在役儲(chǔ)油罐清洗、檢修現(xiàn)狀與分析

俞曉艷

中國(guó)石油管道局工程有限公司技術(shù)服務(wù)中心，河北 廊坊

1.前言

儲(chǔ)油罐是油庫(kù)、煉廠和油品輸送過(guò)程中不可或缺的設(shè)備之一，在使用過(guò)程中，油品中的重組分會(huì)在重力作用下逐漸下沉形成一定量的沉積物，影響其有效容量和儲(chǔ)運(yùn)安全[1]。另外，運(yùn)行3至5年后，儲(chǔ)油罐會(huì)出現(xiàn)底板腐蝕、罐體變形、基礎(chǔ)不均勻沉降等問題，需要定期對(duì)其進(jìn)行清洗和檢修。國(guó)內(nèi)石油天然氣行業(yè)的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，新建油罐的清洗、檢修周期不宜超過(guò)10年，在役使用油罐的清洗、檢修周期一般為5至7年。其他國(guó)家對(duì)儲(chǔ)油罐也有類似規(guī)定，如德國(guó)要求原油罐每隔5年必須清洗、檢修1次；俄羅斯要求航空燃料類儲(chǔ)罐每年清洗不少于2次，汽油類、潤(rùn)滑油類儲(chǔ)罐每年不少于1次，發(fā)動(dòng)機(jī)油、重油類儲(chǔ)罐根據(jù)使用情況確定清洗頻次。

2.國(guó)內(nèi)儲(chǔ)油罐清洗標(biāo)準(zhǔn)與工藝

2.1.國(guó)內(nèi)儲(chǔ)油罐清洗標(biāo)準(zhǔn)

目前國(guó)內(nèi)僅針對(duì)儲(chǔ)油罐清洗作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范并不太多，專門針對(duì)清洗作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)主要有SY/T 6820—2011《石油儲(chǔ)罐的安全進(jìn)入與清洗》、SY/T 6696—2014《儲(chǔ)罐機(jī)械清洗作業(yè)規(guī)范》、Q/SY 1796—2015《成品油儲(chǔ)罐機(jī)械清洗作業(yè)規(guī)范》、AQ/T 3042—2013《外浮頂原油儲(chǔ)罐機(jī)械清洗安全作業(yè)要求》、Q/SY 165—2007《油罐人工清洗作業(yè)安全規(guī)程》等(表1)。上述標(biāo)準(zhǔn)由不同的單位編制、發(fā)布，最早開始實(shí)施的年份是2007年，適用范圍差別也比較大。

Table 1.The domestic standard and scope of application for tank cleaning表1.國(guó)內(nèi)儲(chǔ)罐清洗標(biāo)準(zhǔn)及適用范圍

2.2.國(guó)內(nèi)儲(chǔ)油罐清洗工藝

上世紀(jì)90年代以前，人工清罐是國(guó)內(nèi)的主要作業(yè)方式[2]。90年代以后，國(guó)內(nèi)開始逐漸引進(jìn)日本、丹麥等國(guó)外公司的機(jī)械清洗技術(shù)和設(shè)備。與人工清罐相比，機(jī)械清洗安全系數(shù)高、環(huán)保效果好，清洗效果、底油回收率等方面也更勝一籌，因其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益良好，在國(guó)際上被公認(rèn)為安全、環(huán)保、節(jié)能的施工方法。人工清罐工藝落后，施工設(shè)備簡(jiǎn)陋，施工周期長(zhǎng)且存在較大安全隱患，因此從專業(yè)、安全及環(huán)保等角度考慮，自2014年開始中石油集團(tuán)強(qiáng)制推行儲(chǔ)油罐機(jī)械清洗技術(shù)，要求容積在1000 m3及以上的原油、成品油罐必須采用機(jī)械方式清洗，對(duì)小型儲(chǔ)油罐及其他介質(zhì)儲(chǔ)罐積極研究開發(fā)機(jī)械化清洗設(shè)備，逐步擴(kuò)大機(jī)械化清洗范圍。據(jù)了解，國(guó)內(nèi)3大石油公司長(zhǎng)輸管線首末站的油庫(kù)儲(chǔ)罐、煉廠儲(chǔ)罐目前已基本全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械清洗。

2.3.儲(chǔ)油罐清洗的新工藝和新理念

2011年油氣儲(chǔ)運(yùn)雜志上介紹了一種在線清罐技術(shù)，在西部原油管道的鄯善首站開展了在線熱油清罐的探索試驗(yàn)[3]。在線清罐是在儲(chǔ)油罐底部安裝利用來(lái)油壓力驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)噴射式攪拌器，或者在罐側(cè)部安裝電力驅(qū)動(dòng)的葉輪式攪拌器，通過(guò)機(jī)械攪拌和熱油循環(huán)相結(jié)合的工藝，使底部沉積的油泥懸浮起來(lái)，然后作為摻混油與管輸原油一起摻混外輸。上述措施能夠有效防止油泥的沉積，清洗過(guò)程安全、簡(jiǎn)單、零排放，并且清罐費(fèi)用低。中國(guó)石油天然氣管道局設(shè)計(jì)院近幾年負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的儲(chǔ)罐，已有部分安裝了旋轉(zhuǎn)噴射式攪拌器，使用效果良好。

另外，為解決儲(chǔ)油罐內(nèi)儲(chǔ)存介質(zhì)的沉積問題，一些設(shè)計(jì)單位也在進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和研究，有單位已開始設(shè)計(jì)帶中央集水坑的自清潔式下錐底罐，將油罐的底部設(shè)計(jì)成坡度為1:100的下錐體，并且在罐底中心位置設(shè)置一中心集水坑，排污管線直接伸入中心集水坑抽取污油。該結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)在線自動(dòng)排底油的功能，可以有效地減少清罐頻率，為儲(chǔ)罐運(yùn)營(yíng)單位節(jié)省大量清罐費(fèi)用。

最近幾年，國(guó)內(nèi)一些專家和技術(shù)人員開始研究使用機(jī)器人清洗內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的油罐，雖然尚未有相關(guān)產(chǎn)品在商業(yè)中的應(yīng)用，但已經(jīng)進(jìn)行了大量試驗(yàn)并形成了不少專利[4]。目前儲(chǔ)油罐機(jī)器人清洗技術(shù)在國(guó)內(nèi)還處于研究探索階段，但使用新技術(shù)、新設(shè)備代替人工勞動(dòng)，是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

3.儲(chǔ)油罐檢修標(biāo)準(zhǔn)及工作范圍

3.1.國(guó)內(nèi)儲(chǔ)油罐檢修標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段針對(duì)儲(chǔ)罐檢維修工作的標(biāo)準(zhǔn)主要有SY/T 5921—2017《立式圓筒型鋼制焊接油罐操作維護(hù)修理規(guī)程》、SY/T 6620—2014《油罐的檢驗(yàn)、修理、改建及翻建》、Q/SY 1485-2012《立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐在線檢測(cè)及評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》、Q/SY 05011—2016《在役立式圓筒形鋼制焊接油罐檢測(cè)與評(píng)價(jià)》、Q/SY 08007—2017《石油儲(chǔ)罐附件檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(表2)。

Table 2.The domestic standard and scope of application for tank maintenance表2.國(guó)內(nèi)儲(chǔ)罐檢修標(biāo)準(zhǔn)及適用范圍

目前國(guó)內(nèi)與儲(chǔ)罐檢修相關(guān)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不多，且大部分還是推薦性標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)方法等內(nèi)容的規(guī)定也不夠統(tǒng)一，缺乏科學(xué)性和體系性，給標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行帶來(lái)了一定困難。在實(shí)際工作中，通常是根據(jù)客戶要求、由甲乙雙方協(xié)商確定適用檢測(cè)指標(biāo)的，因此在通用性和實(shí)用性方面亟待改進(jìn)[5]。

3.2.儲(chǔ)油罐檢修工作范圍

儲(chǔ)罐維修前，需要對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行綜合全面的檢測(cè)，以確定維修的工作范圍。儲(chǔ)罐檢測(cè)有在線檢測(cè)和開罐檢測(cè)兩種方式。在線檢測(cè)是在油罐生產(chǎn)運(yùn)行工況下實(shí)施的檢測(cè)，開罐檢測(cè)是在油罐清罐后，檢測(cè)人員進(jìn)入罐內(nèi)進(jìn)行的全面檢測(cè)。

由專業(yè)儲(chǔ)罐檢測(cè)隊(duì)伍在維修前對(duì)罐基礎(chǔ)、油罐罐底沉降、罐體的腐蝕、罐體的幾何形狀和尺寸、油罐附件、油罐焊縫、防腐層、保溫層、陰極保護(hù)、防雷防靜電設(shè)施等進(jìn)行綜合檢測(cè)，在檢測(cè)工作結(jié)束后提交完整詳盡的油罐檢測(cè)評(píng)價(jià)報(bào)告，對(duì)油罐狀況進(jìn)行描述說(shuō)明，使維修更具針對(duì)性。

油罐維修的工作范圍一般包括罐底、罐壁及附件，如閥門、進(jìn)出油管、人孔、排水系統(tǒng)、電器儀表、盤梯、抗風(fēng)圈等部分的修理或更換，需要根據(jù)檢測(cè)報(bào)告和設(shè)計(jì)文件確定維修方式，一種是對(duì)附件進(jìn)行修補(bǔ)加固，另一種是拆除損壞嚴(yán)重的原附件，進(jìn)行更換處理。施工圖紙是現(xiàn)場(chǎng)施工的重要依據(jù)，按圖施工也是維修施工的基本原則，設(shè)計(jì)單位按照維修施工要求針對(duì)儲(chǔ)油罐需要維修的具體部件編制維修圖紙，一般常規(guī)的維修圖紙包含：工藝部分、機(jī)械部分、防腐部分、儀表部分、電力部分、給排水(消防)部分、暖通部分、土建部分、陰極保護(hù)部分等。

施工方須按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求及業(yè)主最終批準(zhǔn)的儲(chǔ)罐維修方案，維修或更換有缺陷或損壞的儲(chǔ)罐部件、閥門，以及罐區(qū)內(nèi)相關(guān)的土建設(shè)施，維修完成后業(yè)主及監(jiān)理對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，合格后對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試壓完成后進(jìn)行維修施工整體驗(yàn)收。油罐檢維修作業(yè)危險(xiǎn)性較大，需嚴(yán)格規(guī)范油罐檢維修作業(yè)程序，落實(shí)油罐檢維修過(guò)程的安全措施，有效避免和減少事故發(fā)生，必須有效地進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，加強(qiáng)管理人員、操作人員的培訓(xùn)，加強(qiáng)施工作業(yè)安全監(jiān)督，杜絕違章，保證油罐區(qū)檢維修作業(yè)安全。

4.結(jié)論

1)隨著國(guó)內(nèi)能源用量的持續(xù)增加，特別是國(guó)家及地方政府石油儲(chǔ)備量的提升，原油儲(chǔ)罐的使用數(shù)量不斷增多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)已有7000多座大型原油儲(chǔ)罐，單臺(tái)罐容積最大的為15 × 104m3。現(xiàn)階段，前期建設(shè)的儲(chǔ)罐已進(jìn)入第1或第2清洗、檢修期，其工作量大、任務(wù)重。

2)儲(chǔ)罐的清洗、維修工作屬于高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)，國(guó)家和部分地方政府已開始重視該項(xiàng)工作，為規(guī)范作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、保障作業(yè)安全和環(huán)境保護(hù)，頒布或修訂了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，如北京市2010年曾制訂了《石油儲(chǔ)罐機(jī)械化清洗施工安全規(guī)范》，并在2017年進(jìn)行了更新修訂；河南省在2017年發(fā)布實(shí)施了《金屬常壓儲(chǔ)罐檢驗(yàn)規(guī)范》。國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局會(huì)同國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)在2019年3月份發(fā)布了新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《常壓儲(chǔ)罐完整性管理》，要求2019年10月份開始實(shí)施。為滿足儲(chǔ)罐安全、長(zhǎng)周期運(yùn)行的客觀需要，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、管理制度、檢測(cè)評(píng)估等方面形成了體系性文件，建立了儲(chǔ)罐群的長(zhǎng)周期動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理體系，以減少泄露、燃爆等環(huán)境事故。

3)為保證儲(chǔ)罐清洗、檢維修工作的連續(xù)性，應(yīng)成立儲(chǔ)罐清洗、檢測(cè)、維修一體化的作業(yè)公司，能夠充分保障施工的整體質(zhì)量，便于工程項(xiàng)目管理，也能降低管理成本。同時(shí)，在設(shè)計(jì)、建設(shè)階段應(yīng)采用一些新技術(shù)，盡可能延長(zhǎng)儲(chǔ)罐清洗周期，減少、節(jié)省運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，使儲(chǔ)罐維護(hù)更加安全高效。