液化烃球罐的质量安全保障措施

莫健雄

摘 要：球罐是液化气和轻烃液体储存时经常使用的一种容器，从材料选取、设计制造、管理运行等方面，详细阐述了液化烃球罐的质量安全保障措施，目标是提高液化烃球罐设计制造的质量和安全性，保证其安全运行，为避免事故发生提供相关的参考依据。

关键词：液化烃球罐；安全管理；质量；检验

中图分类号：X937 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）12-0005-02

球罐作为大容量储存容器，在石油、化工、冶金工程中应用广泛，可以用来储存各种气体和液化气体。在炼化企业的工程项目中，由于液化烃球罐容量大、布置密集，一旦发生事故将造成极大的危害，因此，必须对液化烃球罐的质量有极高的要求，在其设计、制造、运行等过程中做好质量管理，保证其在工作中的安全性。

1 液化烃球罐的材料选择

液化烃球罐是一种常见的常温或低温储存容器，其对选材的要求非常高，因为组装焊接长度大，需要进行全方位焊接，而且体积庞大，容易引起介质燃烧爆炸，一旦液化烃球罐焊接不成功就会产生严重的后果。应根据《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSGR 0004）、《钢制压力容器》（GB 150）和《钢制球形储罐》（GB 12337）的标准选择液化烃球罐的材料，因为介质具有易燃、易爆的特点，所以设备在组装过程中对温度和压力的要求必须严格，同时应根据规定的制造工艺技术进行组装焊接，确保材料指标中的强度、塑韧性和焊接性等特性符合液化烃球罐的要求才可以进行焊接工作。

目前，我国企业生产的GB 713—2008《锅炉与压力容器用钢板》球罐钢板中主要有Q345R和Q375R两种，《低温压力容器用低合金钢钢板》（GB 3531—2008）有16MnDR、15MnNiR和09MnNiDR三种，而《压力容器用调质高强度钢板》（GB 19189—2003）主要生产07MnNiCrMoVR。普通钢板的厚度只能限制在一定范围内使用，而且不具备稳定性，同时加大了制造组装时吊装、焊接的难度，为了提高材料的性能，应选用中厚板材料。在设计压力高于1.6 MPa且容积达到4 000 m3以上时，应使用调质经济性好的钢板作为材料，选用材料的同时应考虑外界因素对组装焊接的影响。

2 液化烃球罐的设计和制造

设计球罐前应考虑温度和压力的组合关系和焊接强度的苛刻性，同时还要考虑载荷冲击、反力冲击、温度梯度和热膨胀不同压力所带来的影响。球罐的结构原理主要包括确定结构形式、几何尺寸、分割球瓣的办法，确定结构支称、球瓣几何规格，确定入孔接管位置，设置附件，隔热保冷设计，确定梯子平台和相关的基础技术等。

球罐的分瓣有3种形式：①桔瓣式。其优点在于方便自行焊接、焊接处规律、装配应力和内应力匀称；缺点是材料使用率较低、极板过小、材料的形成复杂、尺寸大小各不相同。②足球式。其优点在于尺寸大小相同或类似，材料单一，用料节省；缺点是焊接处常会出现Y型或T型接口，焊接工程量太大，无法保证质量，在球体焊接处需要支柱作为焊接辅助工具，给组装和焊接带来较大的难度。③混合式。其优点在于极板分块少且大，球体焊接时可以避开支柱焊接；缺点是组装过程复杂，制造工艺的技术要求太高，焊接处常有Y型和T型焊缝。

目前，液化烃球罐组装的方式多采用混合式，因为球罐在焊接过程中要考虑钢板尺寸和球片抗压能力的大小，所以在一般情况下可以使用大尺寸的球片，适当提高焊接组装的工作效率，降低焊接长度，确保其质量稳定、可靠。焊接时，尽量使用锻件，可以降低集中接管与球壳连接部位的数量。支柱和球壳板的连接部位应进行相应优化，确保结构的柔性，减少应力集中。球壳板不能有分层或拼接的现象，根据相关措施避免堆放、运输中的球片变形，准备进行组装时要反复检测球片尺寸并矫正尺寸的差数。因球罐焊接的工程大、劳动量大，容易造成错边、气孔、夹渣、未熔合、未焊透和裂纹等焊接问题，所以焊接时应使用低氢皮焊条进行焊接，同时氢复验应根据《溶敷金属中扩散氢测定方法》（GB/T3965—1995）中的相关标准进行扩散。焊接过程中对焊接裂纹和焊接工艺进行评估，根据评估结果制订焊接工艺计划。在制造厂进行支柱和接管的组装时，要按照相关标准防止焊接变形，焊接完成后应进行热处理，确保焊接前后尺寸吻合。

组装球壳板过程中，应按照组装质量的要求对吊装就位后的专用卡具和定位方铁中对口间隙、错边量、棱角度、椭圆度等进行调整。检验合格之后应进行定位焊接，焊接时要根据相关技术进行对称焊接，焊接缝合处应保持一致，先进行纵焊接，后进行环焊接，把球体外部全部的焊缝焊接后，必须重新检测表面纹路后再清理内部焊根，使用焊环方式进行焊接。焊接准备工作之前将坡口和两侧50 mm内的熔渣、氧化皮、油污和灰尘等垃圾清理干净，应严格控制焊接过程中的热输入量，避免造成不良影响。

控制质量最主要的措施是无损检测环节，球片在出厂前应使用超声波检测仪对球皮片的坡口周边100 mm的范围内仔细进行检测；对入孔、接管、中级板的焊接口和上支柱、赤道板、支柱盖板必须进行严格的探伤、渗透。使用射线探伤和超声波探伤检测仪对球罐焊接处进行检测的过程中，必须仔细检查制造质量的完好程度，在水压试验后对调质钢制球罐中的全部焊接部位（球壳板中接焊缝内、外表、内部、接管、支柱与球板的焊接角和焊接处，清理干净后的工、卡具部位和热影响地带）使用100%表面磁粉和渗透探伤检测仪进行检测。

3 球罐的安全附件

使用安全附件对球罐物料指数进行读数和控制，避免球罐在运行过程中发生异常损坏。为了避免球罐工作时超压，应对液化烃球罐配置安全阀，在球罐顶部气相管线上配备全启式安全阀两个，并且两个安全阀能够保证在发生事故的情况下还能满足最大泄放量，泄压线与全厂瓦斯管网紧密相连也容易埋下安全隐患。因为夏季气温高、光照强，容易引起安全阀跳闸的情况，所以球罐外壁必须设置隔热保温层和安装冷却喷淋系统，确保球罐喷淋系统可以正常使用。

液化烃球罐可以选用磁翻板液位计、雷达液位计或伺服液位计作为液位指标，为有效保障球罐内液化烃的稳定，应安装液位报警系统，液位报警与入口紧急切断阀必须紧密相连；为了防止液位报警系统失灵带来的影响，可以在球罐进、出口管线上安装紧急切断阀。如果罐内液位超过一定高度时就会发出报警信息，以此保证储罐安全储料，同时应安装低液位报警系统，避免储罐抽空。

为了防止球罐中阀门、法兰等部位发生泄漏事故，应在球罐底部管线或泵入口管线上安装注水管线，同时在安装过程中应注意隔离注水管线。当发生泄漏事故时，开启注水线，用泵将水引入罐内，使用水将液化烃与泄漏点分离，然后根据泄漏部位的处理情况考虑是否需要把剩下的液化烃引入其他罐内。

当球罐工作过程中出现安全阀超压排放、瞬间闪蒸物料、物料排放不恰当和接管部位出现泄漏等问题时，有可能是球壳局部部位的金属因低温工况而出现的异常，此时，工作人员应按照材料的实际韧性进行风险评估，并采取相应的安全措施，防止事故的发生。

液化烃会在输送时与罐壁、泵体和管内壁发生相对运动，进而产生静电，当静电累积到一定程度时就会擦出火花，导致火灾的发生。因此，一方面，防静电电阻要<100 Ω，相连管线和球罐必须接地；另一方面，为了避免雷电的影响，罐区必须要有防雷的设备设施，所有的球罐防雷接地点都至少要有两个，防雷接地电阻要<100 Ω，接地点沿罐周长的间距也要小于30 m，防雷接地设施可同时作为防静电设施。对设置了法兰连接的阀件、管线和阀门，为了避免密封垫片产生的静电导除隔绝现象出现，所有≤4根的螺柱连接的法兰两头都必须要安装导除静电积聚的跨流栅（片）。

4 运作监管

在球罐运作过程中，应根据相关要求进行操作，避免球罐压力过高、罐壁超温、液位异常，保证球罐安全、稳定运行。对于高强钢制球罐，应根据相关要求把一些外界因素控制在限定值之内，同时增强球罐底部接管法兰密封点的管理，对关键零件提前做好防护措施，以备紧急使用。应根据《压力容器定期检验规则》和《固定式压力容器安全技术监察规程》的相关要求对液化烃球罐进行定期检查，检验球罐各个部位是否存在变形、腐蚀、缺陷等情况，然后根据检验结果，提出修理措施。使用抗拉强度为540 MPa的球罐时，必须每年定期进行检验，其余类型的球罐使用3年后就必须检查一次。

5 结束语

综上所述，只有保证球罐的设计、选材、制造等各个方面的质量，并及时对球罐进行定期检测和维护，按照防护措施进行焊接，才可以提高液化烃球罐设备的可靠性、安全性。

参考文献

[1]何秀英.如何完善液态烃球罐的事故应急系统初步探讨[J].石油化工安全环保技术，2007（04）.

[2]刘宏，肖建华，袁飞.液化烃罐区安全管理指标体系构建与优化研究[J].中国安全生产科学技术，2010（03）.

〔编辑：张思楠〕