大型平底儲罐失穩后的修復

潘 俊

（河南龍宇煤化工有限公司，河南永城 476600）

·設備技改·

大型平底儲罐失穩后的修復

潘 俊

（河南龍宇煤化工有限公司，河南永城 476600）

介紹了大型化工裝置中，平底儲罐失穩后的修復技術。重點介紹了一種利用水壓進行修復的辦法。

平底儲罐；失穩；水壓；修復

在大型化工裝置中，通常都有數臺甚至數十臺用以儲存物料的大型平底儲罐。其在使用中由于各種原因，有時會出現因負壓而吸扁的現象，即儲罐失穩。一旦儲罐出現失穩，則其使用就面臨重大隱患，必須進行修復后方可再次投用。

正常的修復方法一般有兩種，一種是機械修復法，即將失穩部分進行切割更換。這種修復辦法通常面臨的最大問題是工藝處理，由于化工儲罐內所承裝的介質通常為易燃易爆介質，如果工藝置換處理不徹底，在修復過程中極易出現著火爆炸事故，因此對工藝處理的要求非常高。另外，機械修復法在整個維修成本上來說通常都比較高，動輒幾萬甚至數十萬。另一種修復方法是水壓修復法，即利用內部沖壓的方法將失穩部分恢復至原始狀態。這種修復方法處理簡單，費用低，但面臨的最大問題是如何判斷平底儲罐的承壓能力，因為一旦出現超壓，可能整個儲罐會有破裂的風險。因此在使用中必須經過嚴格的計算和控制，稍有不慎易導致事故的發生。

某大型煤制甲醇企業，共有10臺大型甲醇、雜醇油儲罐，其體積從1 500m3至10 000m3不等。在2015年7月份一臺雜醇油罐忽然出現失穩現象，整個頂部全部塌陷，積水嚴重，面臨巨大的安全風險。

1 事故經過

該儲罐內盛雜醇油，并含部分甲醇酸脫裝置來的富含H2S的甲醇。由于H2S介質對碳鋼材質的管線和閥門均有腐蝕，常年累月下來，如不經常清理疏通，易導致閥門管線的堵塞。

2015年7月的某一天，一場暴雨使得罐體溫度驟降，而呼吸閥和充氮管線均由于堵塞而未能發揮應有的作用，導致罐內出現負壓，瞬間將罐頂吸扁。

2 采取措施

2.1 強度核算

該儲罐的具體參數見表1。

由于整個罐頂均失穩，若采用機械法進行修復，則需將整個罐頂進行割除，重新安裝一個新的罐頂，如果這樣，則工期較長，費用較高，且工藝置換難度較大。經過討論，決定采取水壓法進行修復。

考慮到儲罐的承壓能力，在充壓前有必要對儲罐的承壓強度進行校核。

罐頂承壓環的強度校核公式［1］：

P＝112 650A tanα／D2＋800 Th（1）

罐體承壓強度［2］：

Pt＝1.6P－480 Th（2）

式中：P為罐內氣體設計壓力，Pa；α為罐頂板的切線與水平線的夾角；Th為罐頂板厚度，cm；D為油罐直徑，m；A為承壓環斷面面積，cm。

其中：

A＝A1＋A2＋A3（3）

A2＝Th×0.3（R2Th）0.5（4）

A3＝Th×0.6（R1Tc）0.5（5）

式中：A1為包邊角鋼承壓面積（角鋼截面積），cm2；A2為罐頂板承壓面積，cm2；A3為罐壁板承壓面積，cm2；Tc為管壁厚度，cm；R1為儲罐半徑，cm；R2為罐頂曲率半徑，cm。

經查圖紙及計算可得：

A1＝7.5×0.8 cm2＋（7.5－0.8）×0.8＝11.36 cm2；

A2＝0.6×0.3×（1 620×0.6）0.5＝5.61 cm2；

A3＝0.8×0.6×（675×0.8）0.5＝11.15 cm2；

則：A＝28.12 cm2。

P＝112 650A tanα／D2＋800 Th

＝112650×28.12×tan28°／13.52＋800×0.6

＝9721.7Pa

則罐體最大承壓強度：

Pt＝1.6P－480 Th＝1.6×9721.7－480×0.6＝15 266.8 Pa

該罐的最大承壓能力為15.26 kPa。

表1 雜醇油罐設計及制造參數Tab.1 Parameters of the design and manufacture of fusel oil

2.2 修復過程

正式修復前，將整個儲罐介質全部倒空，注水稀釋，略作置換。最后，采用消防水進行灌水。

升壓前，從罐頂最高處接一個U型壓力表。注滿水后，先不要升壓，檢查管壁、罐底板焊縫、頂部承壓環有無變形、鼓包、開裂和泄漏。

升壓到3 kPa時，檢查管壁、罐底板焊縫及頂部承壓環，均無破壞，且罐底板開始出現起升現象。繼續緩慢升壓至8 kPa后，罐頂開始出現回彈，罐底板起升量在10 mm左右，罐壁及頂部承壓環無明顯變形。當壓力升至12 kPa后，整個罐頂全部恢復正常，罐底板起升量20 mm，罐壁正常，頂部承壓環向外略有擴張。

緩緩泄壓至常壓狀態，投呼吸閥，繼續緩慢泄壓，并保持罐內微正壓。至此，整個修復過程完成。

3 總結

本次修復表明，采用水壓法修復不僅可以大量節約人力物力，修復過程相對機械修復法來說也較為安全。

［1］姚佐權，張新建，陳美全.10 000m常壓醋酸儲罐罐頂失穩分析及修復［J］.設備管理與維修，2014（8）：19－21.

［2］楊旭耀，李育德，張嘯凌.儲罐罐壁抽扁后的修復［J］.石油化工設備，2008（6）：84－86.

Repairment of large flat bottom tank after the instability

PAN Jun

（Henan Longyu Coal Chemical Corporation Ltd.，Yongcheng 476600，China）

In this paper，the repair technology of large flatbottom tank after the instability in the large scale chemical plant is introduced.A repairingmethod using the water pressure is emphasized.

Flatbottom；instability；water pressure；repair

TQ053

A

1004-275X（2015）06-0070-02

收稿：2015-10-07

潘俊（1983－），男，湖南雙牌人，工程師，主要從事生產管理工作。

10.3969／j.issn.1004-275X.2015.06.018