储罐安全防护完整版.docx
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储罐安全防护完整版
编号：
TQC/K845
储罐安全防护完整版
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【适用制定规则/统一目标/规范行为/增强沟通等场景】
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储罐安全防护完整版
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本解决方案资料适合用于解决各类问题场景，通过提出的方法与对策来应付，常见种类如计划方案、设计方案、施工方案、技术措施，本质是人和产品之间建立可触达的桥梁，实现匹配问题，修正问题，预防未来出现同类问题。
可直接应用日常文档制作，也可以根据实际需要对其进行修改。
金属油罐
金属油罐是采用钢板材料焊成的容器。
普通金属油罐采用的板材是一种代号叫A3F的平炉沸腾钢；寒冷地区采用的是A3平炉镇静钢；对于超过10000m3的大容积油罐采用的是高强度的低合金钢。
常见的金属油罐形状，一般是立式圆柱形、卧式圆柱形、球形等几种。
立式圆柱形油罐根据顶的结构又可分为桁架顶罐、无力矩顶罐、梁柱式顶罐、拱顶式罐、套顶罐和浮顶罐等，其中最常用的是拱顶罐和浮顶罐。
拱顶罐结构比较简单，常用来储存原料油、成品油和芳烃产品。
浮顶罐又分内浮顶罐和外浮顶罐两种，罐内有钢浮顶浮在油面上，随着油面升降。
浮顶不仅降低了油品的消耗，而且减少了发生火灾的危险性和对大气的污染。
尤其是内浮顶罐，蒸发损耗较小，可以减少空气对油品的氧化，保证储存油品的质量，对消防比较有利。
目前内浮顶罐在国内外被广泛用于储存易挥发的轻质油品，是一种被推广应用的储油罐。
卧式圆柱形油罐应用也极为广泛。
由于它具有承受较高的正压和负压的能力，有利于减少油品的蒸发损耗，也减少了发生火灾的危险性。
它可在机械，一成批制造，然后运往工地安装，便于搬运和拆迁，机动性较好。
缺点是容量一般较小，用的数量多，占地面积大。
它适用于小型分配油库、农村油库、城市加油站、部队野战油库或企业附属油库。
在大型油库中也用来作为附属油罐使用，如放空罐和计量罐等。
球形油罐具有耐压、节约材料等特点，多用于石油液化气系统，也用做压力较高的溶剂储罐。
（二）非金属油罐
非金属油罐的种类很多，有土油罐、砖油罐、石砌油罐、钢筋混凝土油罐、玻璃钢油罐、耐油橡胶油罐等等。
石砌油罐和砖砌油罐应用较多，常用于储存原油和重油。
该类油罐最大的优点是节约钢材、耐腐蚀性好、使用年限长。
非金属材料导热系数小，当储存原油或轻质油品时，因罐内温度变化较小，可减少蒸发损耗，降低火灾危险性。
又由于非金属罐一般都具有较大的刚度，能承受较大的外压，适宜建造地下式或半地下式油罐，有利于隐蔽和保温。
但是一旦发生基础下陷，易使油罐破裂，难以修复。
它的另一大缺点是渗漏，虽然使用前经过防渗处理，但防渗技术还未完全解决。
（三）地下油罐
地下油罐指的是罐内最高油面液位低于相邻区域的最低标高0．2m，且罐顶上覆土厚度不小于0．5m的油罐。
这类油罐损耗低，着火的危险性小。
（四）半地下油罐
半地下油罐指的是油罐埋没深度超过罐高的一半，油罐内最高油面液位比相邻区域最低标高不高出2m的油罐。
（五）地上油罐
地上油罐指的是油罐基础高于或等于相邻区域最低标高的油罐，或油罐埋没深度小于本身高度一半的油罐。
地上油罐是目前炼油企业常见的一类油罐，它易于建造，便于管理和维修，但蒸发损耗大，着火危险性较大。
基本参数
1、压力：
常压 温度：
-19℃～200℃
介质：
燃料油（石油化工原料等）
2、5m³~100m³
卧式油罐基本参数和尺寸
3、安全：
储罐应有壁雷、防静电措施、消防措施，根据工程实际情况由选用单位与环卫措施等统一考虑。
4、防腐：
储罐内壁防腐措施应根据罐内贮存介质确定，外壁防腐措施根据罐土质确定。
5、根据现在容器所造材质及规格不同，主体材质可选用不锈钢、碳钢、低合金钢。
最后根据客户要求来设计制造、安装。
储油罐火灾的原因分析及控制技术
1爆炸原因分析
1.1明火
由明火引起的油罐火灾居第1位，其主要原因是在使用电气、焊修储油设备时，动火管理不善或措施不力而引起。
例如，检修管线不加盲板；罐内有油时，补焊保温钉不加措施；焊接管线时，事先没清扫管线，管线没加盲板隔断；油罐周围的杂草、可燃物未清除干净等。
另一个重要原因是在油库禁区及油蒸气易积聚的场所携带和使用火柴、打火机、灯火等违禁品或在上述场合吸烟等。
1.2静电
所谓静电火灾是指静电放电火花引燃可燃气体、可燃液体、蒸汽等易燃易爆物而造成的火灾或爆炸事故。
静电的实质是存在剩余电荷。
当两种不同物体接触或摩擦时，物体之间就发生电子得失，在一定条件下，物体所带电荷不能流失而发生积聚，这就会产生很高的静电压，当带有不同电荷的两个物体分离或接触时，物体之间就会出现火花，产生静电放电（ESD）。
静电放电的能量和带电体的性质及放电形式有关。
静电放电的形式有电晕放电、刷形放电、火花放电等。
其中火花放电能量较大，危险性最大。
静电引起火灾必须具备以下4个条件：
（1）有产生静电的条件。
一般可燃液体都有较大的电阻，在灌装、输送、运输或生产过程中，由于相互碰撞、喷溅与管壁摩擦或受到冲击时，都能产生静电。
特别是当液体内没有导电颗粒、输送管道内表面粗糙、液体流速过快时，都会产生很强的摩擦，从而产生静电。
（2）静电得以积聚，并达到足以引起火花放电的静电电压。
油料的物理特性决定了其内产生的静电电荷难以流失而大量积聚，其电压可达上万伏，遇到放电条件，极易产生放电引起火灾。
（3）静电火花周围有足够的爆炸性混合物。
油品蒸发、喷溅时产生的油雾和储油罐良好的蓄积条件致使油面上部空间形成油气一空气爆炸性混合物。
（4）静电放电的火花能量达到爆炸性混舍物的最小引燃能量。
当静电放电所产生的电火花能量达到或大干油品蒸气引燃的最小能量（0.2-0.25mJ）时，就会点燃可燃混合气体，造成燃烧爆炸。
因静电放电（ESD）引起的火灾爆炸事故屡见不鲜，而且静电火灾具有一定的突发性、易爆炸、扑救难度大、易造成人员伤亡等特点，故如何更好地做好防静电危害工作一直是安全管理工作的重要组成部分。
1.3自燃
自燃是物质自发的着火燃烧过程，通常是由缓慢的氧化还原反应而引起，即物质在没有火源的条件下，在常温中发生氧化还原反应而自行发热，因散热受到阻碍，热量积蓄，逐渐达到自燃点而引起的燃烧。
所以自燃的条件有3个，即发生氧化还原反应、放热、热量积蓄，主要过程有氧化、聚热、升温、着火。
一般来说，引发储油罐自燃主要原因有3种：
静电自燃、磷化氢自燃、硫自燃。
静电自燃如上面介绍的，油罐在频繁装卸过程中，油品或运动部件与内壁相互摩擦，拍打油面，液位波动，运动部件晃荡，又由于油品含水和杂质量大等多种原因，极易产生静电，在运动部件和油罐形成巨大的飘浮带电体，静电通过接触点及突出部位放电，产生静电火花。
磷化氢自燃源于油品中的磷化氢，据有关资料表明，油品中的磷化氢以PH3或P2H4的形式存在。
PH3通常以气态的形式存在于油罐的气相空间，且含量极低，其自燃点100℃，一般无自燃可能；而P2H4通常以液态的形式存在于油罐的液相空间，其与空气反应的活化能很低，在常温下就能发生自燃，但由于汽油的极性较强，少量P2H4溶解其中，且与空气隔绝，也不会发生燃烧。
硫自燃起因于硫化铁自燃，硫化铁是石油贮罐硫腐蚀的主要产物，硫化铁在与空气接触时强烈反应放热，如出现热积蓄，温度提高，就发生自燃。
原油中的硫分为活性硫和非括性硫，元素硫、硫化氢和低分子硫酵等统称为活性硫。
活性硫对金属具有较高的腐蚀性，硫对设备的腐蚀可以分为低温湿H2S腐蚀、高温硫腐蚀等，其对储油罐的腐蚀属于低温湿H2S腐蚀。
低温湿H2S腐蚀又有2种腐蚀方式：
一种是硫化氢气体溶解在罐壁上的水中生成氢硫酸，氢硫酸与罐壁金属铁发生电化学腐蚀：
另一种是储罐内湿的硫化氢气体，在没有氧气存在的条件下与储罐内壁铁的腐蚀产物一铁的氧化物及其水合物发生电化学腐蚀。
两类腐蚀的主要产物均是硫化亚铁。
长期处于气相空间的储罐内壁腐蚀特别严重，其内防腐涂层被硫化成一层胶质膜，而处在液相部位的内防腐层无明显腐蚀痕迹，由于胶质膜对FeS具有保护作用，因此在FeS氧化时，氧化热量不容易及时释放，加快了其自燃速度。
在罐顶通风口附近，FeS与空气接触，迅速氧化，热量不易积聚，而在油罐下部，越靠近浮盘的气相空间，氧含量越低，部分FeS被不完全氧化，生成单晶硫。
该单晶硫呈黄色颗粒状，燃点较低，掺杂在块状、松散结构的焦硫化铁中，为焦硫化铁中的FeS的自燃提供了充足的燃烧条件。
当油罐处于付油状态时，大量的空气充满油罐的气相空间，原先浸没在浮盘下和隐藏于防腐膜内的FeS渐被暴露出来，并在胶质膜薄弱部位首先发生氧化，迅速发热自燃，引起单晶硫胶质、橡胶密封圈燃烧，甚至导致火灾爆炸事故。
1.4雷电
油罐区存在的油气混合物遇到雷击起火，即使油罐接地，亦会造成火灾。
而浮顶罐雷击起火往往是浮顶与罐壁的电器连接不良或罐体密封性差所致。
2控制措施
2.1人的管理
所谓人的管理，就是要千方百计地防止因违章作业、违章操作、违章指挥而引起的爆炸事故。
不仅要加强职工安全方面的培训、教育工作，让其认识到储油罐爆炸的危害性和严重性；还要进一步规范职工的行为，严格按照操作规程作业，尤其是操作细节，比如穿防静电工作服，不穿化纤类衣服和胶鞋上班作业等等。
2.2技术控制
2.2.1从控制氧气的进入来破坏爆炸条件的形成
根据可燃物发生燃烧和爆炸的条件可知，要想避免储油罐发生火灾和爆炸事故，就必须禁止氧气或空气进入储油罐内。
对于容量大的内浮顶油罐，可以实行收付混合操作方式，使浮盘在较小的范围内浮动，减少浮盘以下空间的硫化亚铁外露与空气接触的机会；采取高液位操作，减少油罐气相空间，减少腐蚀范围；采取惰性气体置换（氮气保护）的方法，既可实现无氧操作又可防止爆炸性混合气体的形成；在油罐付油时，采取注入蒸气或氮气等保护措施，在停止注入蒸气后，应及时注入氮气，防止空气进入油罐。
2.2.2从工艺方面入手来加强顶防和控制
改进常压装置“一脱四注”工艺来降低硫含量；采用油渣加氢转化工艺来降低常压渣油的硫含量；油品进罐前进行有效的脱水来降低含水量；在分馏塔顶添加缓腐蚀剂，使钢材表面形成保护膜来起阻蚀作用，在油品中添加抗静电剂提高油品的电导率。
2.2.3从设备方面采取措施
在易被腐蚀的地方，使用耐腐蚀的钢材；在易腐蚀设备内表面采用喷涂耐腐蚀金属或涂镀耐腐蚀材料等技术；在储油罐内壁严格按标准使用防静电涂料以消除静电放电产生的危害或静电引力导致的各种生产障碍；采用罐顶喷淋技术来有效降低油罐温度，延缓硫腐蚀，同时及时消散硫化铁氧化放出的热量；通过静电接地、跨接、设置静电缓和器来加强静电泄漏，防止静电积聚；安装避雷针来有效避免雷电的危害；加强罐体密封性检查和维修；对大型油罐安装可燃气体报警装置、灭火和冷却设施。
2.2.4从日常操作中进行控制
采取底部装油减少空气的进入、静电的产生和油雾的产生；加大注油管的管径以控制流速减少静电的产生；在检测井内进行检测和取样，并通过静置几分钟来避免静电的产生；定期采用酸洗、高pH值溶剂、多级氧化剂、钝化剂等方法来清除硫化亚铁沉积物；定期清罐尽可能地排除储罐中的积水；加强日常设备的检修、罐区的安全检查和巡检工作，将事故消灭在萌芽状态。
2.2.5从在线监测技术上来控制
（1）建立适合的腐蚀监测网来控制与预防硫腐蚀失效。
通过合理选点与布点做到在线监测和离线监测，长周期挂片与瞬时腐蚀速率测量相结合，可以全方位把握腐蚀状况，以便及时采取措施，防患于未然。
（2）用可燃性气体报警器检测环境，使可燃气体、可燃液体蒸气和粉尘的浓度控制在低于引起爆炸的极限范围。
（3）对易燃、易爆作业场所的防火设计采用自动报警和自动灭火系统。
自动报警的探测器应采用防爆型,自动灭火的灭火剂应采用CO2气体灭火剂。
储油罐防雷应当注意的问题
一、认清雷电属性，正确采取措施
雷电是自然界中放电现象。
产生雷电时，电压可达30万伏以上，电流可达20万安培以上。
雷电直击在建筑物上，有相当大的冲击力，并产生热量。
其动力可将巨数劈倒，顽石击裂。
雷电本身产生的热量足以酿成一场大火。
只有正确采取措施，才能避免事故发生。
正确预防首先就要认清雷的自然属性。
雷最常见的是线状雷，有时也会出现球形雷。
他们都是以放出电荷作用与物体，但其作用方式不同。
线状雷直击物体，球形雷绕击物体。
因线状雷经常出现。
根据其性质目前通常使用避雷针，它的原理是它能够将雷电引向自身，将强大的雷电流导入大地，从而达到保护油罐的目的，但其对球形雷是无能为力的，尽管球形雷出现次数较少，但不是不能发生，因此亦应加以防范。
根据球形雷的性质，其预防措施应采用静电屏蔽。
就是用金属网构成笼式防雷网，以防止球雷进入，从而达到了保护油罐的目的。
目前已研制出一种新的防雷保护设施--半导体消雷器，它既能防线状雷，也能防球状雷，还有待广泛用于防雷实践中。
二、储油罐不同，防雷措施不同
（一）对于密封金属油罐。
罐壁厚度大于或等于4mm,一般不装避雷针，仅作防感应雷接地，其接地电阻不应大于30欧姆即可。
（二）有呼吸伐带有阻火器，且液压安全阀密封的密闭金属油罐，罐壁厚度和顶盖厚大于或等于4mm的，可以采取自身保护，只要与其连接的管线及其他金属配件等有良好的电器联结，且与接地装置相联结处不少于两点的，可不装避雷针。
（三）对于外浮顶油罐，由于罐的顶盖随液面的升降而浮动，罐内的空气间隙极小不能形成爆炸性的混合物，而且浮顶和罐壁之间是密封的。
多疑也可以不装避雷针，一般只接地即可。
但浮动的金属罐顶，要用可扰得跨接线与金属罐体相连，并通过罐体接地，其接地电阻不应大于10欧姆。
对于内浮顶油罐，虽然浮动部件与罐底、罐顶做良好的电器连接，并接地可靠，但由于浮顶罐的浮盘与罐顶之间的空间内可能聚集爆炸性混合物，因此还需设防雷措施。
（四）对于其他油罐，应设避雷针，避雷针最好单独设置，但也允许焊在油罐的顶部或圈板的边缘。
对于拱顶罐需在罐顶先焊一块40mm、厚度4mm的钢板，然后装针。
三、防雷设施的检查及应注意的问题
在安装防雷设施时，应对油罐周围的一切金属构件、电气设备、管线等做统一的全面考虑，同时不许有架空线进入罐区，避免产生放电火花及将雷电波导入。
另外，在阴雨天气不宜进行收发油作业，必须进行的，要严格按照安全操作规程进行操作。
避免罐内外形成的大量易燃易爆混合物与雷击爆炸起火。
对于防雷设施要进行定期检查，保证完好有效。
（一）凡装设独立或罐顶接闪器的防雷接地设施，每年雷雨季节到来之前检查一次。
要求安装牢固，引下线接头数要少，断接卡接头应卡密并无断裂松动。
最好用搭接焊接方式。
如用螺栓连接必须拧紧，并且将软绞线端口焊固在供螺栓连接的线夹内，其垫圈应镀锌。
（二）引下线在距地面2m至地下0.3m一段的保护设施要完好。
引下线应短而直，避免转弯和穿越铁管等闭合结构，以防雷电流通过时因电磁感应而形成火花放电。
（三）从罐壁接地卡直接入地的引下线，要检查螺栓于连接件的表面有无松托和锈蚀现象。
如有应及时擦拭紧固。
（四）无接闪器的储罐，要检查罐顶附件与罐顶金属有无绝缘连接，尤其是呼吸阀与阻火器、阻火器于连接短管之间的螺栓螺帽。
有无少件，锈蚀或松脱而影响雷电通路。
（五）每年检查两次外浮顶及内浮顶储油罐的浮盘和罐体之间的等电位连接装置是否完好，软铜导线有无断裂和缠绕。
（六）每年对接地电阻检测两次，其中雷雨季节到来之前必须测定一次，其独立电阻值不应大于10欧姆，满足不了要求或电阻值增大过快时，应挖开检查，按不同情况进行处理或补打接地极。
（七）单纯的防感应电接地，每年检测不少于一次，其电阻不大于30欧姆，如不符合要求，应作相应处理。
（八）罐区有地面或地下工程施工时，要加强对接地极的监护，如可能影响接地时，要进行检查测定。
（九）接地电阻越小越好，以便能安全的把雷电流导入大地，还可以限制接地装置上的雷击高电位，防止雷击油罐时，雷电向其他金属物体发出反击。
在接地体的布置上要考虑限制接地装置周围的雷击跨步电压，以免造成人员伤害。
综上所述，对于雷击引起的油罐区火灾事故，只要加强领导和广大职工的防火安全意识，强化防火组织管理，提高消防监督力度，保证防雷措施得力，设施完好，是完全可以避免储油罐的火灾事故。
储油罐的检测
钢制储油罐焊缝及微裂纹的检测主要是检验焊缝的外观成型质量，检验内容一般为焊脚高度、咬边、焊接变形、焊瘤、弧坑、焊缝直度等，以及焊缝的内在质量，如夹渣、气孔、未焊透、裂纹、未熔合等。
钢制储油罐焊缝及微裂纹检测步骤有：
（1）对钢制储油罐内外表面和焊缝及热影响区先用肉眼观察一遍，对哪些地方存在裂纹有个基本的了解，对存在疑问的部位进行仔细观察，必要时用放大镜，发现可能出现微裂纹之处，应做出标注，做好记录。
（2）钢制储油罐的被检表面形态直接影响检测灵敏度，清洁的工件表面是检测取得成效的前提。
众多容器的破坏事故表明，使用中产生的危险缺陷大多位于与介质接触的内表面，因此容器内部的介质污迹、锈蚀和氧化皮必须清理干净并经检测人员检查合格。
可采用100%磁粉探伤的方法。
鉴于气柜内外表面需检测的焊缝处于平、横、立、仰的全位置状态，检测前需用A1－30/100型标准试片校验仪器，试片应贴于操作条件最恶劣、对检测灵敏度影响最大的仰立部位（如球形容器内上极板焊缝，卧式容器内表面顶端焊缝）来校核综合性能灵敏度，才能保证不发生缺陷漏检。
值得注意的是：
对一般介质的容器焊缝进行磁粉检测，通常选用磁膏配制的水基磁悬液，磁粉颜色需与被检表面有较大反差。
用磁膏配制水基磁悬液时必须注意：
先把磁膏与少量的水混合研磨成糊状，再按规定想煤气柜中加入规定量的水剂，如此配置的磁悬液浓度较均匀，悬液中磁粉不结团，检测灵敏度较高。
在对盛装油性介质的容器进行磁粉检测时，如果被检内表面焊缝的油膜难以处理干净或者作水断试验不合格时，必须用油基磁悬液，油基磁悬液用高闪点、低浓度的煤油配制，也可用50%煤油+50%变压器油配制。
用磁膏配制油基磁悬液时应注意先把磁膏与少量的油混合研磨成糊状，再按规定加入规定量的油剂。
对较光滑的被检表面或仰立部位的焊缝进行检测，应选用粘性较大的油载液（如30%煤油+70%机油）配制的磁悬液，以防止在磁粉检测时，磁悬液流淌速度快造成磁粉无法在缺陷表面聚积而发生漏检。
（3）对钢制储油罐的对接焊缝进行100%超声探伤或100%渗透探伤等方法。
（4）对使用100%磁粉探伤、着色探伤、100%超声探伤或100%渗透探伤等方法发现的缺陷（钢制储油罐焊缝及微裂纹区域内），再次利用射线探伤复查，以保证检测结果的准确性。
对于采用任何一种检测方法所发现的可疑裂纹，要持慎重态度，不应急于下结论，而应采用会诊方式，利用各种检测方法再进行重点复查，还可以让检测人员畅所欲言，对检测结果发表意见，集思广益。
通过以上工作，确定钢制储油罐微裂纹的位置、走向、埋藏深度，再确定修复方案，确保钢制储油罐的安全运行。
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