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在用压力容器的安全使用与管理

信息来源:plantb2b.com  时间:2010-11-17  浏览次数:71

  压力容器在化工厂整个设备中占70%以上,其易然、易爆性直接关系到生产的安全性。近年来,压力容器事故发生,严重影响其使用寿命,所以,我们必须从设计、制造、安装、使用管理和定期检验每个环节加强监控,以保证其使用的安全性。
  一、设计
  压力容器的基本设计思想是一次薄膜应力或最大直接应力不得超过许用应力,计算应力依据的理论是最大应力理论。无论国内还是国外,都应用了这一设计思想,我国以GB150-98《钢制压力容器》以及《压力容器安全技术监察规程》为基本规范,对压力容器进行设计制造,也是基于这一理论。设计对压力容器来说是保证质量的第一步,其正确的选材、合理的结构设计及工艺设计都是至关重要,经过几十年发展,容器在选材上一般很少出现事故,而结构设计的不合理性,造成容器寿命缩短在使用中却很常见,如宝氮冷凝塔,洗气塔在使用一段时间后,发现塔顶喷头周围塔内壁冲刷腐蚀严重,原来是喷头结构设计不合理,后经对喷头进行改造,使其喷出的冷凝水范围正好在塔内径以内,就可均匀洒在填料上,而不至于直接冲刷到塔壁上,并对塔内壁进行防腐,改造后,效果良好,未再发生腐蚀现象。
  二、制造
  压力容器制造过程质量的好坏主要由焊接质量来决定合理的焊接工艺,焊接结构设计及高质量的焊接水平是贯穿于整个制造环节,保证焊接质量,降低由焊接及卷制过程带来的残余应力,为最终目的且质保体系的正常运行。由于制造过程中A、B类焊缝可通过检测手段来控制其质量,其余C、D类焊缝一般只能做表面检测,有的甚至由于结构原因无法检测,况且即使A-B类焊缝一般只是做20%检测,这些未检测的焊缝其质量的优劣很大程度影响到容器使用后的寿命,对于特殊使用条件下的容器在制造时还可进行必要的热处理,以消除由于制造过程中残余应力引起的容器破坏,可见焊接质量的重要性。宝氮厂2#综合塔,材质为16MnR,规格为Φ3000×16,H=17000,使用半年后,在其中部内径结构复杂的罩帽环形区域发生严重穿透性群裂纹。多次引起全厂停车,经分析,这些裂纹为应力腐蚀裂纹,主要是容器制作时焊接质量差,加之结构的不合理,在氨介质的环境下,造成应力腐蚀开裂,虽然经各种补救办法处理,但该容器其安全状况等级下降,一直处于监控使用状态。
  三、安装
  在设计、制造阶段,人们往往对容器的质量特别重视,经过层层质保体系进行把关,力图把一个合格的、高质量的产品交付使用单位,而使用单位在安装过程中,由于现场施工单位与制造单位并非同一单位,衔接不上,以及工期等要求,往往急于安装就位而忽视了安装过程对容器质量的影响,甚至给容器带来新的缺陷,常见现象有以下几种:
  (1)安装与容器相接的楼梯、平台时,支撑对容器材质了解不详细,甚至没有意识,选择贴板材质与容器母材不符或有的干脆直接焊在容器上,造成局部应力集中,有的选择焊条不慎重,个别单位在不锈钢设备上也用碳钢焊条焊接,种种细节上的疏忽,造成容器焊接质量差,焊接缺陷多,焊接应力增大,有的即使返工了也无法消除危险性缺陷源,往往成为事故的源头。
  (2)容器在管线连接安装时,由于工艺设计的不合理性或安装方法不当,往往出现接管与容器连接时生拉硬套现象或在开车后,由于热影响而膨胀力无法消除造成人为的安装应力,为设备及其后续管理埋下了隐患,造成应力腐蚀泄露,法兰密封面、焊接点泄漏事故增多。
  四、使用管理
  (1)保温
  化工压力容器多数属于需要保温的容器,在新安装以后,各厂家均能按照图纸要求对其进行保温,而随着时间的推移,保温层破裂或检测后撕开的保温层却往往得不到及时的维修,有的甚至多少年置之不理,每当下雨或现场雨水、介质渗入破裂的保温层缝隙后,在设备的某个区域而造成死角,使该部分壳体外壁腐蚀,而这样的局部腐蚀由于其隐藏在保温层内而无法及时发现,造成不必要的设备隐患。2002年,我们在对合成一贮罐检查时,拆除保温层后,发现内封头部分由于长期积水,表面腐蚀十分严重,最严重的地方其厚度减薄量达3毫米,这台设备如不及时发现将会因为局部腐蚀而报废。
  (2)检修
  压力容器在日常生产中,经常需进行各种检修,如:换热器列管的疏通、清洗、塔内填料的充装等,往往要拆开封头、法兰、更换其密封垫,部分钳工由于责任心不强或贪图速度,在清理密封面时,使用工具不当造成密封面损伤。如合成大铜塔下盖密封面在98年大修开车后发现泄露,拆开后发现密封面上有两道明显的贯通划痕,二次停车处理,由于塔体大,无法加工,后自制专用研磨工具,现场研磨整个密封面,直到划痕消失。
  (3)维护
  由于生产经营的调节或其它原因,有些系统需暂停或停车检修,一般系统停车检修时,出于检修安全需要,对系统均能进行认真置换、清洗,保证系统介质排放清理干净,也便于检修动火安全。而暂停不用的系统往往疏于管理,处理过程中不彻底,造成介质滞留死角,长期放置后,这些腐蚀性质对容器造成严重损坏,甚至报废。如净化系统脱碳、脱硫岗位,在99年停车后,一直未启用,2004年当重新启用恢复时,所有的碳钢换热器经试漏因列管腐蚀全部报废,管道大部分下半部分明显减薄,所有与腐蚀介质相接的伐门均严重锈蚀,其主要原因是当时停车时未进行系统置换,造成的损失令人痛心。
  (4)防腐
  压力容器防腐有两种目的,其一是进行介质区分,刷上不同的表面颜色,使人一目了然;其二是保护外壳体,防止环境的腐蚀,经常常见的作法是表面除锈,刷底漆即防腐漆二遍,面漆二遍,而刷什么性质的漆不太引起重视,往往使防腐层很快脱落,以我厂球罐为例,多年以来,常规办法是表面打磨完后,刷防锈漆二遍即环氧树脂漆、面漆二遍即可,由于不耐老化,面漆一般一年后就开始脱落。近年来,根据现代防腐技术发展,结合北方冬季气候干燥、夏季炎热、昼夜温差大的特点,我们选择耐温差、耐老化、适合北方气候的氯化磺面漆,其防腐效果大为好转,使用2年仍完好无损。
  五、合理使用
  由于企业生产需要,往往对一些闲置或报废的压力容器改做其它压力容器,这其中涉及到压力容器的合理使用。一台压力容器按一定的工艺条件设计制造而成,且已使用,现改作另一种工艺条件下使用时,不仅仅只看压力是否合适,而对该容器全面检验完后按新工艺条件下的工艺参数,从压力、温度、介质、材质、结构等按照设计规范对其主要受压元件按检验实际数据逐一进行强度计算,完全满足新工艺条件方可使用。必要时还做材质分析,尤其注意的是由于工艺条件的改变,有些容器还要做一定的结构上的改造,在改造时必须由有压力容器制造许可证的单位实施改造,并经劳动局验收合格,方可使用。目前,各企业存在问题是,往往是大修过程中进行改造,且在现场完成,对质量要求或把关不严,甚至认为只是改一下而已,不必小题大做。2003年大修改造设备时,由于一接管需改变位置,在现场对塔体重新开孔,由于施工队伍没有压力容器制造许可证,在焊接接管时,一是焊条选择错误,二是补强板选材错误,三是焊接坡口质量差,间隙过大,造成开车后即发生泄漏,后经停车处理,二次返修才保证了质量。这些错误的作法,从理论上讲很容易避免,而从实际操作过程中来讲,由于并非人人对压力容器有足够的认识了解,加之低压设备容易使人忽视,往往在实际运作过程中出现不必要的失误。对在原工艺条件下已报废而降压至另一工艺条件下使用的容器同样进行以上工序,并按规定进行备案,详细记录,要做到既满足生产的使用,为企业节约资金,又保证压力容器的安全使用。
  六、定期检验
  按照国家《压力容器安全技术监察规程》,压力容器必需进行定期检验,但在压力容器检验过程中,仍存在一些问题,影响压力容器检验的可靠性和使用寿命。
  (1)检验位置
  压力容器第一次检验是在制造时完成的,当时存在的缺陷(在合格范围之内)一般均在容器出厂质量证明书中标明,在使用过程检验中,应首先对有缺陷的部位进行重点检测,由于人员的变动,档案管理失误,有时造成对容器原始资料的不了解,使有缺陷的地方未能列入重点检则。其次,由于检测人员一般是当地劳动局技术人员,对各厂每台容器的介质、工艺了解不是特别清楚,往往在现场取点时,由于操作方便和环境限制,特别对于塔类容器从楼梯、平台就近的设备部分取点,造成检测的不全面性。以上现象就要求压力容器管理人员必须对本厂容器状况了如指掌,对档案管理仔细认真,对工作有很强的责任心来配合检测人员做好每年的检测工作,从而真实地掌握容器的状况。
  (2)压力试验
  根据压力容器检验要求,寻固定式压力容器每两次内外部检验期间,至少进行一次耐压试验,试验压力应超过最高工作压力PW。
  在实际试压过程中,有两个问题存在,一个是一线技术人员有时对规范了解不透,误认为压力试验为图纸要求的压力值,而图纸上所标压力试验PT=1.25P[δ][δ]t(P为设计压力),是容器竣工出厂前,用超压试验的方法来全面考核容器的强度,其压力值高于最高工作压力而制定的。
  其二,对于有些压力容器,其实际日常操作压力并未达最高工作压力,其最高工作压力即使出现也是短暂的,如果以最高工作压力作为试验压力且保压时间较长,对容器会造成损伤。以上两种试验均造成试验压力的不合理。以我厂碳化塔为例,按《压力容器安全技术监察规程》,其工作压力为0.7Mpa,而按以上计算其试验压力分别为0.6MPa,所以该塔试验压力为PT=0.6Mpa即可,而按以上计算其试验压力分别为PT=0.875Mpa、PT=0.7Mpa,超过实际操作压力,且试验时保压30分钟,由于该塔为六十年代建厂时设备,使用时间长,设备老化,加之六十年代时技术水平所限,其制造质量及当时的制造规范较宽,在长时间反复强度试验压力下,必会使设备本体受到损伤。后来我们改为试验压力PT=0.6MPa,以保证其安全性。
  结束语:
  在压力容器从设计、制造、安装、使用到定期检验的每一个环节中,一般重大质量均能得到关注,而一些不易被人察觉或容易忽视或由于对于规范认识不足,理解不透而引起的如上所述的种种因素,却时时刻刻在影响容器的使用寿命。我们必须在重视生产工艺、提高产量的同时,认真学习国家有关压力容器知识,不仅专业技术人员学习,各级管理人员、工艺操作人员、维修钳工也要普及这一方面的知识,特别是在使用阶段关注每一个细节,采取针对性措施以延长压力容器的使用寿命,对保证压力容器的安全运行尤为重要。

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