新技術讓加油站油罐實現在線帶油堵漏

□ 文/范希晨 徐泉 楊浩

地埋油罐是加油站生產運行核心，也是生產安全核心，國家在2012年頒布了《加油站大氣污染物排放標準》、2015年印發了《水污染防治行動計劃》，目的在于防止油品向大氣和土地進行排放和滲漏，并對相關違法違規情況明確了嚴厲的處罰措施。通過油氣回收設備及雙層罐改造，生產過程中油氣回收及油品防滲等硬性泄漏已得到有效解決。但從前期加油站調研情況來看，還有很多軟性問題尚未解決，其中油罐大法蘭油氣泄漏問題較為突出。

1. 加油站油罐大法蘭在線堵漏研究背景

1.1 泄露原因分析。

1.1.1 設備及附件缺陷。設備與附件形變或損壞可直接造成密閉不嚴導致油氣泄漏。①法蘭質量不合格。法蘭工廠在對無孔盤進行高溫開孔加工時出現操作不當，導致盤體變形，造成密閉不嚴；②油罐人孔不合格。底圈在加工或現場施工時發生變形，在儲存時保存不當出現銹蝕、造成密閉不嚴；③法蘭墊片不合格。部分加油站為節約成本，在大法蘭安裝時未按規定采用耐油石棉墊片，而直接采用普通橡膠墊片，導致墊片耐油性極差，受油氣腐蝕后立即變形導致泄漏。

1.1.2 工藝安裝不到位。工藝安裝精度、方法、步驟和環境均直接影響安裝質量，稍有差錯則會造成油氣泄漏。①油罐大法蘭直徑超過1000毫米，設螺栓孔20顆，對安裝要求較高，需嚴格采用對角平衡方式進行擰固，若不按照此法實施，則易造成法蘭墊片不均勻受力變形甚至損壞；②部分安裝工人技術不夠專業，導致安裝時法蘭盤反復拆卸，造成法蘭盤與人孔井底圈反復摩擦，破壞了法蘭墊片，導致油氣泄漏；③個別改造項目施工單位為節約成本，未按要求更換法蘭墊片，仍采用舊墊片，導致墊片作用失效，造成油氣泄漏。

1.1.3 生產系統其他部件問題。當前油氣回收系統將汽油罐氣相進行連通，所有汽油油氣在卸油、加油環節被回收至油罐和油庫，在油罐壓力超出呼吸閥設定壓力后由呼吸閥排放至大氣，但部分呼吸閥損壞后，管內憋壓導致壓力從生產系統密封薄弱部位釋放，而油罐大法蘭直徑大，安裝螺栓多，墊片撓性較小、法蘭墊片更弱，故在氣相系統憋壓后，成為泄壓點。

1.2 泄漏產生的影響。

1.2.1 爆炸危險區不受控。當汽油罐任意大法蘭產生油氣泄漏后，該漏點則立即成為加油站生產區域氣相連通點，所有汽油油氣在通氣管壓力真空閥打開前，全部由該處直接排放至人孔井，人孔井空間內爆炸危險區域等級由1區升為0區，尤其是在加油站車道下的人孔井，危險系數陡增。家用汽車均未安裝阻火罩，若油氣從人孔井溢出至地面，則可能造成閃爆事故。

1.2.2 加油站經營受到影響。按照正常人孔井油氣泄漏事件處理程序，加油站需立即停止運營并對泄漏油罐進行倒油、清罐、法蘭盤及墊片更換操作，再進油經營，加油站停業至少3天，相當于一次大型檢維修作業，造成加油站銷量損失、客戶流失。

1.3 國內傳統法蘭盤帶壓堵漏技術。傳統成品油煉廠帶壓堵漏方法較多，對于法蘭連接處主要采用機械堵漏法及膠堵密封法。機械密封法中的卡箍法主要采用卡箍將密封墊卡死在泄漏處，通過機械壓力將漏點進行封堵；而膠堵密封法首先檢查法蘭螺栓的完好情況，并將腐蝕嚴重的螺栓全部更換，隨后將全部注射閥、排泄閥打開，使泄漏介質順利排出，降低注射壓力，完成后采用多次注射的方式注射密封膠，按順序由泄漏點最遠處的注射點注入密封膠，然后逐步向泄漏點附近注射點轉移，最后實現封堵。

結合以上背景，本文積極探索適合加油站油罐大法蘭帶有堵漏的合理方案，提出“機械膠堵密封法”。

2. 機械膠堵密封法概念與特點

機械膠堵密封法帶油堵漏，是以傳統成品油煉廠中機械堵漏法，及膠堵密封法兩種帶壓堵漏法為基本思路，結合加油站生產運行特點，以及工藝設備特性，對兩種方法進行融合，創造以聚氨酯橡膠為主要密封材料，進行卡箍式機械堵漏的機械膠堵密封法。該方法對加油站油罐大法蘭進行帶油堵漏，在確保帶油操作的同時，通過雙重密封確保堵漏效果。

3. 機械膠堵密封法技術路線確定

3.1 基礎條件確定。

3.1.1 泄漏方式與泄漏點確定。加油站油罐大法蘭處泄漏的主要表現為密封面變形、墊片失效，因此，大法蘭處油氣泄漏方式主要為密封面與墊片接觸位置直接泄漏，漏點為法蘭盤密封面與損壞墊片接觸位置。對于已產生泄漏的油罐，采用浸水實驗確定漏點位置。

3.1.2 壓力范圍測定。加油站油罐為常壓運行裝置，油罐設備設定壓力為0.04兆帕，在引入油氣回收系統后，罐內氣相系統運行壓力約為2500帕-3000帕，當運行壓力超過機械呼吸閥設定壓力（約3000帕）時，機械呼吸閥打開進行泄壓。

3.1.3 處理面條件確認。從泄漏點可以確認，堵漏處理面主要為法蘭盤密封面與橡膠墊片結合處，從現場調查實際情況來看，還包括與密封墊片直接接觸的螺栓及螺栓孔。油罐大法蘭普遍采用整體法蘭，其密封面為鋼材質，采用光滑密封面形式；法蘭墊片為普通橡膠墊片、耐油石棉墊片或改性定晴橡膠墊片；螺栓采用φ16鋼制螺栓孔；法蘭盤密封面外、螺栓及孔處均采用防銹底漆與防靜電外漆。

4. 技術路線確定

4.1 處理思路。結合當前漏點基礎條件，確定漏點處理邏輯： ①漏點環境為低壓、狹小且多材質界面，從操作上宜采用膠堵方式，對法蘭盤及墊片縫隙進行封堵；②大法蘭位置處于人孔操作井，加油員每日檢修時必然進孔進行操作，在對大法蘭進行踩踏時，必然會對密封條進行擠壓和破壞。因此，考慮在大法蘭外側對法蘭徑向進行機械加固，施加預應力，確保封堵密封膠穩定性。

按照以上邏輯，最終確定為采用封堵密封膠進行法蘭盤縫隙堵漏，再采用抱箍對法蘭徑向進行加固的處理思路。

4.2 密封膠材質確定。由于泄漏點位置狹小，處理面情況復雜且還要考慮密封膠堵漏后大法蘭的取裝，因此在密封膠選擇上，需結合以上情況進行深度研究。針對泄漏點壓力低、后期有形變、還有需要一定承重的特點，確定密封膠選擇思路：①具有較強的耐油性，應對油氣腐蝕；②具有較好的機械性能和較寬的溫變特性，確保不同溫度下產生最小形變。在此基礎上，我們選擇了以下三種特種橡膠密封膠進行比較。

4.2.1 聚氨酯橡膠密封膠。具有較好的彈性和優異耐磨耗性，較好的耐油性，硬度可調范圍寬（邵氏A硬度65-80度），機械性能（拉伸強度、拉斷伸長率）優越，優良的耐寒性和耐化學藥品交織腐蝕性能，原材料價格較高。為可回收再利用的材料，使用溫度范圍-60-+80度，適用于地震多發區、鐵路附近或帶有大功率吊車的廠房等強烈震動區域，以及紫外線照射強烈地區。

4.2.2 氯丁膠密封膠。與其他特種橡膠比較，個別性能差些，但總的性能平衡好。有優良的耐候性、耐臭氧性能、耐熱老化性和耐油耐溶劑性，有好的耐化學性和優異的耐燃性，有良好的粘合性。貯存穩定性差，貯存過程中會發生增硬現象，耐寒性不好。相對密度較大，一般為黑色制品。 使用于有耐油、耐熱的環境，使用溫度范圍-30-+120度。

4.2.3 酸堿要丁腈橡膠密封膠：主要特點是耐油、耐溶劑，但不耐酮、酯及氯化烴等介質，彈性和力學性能都很好。缺點是在臭氧和氧化中易老化龜裂，耐寒性、耐低溫性差，使用溫度范圍-30-+120度。

通過多項性能指標比較，最終選擇采用聚氨酯橡膠密封膠。性能比較如下表所示：

4.3 機械卡箍選型。為確保密封膠不受生產操作時的重力影響，增設了機械式卡箍設計，但現有的單耳卡雖然箍安裝方便，但平衡性差，易生銹、結垢，使用壽命短，因此，結合使用需要，采用了襯墊式雙耳卡箍設計，抗扭和耐壓能力突出、扭轉力矩均衡，按照單人操作、50%富余量計算，抱箍鎖死后施加給法蘭的軸向預應力不低于1200N。

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圖為選用的φ600襯墊式雙耳卡箍

5. 作業流程及工具

在確定技術路線及主要材料及設備后，對當前作業流程及相應工具進行確認。

5.1 作業過程。按照公司相關規定辦理作業票后，按順序開展以下流程：

5.1.1 作業前安全分析及交底：①作業方組織操作人員開展作業前風險分析。②加油站經理向作業單位進行安全交底。③加油站組織開展作業前安全培訓，安排符合規定要求的作業人員從事作業。

5.1.2 作業準備。①利用警示樁警示帶將作業罐區進行隔離，嚴禁無關人員進入。②現場設置兩具4KG手提式干粉滅火器，一具35千克干粉推車，兩床滅火毯。 ③用兩臺相同型號的可燃氣體檢測儀進行檢測。符合要求方可進行作業。④作業人員應穿著防靜電工作服、工作鞋，系好救生繩進入操作井使用防爆工具進行操作，禁止使用非防爆電器。⑤使用氮氣試壓前必須安裝減壓閥，瓶口處禁止沾染油脂類物質。

5.1.3 作業監護。①加油站或片區安全員、投資建設科一名人員、安全科一名人員需在現場進行作業實施全過程監護，檢查作業現場安全狀況，及時糾正違章行為。②工作時間每30分鐘必須更換工作人員或者休息。

5.1.4 作業流程。①施工人員先打開人孔井蓋（后，使用可燃氣體檢測儀對人孔井內的油氣濃度進行檢測。②對發現濃度高的人孔井，待濃度降到可以施工的時候。先進行閉水試驗，發現氣泡后，開始排水。③施工人員對大法蘭進行維護，使用耐油密封膠加喉箍的施工方法進行封堵。④封堵完成后，待耐油密封凝固后，可以使用氮氣進行二次檢查。⑤二次檢查后無漏點，無油氣泄漏，完成本次大法蘭堵漏工作。⑥施工人員清理完施工現場，共同和二級公司、油罐廠家、加油站確認簽字完成封堵。

5.2 作業工具。

5.2.1 作業人員穿戴。主要包括：防爆作業工具、防爆工服、防爆頭燈、防毒面具、防靜電手套、安全繩、手動式抽水泵（鋁制）。

5.2.2 作業準備設備。主要包括：氮氣、氮氣減壓閥（兆帕表）、膜盒壓力表（千帕表）、防爆可燃氣體檢測儀。

5.2.3 作業過程設備及材料。主要包括：聚氨酯防水耐油密封膠、襯墊式雙耳卡箍、銅編織接地線、全銅制螺絲螺桿、防銹底漆、防靜電面漆。

6. 做法試點

目前，中國石油四川銷售公司已在成都白家、綿陽南山、宜賓蜀南等35座加油站完成了堵漏試點，效果良好，堵漏后大法蘭油氣泄漏暫未出現反復。按照單站節約運營天數3天計算，已改造項目合計節約運營天數105天，節約銷量損失1400噸，按照噸油毛利500元計算，已創效70萬元。

試點現場作業及堵漏完成情況如上圖所示。

7. 項目推廣性論述

該項目研究及試點設備及材料均采用當前安裝市場前沿主流，在材料及設備的購買、運輸、安裝，以及人員的培訓上均已成熟，因此具備較高的推廣價值。按照全國2萬座加油站3年內5%發生油氣泄漏的概率來看，預計該技術應用于1000座加油站，可節約運營天數達3000天，節約銷量損失不低于3萬噸，創效可達1500萬元。