严伟德

（中石油第二建设有限公司，甘肃 兰州 730060）

全接液装配式不锈钢浮盘是一种新型浮盘，采用不锈钢折弯焊接成型结构，坚固耐用，抗冲击能力强，使用寿命在20 年以上，具有可靠性高、安全性好等优点。利用全平面整体密闭浮箱组装成大面积浮盘，能够使浮盘浮箱紧贴在油面上，与罐内液面形成全接触状态，没有油气挥发空间，因而能大大降低油品储存损耗，减少VOC 排放。

1 故障经过

某化工厂常压罐区于2018 年开始进行全接液蜂巢式浮盘的更换工作，对6 台非氮封罐逐台进行浮盘更换。生产厂家拥有全接液蜂巢式浮盘的相关专利，其专利可以降低罐顶可燃气体的挥发量，增强了储罐运行的安全性和环保性。从2018 年4 月开始逐台进行施工，历时2 年，2019 年5 月完成全部6 台储罐的浮盘更换工作。6 台储罐投入运行后，相继出现浮盘倾覆、泛液情况，最短运行时间为185 天。

2 全接液浮盘结构

全接液式浮盘主要由浮力单元、连接梁、密封装置、自动通气阀、立柱、人孔等组成。全接液蜂窝式浮盘其设计目的一是为了增加单个蜂窝箱的强度；二是为了保证当单个蜂窝箱出现蜂窝板穿刺或边缘角焊缝开裂时，液体不会从进液的蜂窝芯扩散到其他蜂窝芯。

2.1 浮力单元

浮力单元采用全接液蜂窝结构，箱体材质为不锈钢304，内置铝合金3003 蜂窝芯，上板厚度为1.0mm，下板厚度为1.0mm，蜂窝芯以热压黏接在箱体内，箱体采用全焊接方式连接。浮盘的浮力单元（蜂窝箱）应满足气密性要求，蜂窝浮板焊缝须逐个进行不小于0.2MPa 的气压性泄漏实验。蜂窝箱可拆卸更换，任何箱体泄漏后，浮盘应能漂浮在液面上且不产生任何伤害。蜂窝箱内置铝制蜂窝芯，每个蜂窝芯之间产生独立空间，即使受到穿刺性伤害，液体也只能充满单个蜂窝孔的空间，不会流入其他蜂窝孔内，不影响浮盘整体浮力。

图1 蜂窝示意图

2.2 连接梁

连接梁以T 型结构承重，上面采用压条与蜂窝箱压接形式，同时，采用螺栓与T 型梁相连接。

2.3 环向密封

采用软泡沫囊式一次密封，采用浸液式结构，密封在升降时，密封部分始终与介质溶液接触，减少浮盘与储罐的气相空间。

2.4 浮力计算

设计储液密度按储罐数据表，储液密度高于700kg/m3按700kg/m3算，低于700kg/m3按实际密度算，浮盘的设计浮力不小于总重的2 倍和浮盘上升时产生的摩擦力之和。浮顶处于漂浮状态时，下表面应与储液全面接触。 浮盘在落底或漂浮状态下，浮盘任何部位（0.1m3）均能承受2200N 的集中载荷，保证两人在内浮顶上任意走动，无论内浮盘漂浮或落在支柱上，保证浮盘不受损伤和产品不溅到浮盘上，且任意两块浮板泄漏后，浮盘仍能漂浮在液面上不产生附加的危害。

1)方案1：选取PLC为控制器传递控制信号，以电动机的驱动源，驱动拉杆机构实现口径调节，齿轮传动实现旋转调节，并通过滑移小车在导轨上运动实现前后位移调节。

3 故障原因分析

3.1 支撑结构强度不足

主梁及其支撑件厚度为2 ～3mm，整个浮盘只有支撑主梁，缺少垂直方向的次梁；

次梁与主梁间没有进行有效连接；

基于以上原因，支撑结构只能起到局部加强作用，无法起到整体支撑的作用，导致浮盘的整体结构强度不足。

在收发油过程中，浮盘随油面上下浮动，在储罐与浮盘密封摩擦力作用下，主梁翼板的螺栓连接位置就会因反复升降产生交变应力，最终导致主梁翼板折弯，这是倾盘的主要原因。

3.2 连接方式不合理

采用自攻螺丝连接，破坏了蜂窝箱板的严密性，油品介质通过自攻丝边缘和底板黏接边缘渗入蜂巢内部，最终导致蜂窝板内部灌满液相介质，蜂窝失去浮力。生产厂家改进后的蜂窝箱采用螺栓连接，每个蜂窝箱至少有10 个以上的螺栓预留孔，泄露点较多，存在大量潜在进液点。

图2 黏接的蜂窝芯脱开

3.3 黏接剂不相容

API650 中规定，若使用黏接剂，说明书中必须有黏接剂黏结性质的测试数据，黏结材料应与储罐介质、连接材料及使用工况相容，其工作可靠性与元件本身相当，接头的尺寸和强度应能承受内浮顶的设计载荷而不破坏、不泄漏，其预期寿命要和内浮顶的使用寿命相等。黏合剂应与接触的储液和进行浮动测试用的水相容。

箱、板之间使用的黏接胶为不耐芳烃的环氧树脂类产品，极易被介质中的苯类所溶解失效。生产厂家改进后的浮盘螺柱与浮板上下面采用铜垫+弹簧垫+防松螺帽方式，密封不可靠，罐内油品气相挥发依旧可以从间隙处溢入浮盘上部。

3.4 密封与储罐摩擦力大

内浮顶加上其所要求的内部浮力应支撑至少两倍其自重的重量（包括浮舱、密封件和其他所有浮顶及附件的重量），加上额外浮力，其抵消了在进料过程中罐壁和密封所产生的摩擦阻力。更换浮盘的多为投用多年的储罐，因制造误差，使用过程中的变形，导致造成储罐罐壁圆度超差。厂家测绘时，未将罐壁的变形因素考虑在内，新浮盘与罐壁间密封间距预留不够，导致浮盘与罐壁摩擦力过大，是储罐卡盘的主要原因。

4 全接液蜂窝浮盘的迭代更新

6 台储罐浮盘发生故障后，生产厂家对其产品进行了改进更新，具体改进措施如下。

4.1 第一代产品

蜂窝箱制造压制成型后用胶黏接而成，箱体厚度为65mm，连接方式为自攻螺丝连接，顶部压条与浮盘间采用环氧胶黏接。

4.2 第二代产品

在第一代的基础上将箱体厚度增加到100mm，其他形式未做调整。

4.3 第三代产品

材质为铝合金，蜂窝箱制造时提前预留贯穿浮板的螺栓孔，所有封板全部采取焊接成型，箱体厚度为100mm。安装时，顶部压条与浮盘间采用螺栓连接，并采用了防松动螺帽、黄铜垫圈等防泄漏措施。

4.4 第四代产品

在第三代的基础上进行了升级，材质为不锈钢金，整体厚度为220mm，其他形式未做调整。

其中第二代产品在投用后，仍发生故障，第三代和第四代产品仍在使用观察中。

5 改进建议

5.1 准确测绘

从测绘设计入手，确定合理的浮盘边缘密封间隙；逐台对储罐内壁变形情况进行测绘，制造贴合实际的浮盘边缘件，确保浮盘上下沉浮不卡涩。

5.2 改进支撑结构

改进浮盘结构，浮盘主梁、次梁要完全连接，使整个浮盘保持相同的受力结构，提高浮盘整体强度。

5.3 选择合理密封形式

改进密封形式，黏接剂极易老化或溶于油品介质；后续改进的密封形式采用铜垫+弹簧垫+防松螺帽方式，密封不可靠，建议采用其他有效的密封方式。

5.4 可维修性

浮盘进液时，无法查找、判断具体哪块蜂窝箱进油，储罐正常的工艺处置无法满足检修要求，人工开孔放油的难度极大，检修人员始终可能在油气状态下作业，风险太大，建议蜂窝箱增加泄油孔。

5.5 防止泛液

增加浮盘边缘围板高度和量油孔高度，防止泛液。

6 结语

在浮盘的设计选型中，应根据储罐储存介质的性质、储罐几何尺寸，尤其是储罐的变形状况进行综合考虑，合理布置支撑结构，确定密封型式。目前，市场上全接液浮盘产品较多，但缺乏统一的标准规范，尚处在产品的研发或迭代更新阶段，各生产厂家为了迅速占领市场，产品尚未定型、成熟就推广应用，给罐区带来了新的安全隐患。