摘要：大型立式化工金属储罐化是化工生产和物流仓储企业重要的基础设施，一般在常压状态下使用，不属于特种设备，但其安全运行依然不容忽视。本文从大型化工金属储罐罐区的基础处理、罐体设计、检验以及防腐处理等方面进行了分析介绍，希望能为相关企业处理类似问题有所帮助。
关键词：化工；金属储罐；安全运行；设计
引言
易燃易爆液体是化工生产的物料或产品，大部分化工生产、储运企业普遍设置了易燃易爆液体储罐区。目前，国内石油、石化、化工、物流企业拥有的5000m3以上的大型储罐数量在数万台以上。常压储罐在原油和危险化学品的储存和输送过程中发挥着极其重要的作用。尽管大部分大型立式化工金属储罐都构成重大危险源，但其使用状态均为常压，并不属于特种设备，因而无论在设计方面还是在施工方面往往得不到足够重视。在工程质量监督管理、工程质量鉴定以及安全事故调查实践中，笔者多次遇到了因为设计或者施工方面的疏忽且建设单位未按规定申报工程质量监督导致的严重后果。比如：某沿江储罐区由于软地基处理不当而引起基础不均匀下沉，造成底板及接管开裂，数千吨酸性液体流入水中；某乙腈储罐底板未焊透缺陷在频繁进出料形成的交变载荷作用下产生疲劳破裂，造成泄漏等。因此，从安全运行角度分析，大型立式化工金属储罐（区）设计中有许多问题非常值得探讨。
1金属储罐罐区的基础处理
储罐地基基础通常有两种，即深基础（地下连续墙、沉井、墩基础和桩基础（灌注桩与预制桩）等）和浅基础（环墙式、外环墙式及护坡式），常用的地基处理技术有化学处理法、砂石（石灰）桩法、混凝土搅拌桩法、土挤密桩法、灰土挤密桩法、强夯法、振冲法、排水固结法、换填垫层法、桩基、堆载预压法等。地基处理质量极为重要。工程投资方面，处理费用占比同样比较高。地基处理技术选择合理，能有效保障工程项目经济性。同时，不同的地基处理技术针对性均较强，项目决策阶段必须要把各类地基处理方案具有的经济指标、优劣等全面考虑在内，坚持方便施工、节约资源、因地制宜、保护环境、确保质量、经济合理、技术先进、安全适用原则，基于储罐地基稳定与变形标准、罐体对地基承载力强度标准的满足及储罐使用标准正常保障，对施工方案进行全面分析、论证，确保施工质量及地基处理效果，实现费用节约。基础沉降观测标准必需清晰。整体浇铸的储罐硬基础表面如果属于连续过渡弧面设计，需将沥青和粗砂以一定比例、相应标准混合成沥青砂敷于表面，这会利于罐底拱翘度、应力集中降低，实现底板与基础二者之间贴合度提升。同时，沥青砂层不但有渗透率、孔隙率，对排水透气也有利，且防水功能突出，能对罐底受地下潮气的腐蚀进行预防。
大型储罐基础施工由于涉及大体积混凝土浇筑，容易发生基础裂缝，影响到结构的整体性和耐久性的质量问题。为了防止开裂，确保基础质量，必须严格控制温度并改善约束条件。可以采取的技术措施包括水灰比、外加剂、减水防裂剂改善骨料级配、合理的分缝分块、合理的施工工序、科学的浇筑厚度、适当的降温或保温措施等。对于基础中出现的非导致结构性破坏的裂缝，可采用环氧树脂混凝土修补，设计单位应参与技术论证并履行相应手续。
2罐体的设计与检验
全面采用立式圆筒型大型化工金属储罐结构。在常压设计思路基础上，现场焊接其底板、壁板和顶板。通常来看，壁板对接、底板搭接，顶板同时采用对接与搭接。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆采用当场预制、焊接安装、防腐、保温等构筑方式，将附件（呼吸阀、喷淋管等）安装于罐体和浮盘（或拱顶）部位，以技术需要为依据，完成加热装置设计，如有必要，可采用绝热或保温策略。以介质使用条件与常压液化温度为依据，能把它的结构进行单、双层结构低温储罐划分。其在大多是双层结构，此类结构低温储罐包括两种，即钢筋混凝土外罐结构与钢制外罐结构。钢筋混凝土外罐拱盖、平底、立式双圆筒结构比较常见。常压容器是存储液化天然气的内筒，保冷层与多层钢板构成了罐底，碳钢防潮板为最下层底板，低温用钢则为中、上层底板，泡沫玻璃砖保冷层通常铺设在每2层底板之间；外罐为混凝土结构（预应力）复合防潮焊接层或焊接容器；珠光砂填充于夹层，形成堆积绝热，同时采用充氮保护技术，上盖是金属拱顶与保冷层，混凝土分层浇筑顶部。储罐选型必须考虑的因素有：把火灾及大气污染危险性弱化，储存阶段内物料变质现象需避免，储存介质损耗最低，经济性。储存介质时，蒸发损失会导致储液量损失，降低物料质量。水喷淋尽管能把固定顶罐小呼吸损失基本消灭，不过，用水量过大，与节约型社会发展目标不相符。截止目前，浮顶罐是最有效的一种控制介质蒸发损失办法。浮盘若在液面漂浮，几乎没有液相蒸发空间，能把蒸发损失降低80～90%。能把空气同时隔开，火灾风险会因此降低，物料不会轻易变质。储罐如果有加热盘管，选择外浮顶结构能把轻组分蒸发最小化。钢制拱顶的特征是节约材料、刚性好等。同时，承受内压过程中，拱顶储罐没有失稳现象形成，其应用现已比较普遍。立式圆筒形储罐及其相关部（附）件的系列化、标准化已形成。不过，储存介质不同，罐体材料、细部结构之间的区别同样明显，必须区别对待。而且，因为储罐壁薄，工程所处区域的地质条件、大气环流存在差别，因此，有必要以安全评价结果为依据，让对风载荷具有抵抗功能的加强圈设置更合理，以便恶劣气候来临时的储罐失稳、变形预防，对储罐举升力进行校核，科学设计防雷设备，增强储罐抗震性。
3罐体设计与施工的防腐
腐蚀穿孔极易在钢质化工储罐，尤其石油储罐底板形成，溃疡式腐蚀（减薄程度不一）是储罐底板外侧腐蚀的代表形式。储罐底板防腐办法有两种，即阴极保护（外加电流阴极保护、牺牲阳极阴极保护），涂料防腐蚀。涂料防腐蚀的原理表现在：把介质、金属用涂层隔开，以此保护金属。因为涂层有微孔，一旦老化，龟裂、剥离极易形成，施工质量不高时，针孔缺陷也会形成，涂层部分成为大阴极，裸露金属基本等同于小阳极，电化学腐蚀会因此局部形成。迅速破坏漆膜，单一涂料保护效果并不理想。从安全与技术层面来看，选择涂料保护之际，大型储罐底板有必要同步选择阴极保护技术。裸露金属此时能统一形成电流保护，涂层缺陷不再。在储罐罐底防腐蚀方面，此法最有效、最经济。因为各储罐外底板环境并不一样，标准化阴极保护不宜采用。宜以项目实况为依据，由专业设计者完成阴极保护策略确定。《低倍数泡沫灭火系统设计规范》（2001版）要求必须选择钢管作为泡沫及其混合液管道，且应防腐处理管外壁。因为管道平时无液体流过，腐蚀、生锈及锈渣极易形成，泡沫发生器工作可能会受到干扰，有时会对灭火效果产生干扰。《石油天然气工程设计防火规范》要求，应选择卡箍式连接的热镀锌钢管为泡沫混合液管道。法兰连接时，必需要二次镀锌安装管道系统。本质来看，法兰连接更合理。所以，以《石油天然气工程设计防火规范》为参照，能设计出更科学的非石油天然气化工储罐工程消防配套设施。
4结束语
综上所述，大多数大型化工金属储罐都属于重大危险源，然而由于其通常在常压状态下适用，因此其并不属于特种设备。尽管如此，也必须十分重视其设计与施工工作，从现实的情况来看，从大型化工金属储罐工程建设的实践来看，出现了许多由于设计或者施工方面存在的问题而导致严重后果发生的情况，所以有必要对其安全运行的设计与对策进行充分讨论，以确保大型化工金属储罐工程的安全稳定运行。
参考文献：
[1]李燕.大型化工金属储罐安全运行设计与对策[J].世界有色金属，2017（16）：249+251.
[2]陆军.保证大型化工金属储罐（区）工程安全运行的设计对策[J].中国设备工程，2008（02）：22-25.
论文作者:张宁
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/17
标签：储罐论文; 底板论文; 金属论文; 化工论文; 基础论文; 地基论文; 阴极论文; 《基层建设》2019年第21期论文;