摘要：大型儲(chǔ)罐有節(jié)省鋼材、占地少、投資省、便于操作、管理等優(yōu)點(diǎn)。發(fā)達(dá)國(guó)家建造、使用大型儲(chǔ)罐已有近30年歷史，而我國(guó)尚處于起步階段。影響大型儲(chǔ)罐安全運(yùn)營(yíng)的因素很多,一旦發(fā)生事故，就可能引發(fā)重大事故，損失將十分慘重。因此，迫切需要及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出改進(jìn)措施。我們對(duì)其中的主要安全問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出對(duì)策，為工程設(shè)計(jì)提供參考。 

　　關(guān)鍵詞：油罐安全分析改進(jìn)措施 

　　一、大型原油儲(chǔ)罐工程危險(xiǎn)性分析 

　　1原油危險(xiǎn)性分析 
　　原油為甲B類易燃液體，具有易燃性;爆炸極限范圍較窄，但數(shù)值較低，具有一定的爆炸危險(xiǎn)性，同時(shí)原油的易沸溢性，應(yīng)在救火工作時(shí)引起特別重視。 

　　2火災(zāi)爆炸事故原因分析 
　　原油的特性決定了火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性是大型原油儲(chǔ)罐最主要也是最重要的危險(xiǎn)因素。發(fā)生著火事故的三個(gè)必要條件為:著火源、可燃物和空氣。 
　　著火源的問(wèn)題主要是通過(guò)加強(qiáng)管理來(lái)解決，可燃物泄漏問(wèn)題則必須在儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)過(guò)程中加以預(yù)防和控制。 
　　泄漏的原油暴露在空氣中，即構(gòu)成可燃物。原油泄漏，在儲(chǔ)運(yùn)中發(fā)生較為頻繁，主要有冒罐跑油，脫水跑油，設(shè)備、管線、閥件損壞跑油，以及密封不良造成油氣揮發(fā)，另外還存在著罐底開(kāi)焊破裂、浮盤沉底等特大型泄漏事故的可能性。 
　　腐蝕是發(fā)生泄漏的重要因素之一。國(guó)內(nèi)外曾發(fā)生多起因油罐底部腐蝕造成的漏油事故。對(duì)原油儲(chǔ)罐內(nèi)腐蝕情況初步調(diào)查的結(jié)果表明，罐底腐蝕情況嚴(yán)重，大多為潰瘍狀的坑點(diǎn)腐蝕,主要發(fā)生在焊接熱影響區(qū)、凹陷及變形處，罐頂腐蝕次之，為伴有孔蝕的不均勻全面腐蝕，罐壁腐蝕較輕，為均勻點(diǎn)蝕，主要發(fā)生在油水界面，油與空氣界面處。相對(duì)而言，儲(chǔ)罐底部的外腐蝕更為嚴(yán)重，主要發(fā)生在邊緣板與環(huán)梁基礎(chǔ)接觸的一面。 
　　浮盤沉底事故是浮頂油罐生產(chǎn)作業(yè)時(shí)非常忌諱的嚴(yán)重惡性設(shè)備事故之一。該類事故的發(fā)生，一方面反映了設(shè)計(jì)、施工、管理等方面的嚴(yán)重缺陷，另一方面又將造成大量原油泄漏，嚴(yán)重影響生產(chǎn)、污染環(huán)境并構(gòu)成火災(zāi)隱患。 

　　二、油罐罐頂失穩(wěn)分析浮頂油罐是大型儲(chǔ)備庫(kù)最重要的設(shè)備。 

　　隨著油庫(kù)擴(kuò)容的要求，多年來(lái)國(guó)內(nèi)外的浮頂卡阻沉頂事故多次發(fā)生，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，成為急待解決的課題。根據(jù)多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)剖析國(guó)內(nèi)外浮頂油罐結(jié)構(gòu)，提出了避免浮頂卡阻沉頂事故的措施。 

　　1浮頂載荷分析 
　　浮頂油罐的浮頂(圖1)所受載荷較為復(fù)雜，除介質(zhì)引起的浮力外，還有風(fēng)、雨、操作條件、自身結(jié)構(gòu)，尤其是導(dǎo)向管(或?qū)в凸?及導(dǎo)向筒的結(jié)構(gòu)對(duì)浮頂傾斜時(shí)是否卡阻影響頗大，現(xiàn)就各主要因素對(duì)浮頂?shù)挠绊懛质鲇谙隆?nbsp;
　　取決于浮頂及附件質(zhì)量、刮蠟板、密封機(jī)構(gòu)對(duì)罐壁摩擦力的大小及方向以及導(dǎo)向筒對(duì)導(dǎo)向管、量油管摩擦力的大小及方向。但當(dāng)隔艙破壞漏油、浮頂積水、風(fēng)力作用及浮頂受導(dǎo)向管(或量油管)卡阻時(shí)，其浸沒(méi)深度就會(huì)發(fā)生深度不同的變化，造成浮頂傾斜。 

　　2）風(fēng)力作用 
　　狂風(fēng)對(duì)浮頂產(chǎn)生附加彎矩，并使浮頂向最大風(fēng)向漂移。當(dāng)狂風(fēng)吹過(guò)罐上方時(shí)，風(fēng)力線密度發(fā)生變化，并改變方向，與罐頂呈α角俯沖到浮頂上，并在消防擋板擋雨板處受阻最大。俯沖力T可分解成與浮頂垂直的T2(略去浮頂?shù)呐潘露?和平行浮頂?shù)腡1。在俯沖力的尾端，即狂風(fēng)初始進(jìn)入地帶，由于風(fēng)力線突變，根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理，將產(chǎn)生一定的真空度，相當(dāng)對(duì)浮頂產(chǎn)生一向上的吸力T3，這樣一來(lái)，T2和T3形成了對(duì)浮頂中心的傾覆力矩，T1對(duì)消防擋板產(chǎn)生一推力，使浮頂向最大風(fēng)向漂移，并產(chǎn)生對(duì)浮頂?shù)膬A覆力矩M，其方向與前一力矩疊加。且風(fēng)力為忽大忽小的動(dòng)載荷。 

　　3）暴雨沖擊力作用 
　　暴雨無(wú)風(fēng)時(shí)，對(duì)浮頂?shù)臎_擊力是均勻向下的，僅影響浮頂?shù)慕](méi)深度，但當(dāng)暴雨伴隨狂風(fēng)時(shí)，就會(huì)使雨線偏斜。雨線對(duì)浮頂?shù)臎_擊力可分解成與浮頂垂直的力及與罐頂平行的力，而其力作用在消防擋板和擋雨板上，由于雨線在風(fēng)力作用下對(duì)浮頂形成一入射角，浮頂左方一部分不受雨線作用，因而造成浮頂偏載，所以對(duì)浮頂中心形成傾覆力矩，并與前一力矩疊加。 

　　4）不均勻積水對(duì)浮頂?shù)淖饔昧?nbsp;
　　當(dāng)暴雨使浮頂積水不能從中央排水管排盡時(shí)，將造成一定深度的積水，因浮頂傾斜，在最大風(fēng)力方向一側(cè)積水較深，又產(chǎn)生一與前相同方向的浮頂傾覆力矩。 

　　2預(yù)防措施 

　　1）增加導(dǎo)向管數(shù)量 
　　導(dǎo)向管及量油管與最大風(fēng)向的不同安裝方位，對(duì)浮頂?shù)膬A覆矩影響較大。如在最大風(fēng)向浮頂?shù)膬啥嗽黾?根導(dǎo)向管，則浮頂傾覆就會(huì)受阻，使導(dǎo)向管(或量油管)傾覆彎矩減小。對(duì)于大型儲(chǔ)罐，由于直徑較大，可適當(dāng)增加導(dǎo)向管，對(duì)任何風(fēng)向都有較大抗浮頂傾覆能力，其增加的費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于浮頂沉沒(méi)事故處理造成的經(jīng)濟(jì)損失。 

　　2）按最大風(fēng)向兩端布置導(dǎo)向管及量油管 
　　當(dāng)儲(chǔ)罐容量較小時(shí)，也可仍按現(xiàn)有浮頂結(jié)構(gòu)僅設(shè)兩根導(dǎo)向管及量油管，但必須按建罐地點(diǎn)實(shí)際最大風(fēng)向兩端布置，且將量油管設(shè)在夏季最大風(fēng)尾處。這樣，導(dǎo)向管對(duì)浮頂反力矩的力臂會(huì)成百倍地增加。 

　　3）提高導(dǎo)向管(或量油管)剛度 
　　導(dǎo)向管及量油管的變形失穩(wěn)主要是剛度不足，為此可將導(dǎo)向管及量油管的直徑及壁厚加大，由現(xiàn)在的下端固結(jié)，上端自由(可軸向移動(dòng))改為兩端固結(jié)(或上端固結(jié)，下端可軸向滑動(dòng))。有人可能擔(dān)心，原來(lái)的上端自由是為解決導(dǎo)向管因氣溫變化產(chǎn)生的熱脹冷縮。筆者認(rèn)為，導(dǎo)向管的工作條件與罐壁相差無(wú)幾，因?yàn)樵蛢?chǔ)罐雖然與大氣溫差較大，但由于罐壁保溫，外露部分又因罐壁結(jié)構(gòu)較薄，故與量油管同一氣溫下的濕度變化較小，這種差異引起的伸縮可由導(dǎo)向管兩端的支架吸收，只要支架設(shè)計(jì)合理，不會(huì)造成惡性附加應(yīng)力。 

　　4）在浮頂上加設(shè)定位環(huán) 
　　現(xiàn)有的浮頂油罐，有的在浮頂下部均布若干個(gè)限位塊，其徑向尺寸約為浮頂與罐壁空間的1/2，它在與罐壁接觸時(shí)，罐壁對(duì)它的反力對(duì)浮頂中心產(chǎn)生力矩，使浮頂傾覆，處于最大風(fēng)向的限位塊產(chǎn)生的傾覆力矩正好與前述傾覆力矩疊加，加劇了浮頂?shù)膬A覆，因而十分不利。如果將其改在浮頂上部，并使其有一定柔性，一方面可使力矩與上相反，減緩浮頂傾覆，另一方面，其柔性可吸收一部分定位塊與罐壁的沖擊能，減緩浮頂在狂風(fēng)下飄蕩產(chǎn)生的沖擊力，使動(dòng)載荷系數(shù)降低，不宜使浮頂產(chǎn)生整體失穩(wěn)破壞。 

　　5）在浮頂外隔艙上加設(shè)連通管 
　　在狂風(fēng)暴雨時(shí)，中央排水管及緊急排水管由于浮頂?shù)膬A斜，已失去了原有的功能，使浮頂上方在最大風(fēng)向上產(chǎn)生局部大量積水，它是浮頂破壞的重要因素，為此需及時(shí)排除。若在浮頂最外一圈夏季最大風(fēng)向區(qū)域的浮艙上加設(shè)適當(dāng)數(shù)量的連通管，通過(guò)連通管將浮頂上的積水及時(shí)排入罐內(nèi)，減少了浮頂積水形成的外載荷，消除了導(dǎo)致浮頂破壞的重要因素。 

　　6）設(shè)計(jì)封閉式隔艙 
　　現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外浮頂油罐皆為非封閉式隔艙，每一個(gè)隔艙的人孔大都為快開(kāi)機(jī)械聯(lián)接式平板蓋，當(dāng)在事故條件下，易使雨水或油注入艙內(nèi)，加大浮頂載荷，惡化了沉頂條件。浮艙頂板與浮艙隔板大都為花焊聯(lián)接，若其中一個(gè)隔艙有油或水，當(dāng)液面超過(guò)頂板與隔板的花焊焊縫時(shí)，就必然產(chǎn)生液體溢艙，同樣惡化了浮頂沉頂條件，倘若油罐的設(shè)計(jì)者或建設(shè)單位使浮頂隔板與浮頂?shù)装逍纬苫ê福敲粗灰幸粋€(gè)隔艙浸入液體，就會(huì)使全部浮船浸入等深的液體中，必然產(chǎn)生浮頂沉沒(méi)。