石油圈
隨著新版《安全生產法》、《環境保護法》頒布實施，油氣管道行業重大安全事故問責力度日益加大。儲罐設計壽命一般為25～30年，我國普遍存在儲罐超期服役問題，儲罐泄漏風險大。美國國家環保局（EnvironmentalProtectionAgency，EPA）統計資料表明全國約180萬個地下儲油罐，約28萬個存在不同程度滲漏，約25%儲罐泄漏直接造成土壤環境和地下水污染。探索高效的儲罐泄漏檢測技術，在儲罐發生泄漏初期或者尚未擴散前，及時發現泄漏并采取有效措施十分重要。分析了目前常用的儲罐泄漏檢測技術的適用性和優缺點，介紹了美國儲罐泄漏檢測的技術標準、先進經驗和推薦做法，在一定程度上代表了國外儲罐泄漏檢測的技術水平和發展趨勢，對于保證我國石油行業儲油安全、減少損失和保護環境具有重要意義。
1常規儲罐泄漏檢測方法
1.1人工檢尺測量
人工檢尺測量通過罐內液位變化、盤庫計算和外觀檢查的方式判斷儲罐是否泄漏，該方法受到人員操作、油品溫度和液面動態變化影響，精度低、誤差大，該方法只能檢測油品泄漏，發現微小滲漏困難，對于收發油頻繁的儲罐，即使較大泄漏也難以發現。
1.2基于容積/質量測量技術泄漏檢測系統
容積/質量測量系統的原則是消除與儲罐泄漏無關的變量參數，測量一定時間內儲罐液體量，非因變量導致的液體損害或者明顯的容積/質量變化都可被認為是泄漏，可在運行條件下監測儲罐的液壓完整性，如統計物料平衡法是基于儲運過程采集參數的檢測方法，分析儲罐一定時期內庫存、發油、計量、溫度和壓力數據，評價儲罐運行狀態，判斷是否發生滲漏，可檢測到0.9L/h的滲漏量，該方法是EPA推薦的埋地儲罐泄漏檢測方法，適用于有效容積不超過80m3的小型儲罐。
1.3基于儲罐基礎泄漏檢測方法
在新建儲罐基礎下設計基礎檢漏層方法，適用于檢測長期積累的微小滲漏和較大泄漏，該方法不適用于已建儲罐。該方法缺點是對微小滲漏發現不及時，儲罐長期運行可能導致檢漏層堵塞或損壞，已經漏油可能延滯干擾以后探測的準確性，導致無法及時發現滲漏。
近年來應用了儲罐基礎內鉆孔監測油氣體積濃度的新方法，采用手工鉆孔法沿罐周每9m弧長鉆一個直達砂墊層的探測孔（直徑12mm、深度250mm），鉆孔后用硅膠封閉，定期利用高靈敏度的光離子化油氣含量檢測儀（VOCPID）探測油氣，判斷是否發生滲漏。針對汽油儲罐的判漏標準是：如探測孔近3次檢測的油氣含量不高（低于92.4×10-6mL/m3），且沒有上升趨勢，可判斷儲罐底板無滲漏；反之判斷儲罐底板已滲漏。儲罐基礎探測孔油氣含量采樣頻率建議每周或半月1次，如罐區規模大可每月1次，如發現探測孔油氣含量逐漸增加或急劇增加，應每日監測1次。該方法能夠快速判定儲罐是否滲漏，也可應用于設計基礎檢漏層的儲罐，缺點是只能大致判斷儲罐底板泄漏位置和泄漏程度，不能完全準確定位。
1.4雙層罐底板泄漏檢測法
自20世紀90年代，國外開展雙層罐底板結構立式儲罐應用研究，可實現儲罐泄漏在線檢測。該型儲罐由上下層板和支撐結構組成，可有效避免罐底板雙面腐蝕，支撐結構滿足儲罐介質載荷強度要求，下層底板在上層底板泄漏情況下能起到防護和延遲泄漏作用。罐底泄漏后通過氮氣吹掃將泄漏油氣攜帶至外部檢測系統，通過研究吹掃氣體成分，實現對儲罐泄漏的在線監控。目前雙側罐底板結構立式儲罐在國內還處于初步試驗階段，該類型儲罐的安全運行及泄漏檢測精度還有待進一步驗證。
1.5停運儲罐泄漏檢測方法
上述方法能夠在儲油狀態下對儲罐進行實時泄漏檢測，針對停運儲罐或者計劃修理儲罐，進行儲罐清洗和通風處理后，在滿足可燃氣體濃度檢測和人員安全的條件下，可開罐進入檢查進行泄漏檢測，包括以下幾種方法：
（1）目視檢查：一般性檢查最低照明強度條件是5～12.5W，借助鏡子、照相機可進行更大范圍的目視檢測，可檢測到儲罐底板的表面缺陷，如開裂、咬邊、凹坑、未焊透等，進而確定泄漏位置。
（2）焊縫毛細管法：該方法簡單實用，可快速確定泄漏位置并進行修理。在罐體和罐底板的角焊縫一側涂抹高滲透性油或者燃料滲透劑，保持至少4h（最好12h），如焊縫存在泄漏，在毛細作用下，可觀察到油或者滲透劑會滲透到焊縫另一側。此外液體滲透劑、磁粉顆粒檢測法也可用來確定焊接缺陷，如裂紋、縫隙、搭接或者對焊接表面的空隙，技術原理和操作步驟與上述方法類似。
（3）氣泡測試法-壓力法：罐底內表面涂上指示溶液，利用軟管將不高于0.75kPa的氣體通過罐底鉆孔注入到罐底，如罐底內表面出現氣泡表明存在泄漏。另一種方法是用泵注入儲罐內靜壓力為4.9kPa的水柱，將不超過2.24kPa氣體注入罐底，如罐底內出現氣泡表明存在泄漏。借助氣動錘可提高效果，增強底板震動幅度，使繡垢從點蝕坑中飛出，從而暴露泄漏點。
（4）氣泡測試法-真空法：在可疑區域涂抹指示劑，將帶有軟橡膠墊圈的真空箱打開的一側緊緊壓在可疑區域上，用軟管將真空泵與真空箱連接形成真空，透過真空箱玻璃觀察，如出現氣泡表明存在泄漏。該方法要求罐底板和防止裝置的障礙物之間最小垂直間隙為150mm，并要求能夠觀測到被檢查區域。
（5）示蹤氣體檢測法：向儲罐下注入含有示蹤劑的惰性氣體（一般為焊接級氦氣），通過泄漏探測系統的管道系統注入氣體，如儲罐未安裝泄漏探測系統，通過罐底鉆孔注入氣體。使用精度為可探測百萬分之幾的示蹤氣體檢測儀器掃描整個罐底，適用于檢測罐底焊縫、罐壁-罐底焊縫、環箍焊縫的缺陷。該方法優點是可隨時使用罐底下的惰性氣體進行補焊，且修理后能夠立刻重新進行檢查。該方法適合儲罐底板無涂層或者未安裝襯里的情形，也適用于確定疑似發生泄漏的儲罐底板的準確泄漏位置。
2美國儲罐泄漏檢測新技術
2.1聲發射技術
通過罐底裂縫流出的液體會產生聲音，聲發射方法基于對采集聲信號的分析轉換，可準確定位泄漏位置和判定泄漏程度。自20世紀90年代，美國物理聲學公司對數千座儲罐進行聲發射在線檢測，建立了大型常壓儲罐底板檢測專家系統TankPac，可對儲罐底板腐蝕和泄漏狀況進行評估，并據此推薦儲罐檢查優先順序，或確定下一次檢測周期。國內儲罐聲發射檢測還處于試驗階段，該方法干擾因素多，在噪聲水平較高時信號變化起伏大，不能真實反映罐底腐蝕泄漏情況。為使聲發射方法區分信號和噪聲，應借助數據收集算法和信號處理算法，如全惠敏提出了一種基于廣義S變換的聲發射信號分析及定位算法，孫立瑛采用BP神經網絡對儲罐底板聲發射信號進行模式識別，提供了對儲罐底板腐蝕、裂紋擴展和泄漏等不同性質的聲發射源的判別能力。此外聲發射檢測設備價格昂貴、操作復雜，人員需經過專業培訓。
2.2罐基礎預埋檢測元件法
通過在罐底部鋪設感應電纜實時監測泄漏，如美國TycoThermalControl公司研發的TraceTek漏油感應電纜在發生泄漏后，將信號送至控制器，經微處理器處理后報警并顯示泄漏位置。漏油感應電纜是一次性的，價格昂貴，需要在建罐前基礎鋪設電纜，已建儲罐鋪設電纜防爆要求高、難度大、成本高。除漏油感應電纜、罐基礎預埋檢測元件法，還有導電性粉體元件監測法、電場感應技術和光導纖維監測法等，均需預先鋪設在儲罐基礎中，重復使用率低，維護費用高。
2.3電阻探漏法
美國羅得島大學研制了金屬探釘，探釘埋設于土壤中，模擬油品污染物滲透到土壤中，通過測量探釘之間的電壓，計算滲透油品污染物土壤的電阻率；美國westec公司研發的電子探測系統ELDS在華盛頓附近罐區針對土壤電阻率與泄漏量的變化規律進行了試驗，可探測到精度為26.1L/h的泄漏量引起的電阻變化；美國PraxairService公司研發的電子儀器SeeperTrace在不破壞地表情況下采集地表土壤氣探測泄漏，該技術成功應用于埋地管道和地下天然氣儲罐的泄漏實時探測和定位。
3美國儲罐泄漏檢測技術標準
3.1API653-2009美國石油學會標準
API653-2009《油罐的檢驗、修理、改建及翻建》，規定了儲罐罐頂、罐壁、罐底板、罐基礎的完整性評定準則，不推薦儲罐外觀檢查，推薦新建儲罐或者改建儲罐應安裝罐底防滲系統，結合罐區土壤蒸氣監控、可燃氣體探測等方法，以保證罐底板完整性。罐底防滲系統包括鋼底、合成材料、黏土襯墊、混凝土墊塊等單項或多項綜合措施，防止油品溢出進入土壤或地下水，并吸附溢出油品用于滲漏探測。
3.2API653-2009
美國石油學會標準API575-2005《常壓和低壓儲罐檢驗的推薦作法》，規定了儲罐底板泄漏測試方法和要求，儲罐泄漏主要出現在有焊接缺陷的焊縫、管螺紋、墊片連接處或者人孔蓋版等處。該標準推薦儲罐基礎防滲系統，或者雙側罐底板中安裝泄漏探測系統，將泄漏油氣引向儲罐周邊，通過外觀檢查或者傳感器、電纜等檢測裝置進行探測。
3.3NFPA329-2005
美國國家消防協會（NationalFireProtectionAssociation，NFPA）出版了NFPA329-2005《易燃氣體和液體泄漏處理推薦做法》，標準規定了易燃或可燃液體、氣體泄漏可能擴散導致火災爆炸風險的控制措施，推薦的儲罐泄漏檢測方法是外觀檢查、蒸汽或地下水監測井、聲發射法、質量-溫度曲線法和氣體示蹤劑法。該標準核心內容是儲罐泄漏初期處置措施，在相關標準中較少涉及，具有借鑒意義，主要包括以下幾個方面：
（1）發現泄漏跡象。如外觀檢查地表水和土壤可見油氣、密封性試驗存在缺陷、設備監測、盤庫計量和儲罐底板滲水等。
（2）確定危險性等級。易燃或可燃液體、氣體從地表水或從土壤中滲出，在匯流點聚集形成高濃度可燃氣體，如地表水形成油膜或氣泡，火災危險性較??；如水體油膜寬度超過6m，火災危險性較高。
（3）氣體檢測和人員疏散?？扇細怏w濃度高于最低燃燒下限（LowerFlammableLimit，LFL）的50%，禁止人員進入可燃液體、氣體泄漏擴散的區域，采取自然通風措施（如自然通風不能消除低點密閉空間的氣體，采用防爆型電動/手動風扇等機械通風設備），并疏散受影響區域的公眾?？扇細怏w濃度低于LFL的50%，才能進入查找泄漏源，人員應佩戴自持試呼吸器進入。
（4）消除點火源。消除匯流點（泄漏源）30m之內的點火源。
（5）查找泄漏源。建議在發現油氣跡象的100m范圍內查找泄漏源，如可燃氣體濃度持續下降，可確定泄漏源。應注意區分儲罐泄漏和計劃性排污，儲罐泄漏一般為重復性少量泄漏，計劃性排污一般為一次性大流量。
3.4API353-2006
借鑒管道干線完整性管理方法，美國石油學會標準API353-2006《轉運油庫設施完整性管理系統》提出了基于風險評價為核心的儲罐和工藝管道完整性管理的基本方法，闡述了儲罐和工藝管道風險計算模型，通過確定儲罐泄漏場景、泄漏頻率和后果，計算泄漏頻率與泄漏后果的乘積，確定風險值。該標準分別考慮了儲罐底板、罐壁、溢流、浮頂的泄漏頻率，其中儲罐小泄漏和快速失效的頻率分別為7.2×10-3次/a和2.0×10-5次/a；泄漏后果包括環境后果（對土壤、水體及生態影響）、公眾后果（對站場和周邊人員安全、健康及設施的影響）和商業后果（經濟損失和信譽損失）。該標準為我國開展儲罐和工藝管道的完整性管理提供了參考。
4結論及建議
（1）在分析比選儲罐泄漏檢測技術優缺點基礎上，考慮儲罐運行狀態和經濟性因素，建議使用一種或組合使用多種儲罐泄漏檢測技術；
（2）新建儲罐或者計劃性更換底板的在役儲罐可采用預設基礎探漏層技術，已建儲罐采用儲罐基礎內鉆孔監測油氣濃度的技術；
（3）如資金允許，收發油頻繁儲罐采用罐基礎預埋檢測元件法，可實現罐底板滲漏的自動化實時監控，這也是儲罐檢測技術的發展趨勢；
（4）美國標準傾向于安裝罐底板基礎滲漏探測系統技術，可將泄漏油氣從基礎內部引向儲罐外周邊，通過外觀檢查或者傳感器、電纜等檢測裝置進行探測；
（5）現有標準側重于儲罐泄漏檢測技術要求，NFPA329-2005規定了儲罐泄漏初期處置措施，包括發現泄_漏跡象、確定危險性等級、氣體檢測和人員疏散、消除點火源和查找泄漏源，具有借鑒意義；
（6）建議借鑒API353-2006關于儲罐完整性管理的理念，計算儲罐泄漏風險值，作為儲罐泄漏檢測技術的輔助手段，結合儲罐腐蝕速率和運行狀況，制定合理的儲罐修理周期。
版權聲明|來源：《油氣儲運》，作者：馬偉平等，版權歸原作者所有。
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