罐底低点检查困难，罐底更换阳极困难。

3结论和建议

美国建立了严格细致的储罐泄漏防控技术体系，涵盖技术标准、探测方法、控制措施等，其先进性主要表现在以下几个方面：

1) 分别针对储罐、工艺管道、装卸作业区、辅助设备以及设备操作系统等，建立泄漏预防措施管理体系。

2) 相对于储罐泄漏探测方法和泄漏处理措施，更倾向于采用最有利于环境保护、成本最低的储罐泄漏预防措施。

3) 重点针对储罐外侧边缘板、罐底板腐蚀，罐壁-罐底板焊缝开裂和储罐底板沉降/基础损坏四种储罐泄漏源，建立了储罐泄漏防控技术体系。

4) API推荐新建储罐在罐底板下安装RPB，例如罐底板内涂层(合成材料)，或者在罐底板下安装泄漏报警管件系统，或者是双层罐底板型式等，将泄漏油气从基础内部引向储罐外周边，通过外观检查或者传感器、电缆等检测装置进行探测。

综上所述，建议参考文献[2]，制定国内储罐泄漏探测技术标准，在分析比选储罐泄漏检测技术优缺点基础上，考虑储罐运行状态和经济性因素，建议使用一种或组合使用多种储罐泄漏检测技术。

参考文献:

[1]陈健峰，税碧垣，沈煜欣.储罐与工艺管道的完整性管理[J].油气储运，2011，30(04)： 259-262.

[2]API. API Publ 340—1997 Liquid Release Prevention and Detection Measures for Aboveground Storage Facilities[S].Washington： American Petroleum Institute, 1997.

[3]陈连成，许杰，陈瑞光，等.SY/T 0329—2004大型油罐基础检测方法[S].北京： 石油工业出版社，2004.

[4]王广辉，刘泽年，刘志海，等.SY/T 5921—2011立式圆筒形钢制焊接油罐操作维护修理规程[S].北京： 石油工业出版社，2011.

[5]刘丽川，徐兴国，税爱社.油罐底部基础探漏方法及试验研究[J].石油工程建设，2011，37(10)： 4-6.

[6]NACE.NACE SP0169—2013 Control of External Corrosion on Underground or Submerged Metallic Piping Systems[S]. Houston： The Worldwide Corrosion Authority, 2013.

[7]API. API RP 652—2014 Linings of Aboveground Petroleum Storage Tank Bottoms[S]. Washington： American Petroleum Institute, 2014.

[8]API. API Std 2610—2005 Design, Construction, Operation, Maintenance, and Inspection of Terminal and Tank Facilities[S]. Washington： American Petroleum Institute, 2005.

[9]API. API Std 653—2014 Tank Inspection, Repair, Alteration, and Reconstruction[S]. Washington： American Petroleum Institute, 2014.

[10]API. API RP 575—2014 Inspection Practices for Atmosphere and Low-Pressure Storage Tanks[S]. Washington： American Petroleum Institute, 2014.

[11]API. API Std 650—2013 Welded Tanks for Oil Storage[S]. Washington： American Petroleum Institute, 2013.

[12]API. API Publ 334—1996 A Guide to Leak Detection for Aboveground Storage Tanks[S]. Washington： American Petroleum Institute, 1996.

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

作者简介：翟明增(1976—)，男，2004年毕业于中国石油大学(华东)油气储运工程专业，获硕士学位，现就职于中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司，主要从事油气管道运行研究工作，任工程师。

中图分类号：TE88

文献标志码：B

文章编号：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。