液化气球罐存在的风险因素及防范措施

液化气球罐存在的风险因素及防范措施

崔博

中国石油四川石化有限责任公司仓储运输部 四川成都 611930

摘 要：在液化气球罐管理方面，需要加强安全检查，做到及时发现和消除装置安全隐患。本文结合项目实例，对液化气球罐存在的安全等级低、底部易泄漏、应急处置差问题展开了分析，并提出了相应的安全技术整改方案，从而使装置安全性得到提高。同时对以后进行其他同类球罐的检验以及缺陷处理提供了借鉴。 　　关键词：液化气球罐;安全问题;技术整改方案 　　引言： 　　液化气由烃类物质构成，常温常压条件下为气态，与空气混合将产生爆炸的危险。液化气球最大的风险也是易燃易爆炸，液化气球罐作为存储液化气的装置，一旦发生着火爆炸事故将带来巨大损失。为保证安全，需要确定装置存在的安全隐患，以便从技术层面提出有效整改措施。 　　1液化气球罐安全问题 　　1.1项目概况 　　事例：某公司液化气储运系统配备1800m3液化气球罐，用于储存采用轻烃处理工艺得到的液化石油气。自投运以来，装置已经运行10a。考虑到近年来液化气行业频繁发生安全事故，按照上级部门通知开展全方位安全检查工作，以便及时发现和处理装置存在的安全隐患。 　　1.2安全问题 　　1.2.1安全等级低 　　从现场安全检查与评价结果来看，装置存在安全等级低的问题。装置于2017年经过简单改造，按照《石油天然气工程设计防火规范》（GB50183-2015）规范要求完成了附属设施配备，但依然存在配置较低问题。首先在装置安全阀设置上，未能利用全通径球阀对装置与安全阀进行隔离。实际使用的阀闸密封性较差，不利于球罐实施安全泄放。配备的输运管线均未设置隔离阀，无法实施安全校验。气泵回流、出口等位置管线利用球阀对流量进行调节，容易发生损坏或泄露问题。检查中发现的错边量和棱角度超标部位，由于结构的不连续，在此会产生很大的集中应力。球罐在野外安装，受天气影响大，焊接多采用手工焊，不是机械作业安装，人为力量有限，环境十分恶劣，加之设备大，热处理不均匀等因素，焊接接头可能产生晶粒粗大.而这种致密性和塑性较差的焊缝区以及淬硬性较强的熔合区在一定载荷下便会产生微裂纹，这种微裂纹虽然不足以使焊接接头失效，但日积月累，并在高载荷作用下就有扩展开裂的危险。 　　1.2.2底部易泄漏和球罐腐蚀 　　检查中发现，装置底部存在较大泄漏风险。球罐底部连接有液、气相平衡管线。而底部开口面积较大，越容易发生泄漏问题。底部采用金属软管连接，也容易因装置与管道发生的不均匀沉降而受到破坏。经过多年运行，软管容易发生内部磨损，金属材质也容易发生腐蚀，导致其缺乏足够耐压力，成为装置最薄弱位置。根据使用单位提供的资料发现，该罐中的液化石油气来源于不同的厂家， 所以很难保证水分和 H2S含量控制在合理范围内。事实上，在用球罐的运行温度正在此区域。据有关文献证明，H2S含量在5000mg/m3以上就可发生H2S的应力腐蚀，因此H2S含量越高，在拉应力的作用下腐蚀就越快，该罐的H2S含量偏高，又为应力腐蚀创造了一个必要条件。 　　1.2.3应急处置差 　　为避免安全事故发生，装置配备有应急保护处理装置，如高液位和低液位报警装置。在进出口管线连接方面，安装有紧急切断阀，一旦检测发现事故能够将管道阀门迅速关闭，以免液化气持续泄漏。但从以往事故经验来看，回流、进出口等位置发生泄漏后，可能会造成法兰密封垫片失效，导致设置的紧急切断阀无法阻止事故扩大。按照新规定，还应采取注水措施避免装置发生泄漏，就是在罐底部注入高压水，由于液化气不溶于水，同时比水轻，因此能够使罐底部形成水垫层起到隔离作用。球罐投运时间较早，未能配置注水系统，将导致装置事故应急处置能力差。 　　2液化气球罐安全技术整改方案 　　2.1附属设施的整改措施 　　为提高装置整体安全等级水平，还要加强装置附属设施整改。首先在装置安全阀与球阀之间，应将原闸阀拆下，在原位置安装全通径球阀。针对操作人员，应加强安全技能培训。在连接工艺管线位置，需要设置隔离阀。实际可选用全通径球阀，为装置安全校验和日常检修提供便利，保证相关工作能够落实。针对连接泵出口管线等位置，需要完成调节阀安装，避免阀门因受损发生泄漏。按照安全设施管理规定，日常应加强设施检测、维护和保养，以便使安全设施保持稳定运行。强化安全管理工作。　　

2.2球罐底部的整改措施 　　针对球罐底部进行整改，可以采用挖补方案，将拥有相同弧度尺寸的接管部件与罐底连接位置圆块嵌入到底部开口位置。在焊接过程中，需要加强密封性处理，加强焊接残余应力控制。针对底部连接软管，需要采用金属管进行替代，实施刚性连接。从现场勘察情况来看，球罐所在位置地基结构相对稳定，未发生明显不均匀沉降。但实际运用刚性连接方式，还要合理布置管线，保证沉降和抗震等方面的要求能够得到满足。针对罐底连接的平衡管线，需要运用计算机软件建立管道模型，输入极端操作条件参数，完成应力变化仿真模拟分析，对管道发生的一次和二次应力进行校核。按照规定，包含装置重力和压力引发的正应力、剪切应力属于一次应力，位移约束带来的应力和热胀冷缩引发的应力属于二次应力，都不能超出设计的最大允许应力值[2]。经过分析验证后发现，在极端条件下应力百分比最大的为6寸气相平衡管线，一次应力达到64.4%，二次应力达到1.3%，设计值分别为70.3%和1.5%，能够满足应力控制要求。因此可以利用金属碳钢管对原有软管进行替换，使罐底安全隐患得到消除。 　　2.3应急装置的整改措施 　　在整改球罐应急装置时，需要合理实现注水工艺设计。按照传统方式，多采用消防水泵直接注水。但实际火灾事故发生后，生产区域的各种工艺装置和消防系统都需要使用消防水。因此注水还应单独设置淡水罐。发生泄漏后，人员可能面临冻伤等威胁，无法进入罐区进行防火作业。结合这一问题，需要在远离球罐区位置完成注水设备和操作阀门安装。根据罐区布置情况，可以在约80m位置完成注水泵的设置。球罐设计压力达1.77MPa，安全阀为1.68MPa，操作时的压力达1.25MPa。根据相关数值，为保证注水顺利，需要使泵出口压力达到1.6MPa。为保证水封能够尽快形成，将罐底部管线全完覆盖，需要设置80m3/h的注水量。在注水泵连接方面，采用6寸进口管线。而淡水罐配备8寸出口管线，经过注水泵增压后，可以利用4寸出口管线向罐区输送。为避免管线安装导致罐底开口增加，还要接入8寸液化气进液管线中。为避免液化气导流，需要采用半固定方式进行连接。具体来讲，就是利用快速接头进行管线连接。在出口管线位置，需要完成倒流防止器安装。

2.4球罐腐蚀的预防措施 　 1降低H2S对焊接接头的侵蚀.使用单位应尽量避免劣质低价的液化石油进入球罐，内表面加涂层（采用热喷涂铝和环氧树脂）、严格控制水分和 H2S 的含量等措施，可以有效地预防应力腐蚀破裂 　　2磨平焊缝，把球罐内表面焊缝余高磨平，使表面光滑平整，不仅仍能保证其强度而且释放一大部分峰值应力 　　3补焊要特别注意，小裂纹以打磨为主，并以表面无损检测确认裂纹已清除；确要补焊需严格的工艺措施和必要的局部热处理，并且以无损检测来保证补焊质量

4企业在球罐的继续使用过程中， 尽量降低球罐的操作压力， 减少压力波动， 加强在线检验 　　结论： 　　综上所述，液化气具有易燃易爆特殊性，采用球罐装置进行储存和运输需要加强安全管理，以免发生重大事故灾害。针对投运液化气球罐，还应严格按照相关规范加强安全检查和评价，以便针对发现的安全隐患提出有效的技术整改措施，使装置运行的安全性得到有效保障。 　　参考文献： 　　[1]朱伟.液化气球罐爆炸事故原因分析及防范措施[J].山东工业技术，2018（04）：102. 　　[2]金学峰，邵冬冬，尹建斌.液化气球罐的裂纹成因分析及安全使用建议[J].中国特种设备安全，2017，33（08）：68-71.

[3]陶建中.球罐对接焊缝埋藏缺陷超声检测定性方法及程序探讨[J].特种设备安全技术，2017（5）：54～57. 　　[4]王 鹏，叶 栋.液化石油气球罐应力腐蚀裂纹分布情况浅析[J].当代化工研究，2017（4）：100. 　　[5]王 瑛，陈 娟.液化石油气球罐无损检测及裂纹处理[J].中国新技术新产品，2016（10）：66～67.