沥青运输船液货系统安全管理
邓忠诚
摘 要：沥青运输船属于油品运输船的一种，因载运的是高温液态沥青，故其液货系统与油品运输船有不同之处。全面了解沥青运输船舶特点及高温液态沥青货品特性，从安全管理和安全技术等方面，研究分析液货系统常见设备故障及可能引发安全事故的原因，和应采取的防范措施，避免造成人员伤害、设备损坏及环境污染。
关键词：石油沥青 沥青货品特性 沥青运输船 液货系统 安全管理
石油沥青在二十世纪三十年代后，逐渐成为公路路面主要材料。早期的沥青海上运输是采用桶装固态件杂货运输方式。随着世界各国高速公路及城乡道路建设的迅猛发展，沥青的需求量也快速增长，液态沥青专业运输船也应运而生。
沥青运输船是油品运输船的一个分支，必须满足SOLAS及MARPOL等国际公约及行业组织OCIMF等对油品运输船的要求。在安全管理上与油轮有许多相似之处，其主要不同之处在于高温液态沥青对液货系统及液态沥青装卸操作等的特殊要求。
海上沥青运输船特点
由于沥青贸易批量较小，所以沥青船的吨位相当较小，一般为4000-7000吨级，也有少量12000吨级。
规范要求，沥青船应符合载运闪点大于60℃（闭杯实验）石油产品的液货船的的要求。沥青船首先满足相关油船的要求，同时满足沥青载运的相关要求。一般沥青船船级证书被授予油船符号：Oil Tanker，并且带有附加标志：Asphalt Carrier。
沥青船的液货舱分为独立液货舱和整体液货舱。独立液货舱不与船体结构相连或不是船体结构的组成部分，整体液货舱构成船体结构的一部分，且以相同方式与邻近的船体结构一起承受相同的负荷，它通常是船体的结构完整性所必需的。
沥青船加热保温系统。沥青在船岸之间的装卸、装船后海上运输及船对船的转驳过程中，必须控制在一定的温度和粘度范围内。沥青的粘度随温度而变化，粘度一般要求在100-200cst，对应的适宜温度为160℃左右。因此沥青船与一般油船不同，除货油管系外，还必须设有加热保温系统。
沥青船液货监测控制报警系统。沥青船设有固定的液货测深设备、液货高温报警装置、高液位报警装置及在独立液货舱绝热层外设置温度检测报警装置，在货舱处所污水阱设高液位报警装置。
沥青的货品特性
沥青主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青三种，用于道路建设主要的是石油沥青。
石油沥青（英文名称：Asphalt或Bitumen），是原油蒸馏后的残渣。石油沥青不属于《IBC规则》所规定的X、Y、Z一类具有污染危害性的物质的范围，但应满足《MARPOL公约》对于油类货种防污染方面的要求。石油沥青的主要组分是油分、树脂和地沥青质。还含2%-3%的沥青碳和似碳物，还含有蜡。沥青中的油分和树脂能浸润沥青质。沥青的结构以地沥青质为核心，吸附部分树脂和油分，构成胶团。
液体高温沥青如接触人体可导致烫伤、灼伤等后果。因此在操作过程中一定要做好防护工作，并严格按操作程序进行，避免对人体造成伤害。
沥青对环境的危害：液体沥青产生的蒸汽对环境有危害，对大气可造成污染。
危险特性：遇明火、高温可燃，燃烧时放出有毒的刺激性烟雾；当温度超过127℃的沥青与水接触瞬间，会使水急剧馏成蒸汽，并迅速膨胀，导致沥青发泡，甚至产生爆炸。
沥青船液货系统安全管理
沥青船的液货系统与普通油品运输船有所不同，除货油舱及货油管系外，还有保温加热系统、伴热管系、特殊的扫线系统和液货监控系统等。
沥青船的液货系统较为复杂，如果船上人员对设备技术特性不熟悉、日常对设备维护保养不善、操作人员操作失误等就可能酿成沥青泄露、人员受伤及设备损坏等事故。
下面就沥青船液货系统常见安全管理问题发生的原因及应采取的安全防范措施进行探讨。
1、液货管系
沥青船液货管系较复杂、工作环境较恶劣。如果维护保养不善，使用操作不当，日常检查不细可能导致设备故障而发生渗漏。
货油管系主要包括：货油管道、膨胀补偿接头、各舱进出控制舱阀、甲板上汇集管控制阀、穿插在其间的空气吹通管路以及用于加热管道的伴热管道等，管系用绝热保温材料包敷外层用不锈钢铁皮固定。
管系的渗漏有两种形式：一种是外漏，也是通常意义的渗漏，如管道法兰连接处的渗漏；第二种是内漏，如阀门关闭不紧而生产的渗漏。
管系常见发生渗漏的部位、渗漏的原因及安全管理上的措施：
管道的连接法兰处。沥青装卸过程中管道受冷热伸缩交变以及船舶在大风浪中剧烈颠簸振动等，导致连接螺栓松动；法兰之间密封垫片材料老化失效；法兰密封工作面锈蚀以及在装卸货及扫线时压力过大等是造成渗漏的主要原因。管系渗漏贵在早发现早处理。因管道法兰被保温材料所包裹，初期的微小渗漏不易发现。在对管系充气保压测漏时，法兰处是检查重点之一，细心探听是否有漏气响声。在装卸货时巡视法兰处附近保温材料外是否有细小的沥青渗出。
压力表支管、扫线空气管道等与装卸货主管道连接处。该处应力集中加上支管细小焊接工艺处理不当等原因，连接焊缝处锈蚀加快极易产生裂缝或洞穿而造成泄漏。这些细微处平常作为维护检查的重点，不要遗漏和疏忽，经常性的检查除锈涂漆。
阀门本体故障而产生内漏。沥青船普遍采用油轮闸阀作为管系控制阀。相对其它形式而言，油轮闸阀具有结构简单、工作可靠、维护方便等优点。液体沥青所含成分复杂，实践中发现其对金属材料有一定的腐蚀性，油轮闸阀的闸板下端在启闭的瞬间受到横断面减小局部压力增大的流体的冲击等原因，导致闸阀闸板密封工作面材料磨损或剥蚀导致工作中密封失效而发生渗漏。一般在装货前要做密性试验。启动热油锅炉，将货舱及货油管路加热至100℃以上，使残留其间的沥青融化。充入压缩空气，启闭舱阀检查其工作状况，如发现渗漏及时解体修复或换新。
2、装卸货软管
从岸上炼油厂把沥青输送到船上或从船上将沥青泵送到岸上，沥青存储设备以及船到船之间的过驳，都需要船岸或船船之间的货油管道的连接。连接方式有两种，一种是用输油臂管头连接，另一种是用金属波纹软管两端法兰连接。输油臂是炼油厂码头设备，而金属波纹软管是船上备存设备。
沥青船上使用的装卸货软管一般由不锈钢波纹管外包不锈钢编制网，两头用氩弧焊结连接法兰盘。导致破裂的主要原因：使用及搬用过程中的过度曲折，装卸货及空气吹通扫线过程中压力过大，生产制造时在波纹管与法兰连接焊缝以及波纹管弯曲部位存在工艺缺陷等。
在使用及搬运存放时避免过度弯曲，避免管系中流体超压。装卸时定期巡视检查，发现软管外金属网有沥青渗出或发现有突出鼓包应立即停止使用，以免产生严重的沥青泄露事故。
3、液货监测报警系统
沥青船液货监测报警系统有：液货测深装置、液货温度监测装置、高液位报警装置、货舱舱压报警装置等。这些设备发生故障一般分两部分，即设备的电气和机械。这里主要讨论发生在液货舱内高温液态沥青环境下传感器部分的常见问题。
3.1高液位报警装置
一般沥青船货舱内高液位报警装置传感器原理：不锈钢浮球上部装连接杆，当液位上涨到一定高度时，浮球带动上部的连接滑杆在浮力作用下上升，连接杆顶部触发报警开关，装置发出声灯光警报信号。
可能发生的问题：较薄的不锈钢浮球在货舱内因高温沥青的装卸过程而产生较大温差，交变的热胀冷缩可导致浮球破损失去浮力或浮球与连接滑杆脱落而不能上浮，报警失效。船在大风浪中航行因较大幅度的颠簸摇晃使货舱沥青液体飞溅附着到位于舱顶的连接滑杆上，造成连接滑杆阻滞不能自由在导孔中上下滑动同样使报警失效。
3.2固定液位测深装置
沥青船固定安装的液货测深设备多采用雷达型，也有用磁致伸缩液位测量计的。
这里主要介绍雷达型固定测深装置。其工作原理：在货舱舱顶装设雷达天线，通过雷达天线发出微波脉冲，在液位表面产生反射并被雷达系统接收，经数据处理显示液位高度。
雷达型测深装置在货舱内天线有两种型式：一种是喇叭口式，另一种是导波管式。货舱内沥青也可能飞溅并附着在喇叭口内表面或导波管内壁及导波钢缆上，导致产生假回波影响测深效果。
安全管理措施：每航次拟装货的预加热前对高液位报警装置的浮球、连接滑杆状态进行检查测试，对固定测深系统进行效能测试。发现问题及时处理，对船上现有技术条件处理不了的，报请公司技术指导或派专业人员上船修复。
4、沥青货油泵
沥青船货油泵布置在泵舱，与布置在机舱的货油泵驱动柴油机通过穿舱轴连接。沥青船普遍采用双螺杆泵作为输送沥青的货油泵，卸货时将沥青从货舱泵送至岸上储存设备。相对其他形式的泵而言，双螺杆泵流量范围大，流量均匀，工作平稳，噪音和振动相对较小，适用的粘度范围较广，有较强的自吸能力。
沥青货油泵常见故障及措施：①船体局部变形使泵、中间轴及货泵柴油机三者不对线，致使货油泵运行不良甚至联轴节损坏。应定期检查，发现问题及时调整对线。②人员操作失误。在未开启旁通回流阀或停泵时，关闭出口阀，负荷急剧加大，管系压力升高，振动剧烈甚至产生货油泵损坏。应加强操作人员技术业务培训，严格执行“先开后关”原则，防止误操作发生。③沥青货油泵进口处金属过滤网被沥青中的蜡质及纤维状物质附着，沥青流通过不畅，卸货速率降低。应定期检查沥青泵滤网，清除上面的附着物。
5、伴热管系
沥青船普遍采用热油加热系统。加热系统有燃油热油锅炉、热油循环泵、注油泵、膨胀槽及伴热管路等。热油管路在货舱内设置蛇形盘管为货舱内盛装的沥青供热保温。为了保证货油管系的畅通，一般要求装卸货作业前将货油管系加热至100℃以上，使残留在其间的沥青融化到具一定的流动性，故在货油泵、货油管路及管路上的各阀门设有伴热管路。
伴热管与货油泵、阀门及货油管路之间填充具有粘合性、高导热性并有一定机械强度的导热胶泥。伴热管系常见安全管理问题及对策：
沥青船普遍吨位较小，大风浪中甲板易上浪。受海浪冲击及船舶颠簸振动等原因，货油管与伴热管之间填充的导热胶泥可能出现脱落松动等现象。导致加温不良，相应的货油管路或控制阀门内残留的沥青没能被融化，造成管路不畅通或阀门不能启闭，影响装卸货作业。
在装卸货前，启动加热系统后，定时检查货油泵、货油管路及控制阀门的温升情况，并做好记录。对无温升的部位要检查，排除故障。
在船舶坞修时，应拆开货油管系外的保温材料，对货油管系及伴热管系检查除锈涂耐高温油漆，重新填充导热胶泥。
还有一种内插管形式的伴热管，即在货油管内插热油管热油管靠近货油管底部。这种形式伴热管系发生破损，可能有导热油漏到货油里，影响货物质量。并且沥青可能进入热油管系，当停止加热后，沥青在管系内凝固，导致再次启动热油系统时，流动受阻发生故障。
6、独立液货舱的支承
因沥青船独立液货舱比整体液货舱在日常检查及维护保养方面有更突出的优点，故被船东广泛采用。
独立液货舱在货舱处所以适当的支承装置支持，其不与船体结构直接相连。支承装置采用具良好绝热性能的材料。这些材料一般在高温条件下会改变其机械性能和物理性能，在设计和建造上采取有效措施保证其机械性能和物理性能不至有明显下降。
独立液货舱底部采用多支点支承，以便使独立液货舱及货物重量均匀传递到船底结构。支承设置在独立液货舱和船体的主要构件上。在独立液货舱上一般设有纵、横向限制装置，使独立液货舱在高温下膨胀朝预定方向伸展。还设置有阻止独立液货舱横向滑移和翻转及防浮装置。
安全管理上的问题：①独立液货舱的支承装置、限制装置、防移动装置及防浮装置等，会因船舶在海上摇晃颠簸及热胀冷缩交变和材料老化等，易造成支承松动货舱滑移，造成货舱及船体构件受损及与液货舱相连的货油管受损泄露等。②因这些装置设置在货舱处所狭窄空间内不易检查，不少船长及高级船员对这些装置不完全熟悉。
应采取的安全措施：船公司应将独立液货舱的日常检查维护保养程序详细编入安全管理体系中。船长及高级船员应查阅了解船上技术图纸《液货舱布置图及支承装置计算书》等，了解独立液货舱支承结构、工作原理及技术细节，编制船上液货舱支承装置的检查维护保养细节，做好日常检查维护保养。
7、防止液货舱进水
当温度超过127℃的沥青与水接触瞬间，会使水急剧馏成蒸汽，并迅速膨胀，导致沥青发泡，甚至产生爆炸。
沥青船因吨位小致干舷低甲板上的液货舱舱盖易上浪受海水冲击，或因暴雨舱盖密闭不严等原因可能导致货舱进水。
在液货舱拟装货的预热前，对液货舱进行仔细检查，如发现有水及时清除。装完货后拧紧舱盖及观察孔盖上的每个压紧螺母，不要遗漏。日常维护保养时，定期对舱盖上的水密胶条进行检查，发现老化及时更换。
8、防止人员烫伤
在沥青装卸作业时，易造成人员烫伤的有下列几种常见情况：①在装卸货结束对货油管系扫线，当管线中压缩空气未泄放干净，管线中存在残压时盲目拆卸连接管，致使残留的压缩空气携高温沥青喷出，烫伤附近作业人员。②在货物的取样，将沥青从货舱舀起灌装至样品罐时，因操作不当沥青洒落到操作人员身体。③扫线时，对应的液货舱舱盖或观察口关闭不牢，沥青从开口缝中喷出，飞溅到人员身体。④在沥青装至货舱高位时，开启观察孔或舱盖，高温沥青蒸汽冲出烫伤人员。⑤偶发管路泄漏烫伤附近的作业人员。
安全管理上的防烫伤措施：①辨识沥青装卸操作过程中的烫伤危险环节，制定正确操作方案。教育全体作业人员严格执行操作程序，防止误操作造成人员烫伤。②作业人员穿戴好个人防护装备，如安全帽、连体工作服、呼吸器、防护面罩、皮围裙及皮手套等。
结束语
沥青运输船舶在安全管理上，应根据液体沥青货物特性、沥青运输船液货系统及本船特点，改进完善液货系统设备维护及安全操作程序，避免造成人员伤害、设备损坏及环境污染。
参考文献：
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[2]陈 岚. 沥青运输船设计. 武汉造船， 1999（5）
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[4]崔 刚， 张 钢. 基于海上沥青货物安全运输的研究. 中国航海， 2012（3）
（作者单位：华中航运集团有限公司）
