石化行业浮顶罐密封不严的原因及密封方式分析

（安庆实华工程设计有限责任公司，安徽 安庆 246002）

摘  要：外浮顶油罐在原油储存和转运过程中，常出现的密封不严或密封压缩过紧的现象，从调查结果来看，油罐密封装置存在着一定的缺陷，油罐基础沉降、罐壁的垂直度、罐壁局部凹凸度以及导向管、量油管等附件垂直度是造成密封不严或密封压缩过紧的主要原因，所以在油罐的建造安装的质量上要求更高更精确；针对罐壁与浮顶间的环形空间会造成浮顶储罐油气损耗、污染和引发火灾的问题，系统介绍了机械密封、囊式密封、舌形密封、二次密封四种密封形式及优劣分析。

关键词：外浮顶油罐,密封装置,原因分析,密封方式

密封装置是外浮顶油罐的重要附件，它对油罐浮船的灵活升降、隔绝油品与大气的接触，防止油气挥发起着重要作用。安庆石化储运部原油罐区多座浮顶原油罐的密封，均采用的是橡胶密封带包着软质聚氨酯泡沫塞于浮船外侧板与油罐内壁之间，通过螺栓与浮船外侧板连接，随浮船共同升降，称为一次密封。一次密封随浮船在运行中平面尺寸是没有变化的，密封在受力下有一定量的弹性变形，在运行过程中，密封出现了局部脱落、裂损和不严现象。近年来为了提高油罐密封效果，减少油气损耗，防止环境污染，引进二次密封技术，二次密封是由橡胶滑动片施压并压向罐壁，形成密封。二次密封取代传统的挡雨板，比挡雨板更有效地阻挡雨水向罐内浸入，与一次密封构成双重密封。另外也对油罐的建造质量提出了更高要求，罐壁的垂直度，局部的凹凸度，导向准确度，要求更高更精确。

1 密封不严的原因分析

1.1 油罐基础沉降的影响

油罐在充水试验和长期装油运行中，基础一定会不同程度的产生沉降，一定数值内的均匀沉降是正常的，但罐基础的面积较大，地基土的承载能力不均匀，会引起基础产生平面倾斜和非平面倾斜。浮顶罐是柔性结构，产生一定量的平面倾斜，必然使浮船向一侧飘移，浮船的周向密封间距发生变化，密封出现不严或过紧现象，非平面倾斜会导致油罐顶部不圆，密封也会出现不严或过紧的现象。

1.2 施工过程中的超差

浮顶罐施工大多采用正装法，油罐壁板在预制、切割、搬运、摆放、吊装、焊接过程中如没按程序操作，没有很好按标准执行，都有可能使壁板的垂直度及椭圆度发生超差。在预制切割中，坡口角度和板的直线不规范，焊接填充量不同，一定会引起局部变形，在环焊缝内外侧的变形量不同，会出现垂直度的超差。壁板滚弧后，摆放、吊点的位子、措施不当，堆放、运输、吊装中极易变形，不使用专用弧形胎具，组装不进行校正，会出现局部椭圆度超差。下圈壁板焊接后，垂直度、椭圆度误差处理不及时，多圈板组装后，会造成积累误差形成误差超差。加强圈、抗风圈焊接后会产生应力，而加固圈、抗风圈形成整体，应力释放后罐壁会向内凹。盘梯一侧的盘梯在穿过抗风圈处的重量较大，壁板较薄，因局部重量过大而向外倾斜。

1.3 其它

导向管、量油管不直度和垂直度偏差不得大于15mm，偏差偏大会使浮船在升降过程中产生导向偏移，使得浮船与罐壁之间间距出现一侧过大，另一侧过小的现象。

软质聚氨酯泡沫伸缩量不足，橡胶密封带宽度不够，软泡沫补偿罐壁变形量不够，较小的变形也会出现密封不严的现象。

在充水试验或大修前油罐运行时没有及时跟踪测量浮船与罐壁间距，在安装聚氨酯泡沫量、橡胶密封带松紧度不调整，会造成密封不严或过紧现象。

密封过紧，橡胶密封带安装不牢，会使密封脱落。

密封过紧，罐壁板焊接缺陷过锐会使密封破损。

浮顶加热盘管在运行时过热，使密封老化过快变形，造成密封不严。

2  浮顶罐的密封方式

浮顶油罐设置了漂浮在液面的浮顶，使得油气的挥发损耗减少到最低程度，因而被广泛应用。但由于制造浮顶以及浮顶运行的需要，在罐壁与浮顶间有一个环形空间，成为浮顶储罐油气损耗、污染及引发火灾的主要原因。密封件是解决此问题的主要部件之一，它设置在罐壁与浮顶外圈板的环形空间上，用以屏蔽该处气相的蒸发，减少储存物料的损耗。常见的密封主要有以下几种形式：

2.1 机械密封

机械密封是依靠机械力将密封钢板紧压在罐壁上，使之能够在罐壁上滑动，又不产生间隙。其缺点是油气损耗大，对罐壁的几何形状如椭圆度、垂直度及局部凹凸度等要求较高，适应性较差，因而在目前新建的储罐中很少使用。

2.2 囊式密封

囊式密封是在一个密封的封套内填充弹性好、易变形的物体，如发泡的聚氨酯等，其效果较机械密封效果好。它对罐壁的椭圆度、垂直度及局部凹凸度等要求不太高，适应性较强，不易发生浮盘卡死的现象，使用较为广泛。其缺点是耐磨性差，易破损，对罐壁光滑度要求较高，使用寿命一般为5-8年。

2.3 舌形密封

舌形密封是依靠弹性舌片与罐壁滑动接触起到密封作用，与囊式密封的主要区别在于：弹性舌片是整块做成的，克服了囊式密封易破损的缺点。但由于舌形密封是依靠弹性舌片与罐壁滑动接触起到密封作用，故效果不如囊式密封，特别是在大型储罐中较少使用。

2.4 二次密封

二次密封是在一次密封的基础上再增加一道密封。实验证明，二次密封可减少油气损耗50%~98%，也是目前石化行业常用的密封方式，得到行业中的一致认可。

滚轮骨架密封为二次密封中最常见的一种。滚轮骨架密封是将浮顶与罐壁间的整体圆环分解成若干个圆弧段密封骨架，用转轴将骨架连接起来，组成一个与储罐几何形状相同的密封圈。转轴安装在支撑架上，架的一端固定在浮顶的边缘板上，另一端与罐壁接触，并装有可转动的滚轮。当浮顶在罐内上下移动时，密封圈依靠滚轮在罐壁上移动，其密封骨架与罐壁的间距保持不变。安装在密封骨架上的弹性密封条始终紧压在罐壁上，达到密封的目的。固定在浮顶边缘板上的一端装有两个弹簧，一个弹簧将滚轮顶向罐壁，另一个在浮顶发生漂移时产生很强的反弹力使浮顶在罐内始终保持中心位置。

这种密封的优点是：结构先进，适应性强，不受罐壁形状影响，在复杂的情况下也能达到良好的密封效果。密封力大，摩擦力小，浮顶升降灵活，不易出现卡盘现象。当储存含蜡原油且温度较低时，可将刮蜡机构安装在滚轮骨架上，刮蜡效果很好。此外，滚轮骨架密封用于外浮顶时，其上密封胶带可兼做防雨水挡板，效果也十分理想。

3 建议与设想

严格控制罐基础环墙、沥青砂石垫层的施工质量。基础环墙内钢筋搭处采用焊接，沥青砂石垫层按规范要起夯实，保证基础的水平度在允许偏差范围内。

加强油罐壁板预制的质量控制，摆放、运输应在专用胎具上。提高底圈板的安装质量，水平度、弧度、垂直度严格控制。加固圈、抗风圈避免强行安装组对，采用分段焊接。导向管、量油管安装采用专用垂直仪测量垂直度。密封安装要处理好聚氨酯泡沫接头部位，安装时不要拉伸或压缩。充水试验或运行时，要跟踪测量好浮船与罐壁的距离以便安装密封时调整橡胶密封带宽幅或充填量。充水或充油时要控制进水或进油速度及预压时间来保证减小不均匀沉降值。控制加热盘管的伴热温度，对罐壁的焊接缺陷进行填充或打磨。二次密封不严时，在存在问题的区域内增加安装在周边板上的二次密封的长度。

所以，为了达到浮顶罐良好的密封效果，降低浮顶罐油品蒸发损耗，不仅要在密封方式上选择正确，而且要在建造储罐的过程中，从储罐基础、罐本体（罐地板、壁板、顶板）以及罐附件（量油管、导油管）等安装焊接上严格控制施工质量。 

参考文献 

  [1] 立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范GB50128-2005

  [2] 油罐检验、修理、改建和翻建APIStd653:2001，IDT

  [3] 立式圆筒形钢制焊接原油罐修理规程Q/SY GD0040.3-2008

  [4] 大型油罐基础检测方法SY/T0329-2004