不銹鋼壓力管道的可靠性首先取決于其設計、制造和安裝的質量,但如果由于操作不當或維護不力,往往會引起管道失效而降低其使用性能和周期,甚至引發事故。由此可見,不銹鋼壓力管道的安全可靠性與使用的關系很大,使用單位需不斷強化工藝指標和工藝紀律,落實崗位責任制,認真執行巡回檢查,這樣才能保證壓力管道的使用安全。操作人員應熟悉本崗位壓力管道的技術特性、系統結構、工藝流程、工藝指標和可能發生的事故及應對措施,并要做到“四懂三會”,即要懂原理、懂性能、懂結構、懂用途和會使用,會維護保養、會排除故障。
一、工藝指標的(de)控(kong)制
1. 操(cao)作壓力和操(cao)作溫度(du)
操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)壓力(li)和(he)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)溫(wen)度是(shi)不銹(xiu)鋼壓力(li)管(guan)道(dao)(dao)使(shi)用過程兩個最重要(yao)的(de)(de)工藝控制(zhi)指標,是(shi)管(guan)道(dao)(dao)設計、選材、制(zhi)造和(he)安(an)裝的(de)(de)主(zhu)要(yao)依(yi)據。只有在安(an)全操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)規(gui)(gui)程中(zhong)規(gui)(gui)定(ding)的(de)(de)控制(zhi)指標內(nei)運行,才(cai)能保(bao)證不銹(xiu)鋼管(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)使(shi)用安(an)全。操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)壓力(li)和(he)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)溫(wen)度的(de)(de)控制(zhi)要(yao)點(dian)是(shi)保(bao)證管(guan)道(dao)(dao)不超(chao)過最高工作(zuo)(zuo)壓力(li)和(he)極限(xian)工作(zuo)(zuo)溫(wen)度。超(chao)溫(wen)超(chao)壓將導(dao)致管(guan)壁應力(li)值的(de)(de)增加或材料機械強度的(de)(de)下(xia)降(jiang),尤(you)其(qi)是(shi)在焊縫和(he)法蘭、彎頭(tou)、閥門、異徑管(guan)等(deng)幾(ji)何結(jie)構不連續處(chu)的(de)(de)局部應力(li)和(he)峰值應力(li)會大幅度增加,成為(wei)疲勞破(po)壞的(de)(de)源(yuan)頭(tou)。過低的(de)(de)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)溫(wen)度則將引起材料韌(ren)性下(xia)降(jiang),從而有可能導(dao)致脆性破(po)壞。
2. 交(jiao)變載荷的控(kong)制
在反復交(jiao)(jiao)變載荷的(de)(de)作(zuo)用下,不銹(xiu)鋼管道(dao)將(jiang)生產疲勞(lao)破壞(huai)。壓力(li)(li)管道(dao)的(de)(de)疲勞(lao)破壞(huai)主要(yao)是屬(shu)于金屬(shu)的(de)(de)低(di)周疲勞(lao),其特(te)點(dian)是應力(li)(li)較大(da)而變頻(pin)率較低(di)。在幾何(he)結(jie)構(gou)不連續的(de)(de)地(di)方和焊縫附(fu)近存在應力(li)(li)集中,有的(de)(de)可能(neng)達到(dao)甚至(zhi)超(chao)過材料的(de)(de)屈服極(ji)限(xian)。這些應力(li)(li)如(ru)果交(jiao)(jiao)變地(di)加載與卸載,將(jiang)會使(shi)受力(li)(li)最(zui)大(da)的(de)(de)部(bu)位(wei)產生塑變并(bing)逐漸發(fa)展(zhan)為細(xi)微(wei)的(de)(de)裂紋。隨著(zhu)應力(li)(li)周期變化,裂紋將(jiang)逐步(bu)擴展(zhan),最(zui)后導致破壞(huai)。管道(dao)交(jiao)(jiao)變應力(li)(li)產生的(de)(de)因素主要(yao)有以下方面
①. 因間斷輸(shu)送介(jie)質而對管道反復地增壓和卸(xie)壓、升溫和降(jiang)溫。
②. 運行中壓力波(bo)動較大。
③. 運行(xing)中(zhong)溫(wen)度發(fa)生(sheng)(sheng)周期性(xing)變化,產生(sheng)(sheng)管壁溫(wen)度應力的反復變化。
④. 因其他設(she)備、支撐的交變(bian)外力和受迫(po)振動
為了防止不(bu)銹鋼(gang)管道(dao)的(de)疲勞(lao)破壞,應保證平穩(wen)操作,盡量避(bi)免不(bu)必(bi)要的(de)頻繁的(de)加壓(ya)和(he)卸(xie)壓(ya),避(bi)免過(guo)大的(de)壓(ya)力和(he)溫度(du)波動。
3. 腐蝕介質(zhi)含(han)量控(kong)制(zhi)
原料性質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)惡劣及腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介質(zhi)(zhi)含(han)量對(dui)(dui)(dui)不銹鋼(gang)壓力(li)(li)(li)(li)管道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)危害很大(da),在(zai)用(yong)壓力(li)(li)(li)(li)管道(dao)(dao)對(dui)(dui)(dui)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介質(zhi)(zhi)含(han)量及工況應(ying)有嚴格的(de)(de)(de)(de)工藝(yi)(yi)指(zhi)標進行監控。對(dui)(dui)(dui)于高強鋼(gang)壓力(li)(li)(li)(li)管道(dao)(dao),當二(er)氧(yang)化(hua)硫含(han)量超(chao)(chao)過一定值(zhi),并在(zai)伴有水分的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就大(da)大(da)增加(jia)了管壁產(chan)生應(ying)力(li)(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)開裂的(de)(de)(de)(de)可能性。尤其當焊縫的(de)(de)(de)(de)硬度值(zhi)偏高時,如二(er)氧(yang)化(hua)硫超(chao)(chao)標,極易導致焊縫的(de)(de)(de)(de)應(ying)力(li)(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。此(ci)外,腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)分、 氣液(ye)相狀態的(de)(de)(de)(de)不同、流速差異等都會影(ying)響到管道(dao)(dao)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)失效的(de)(de)(de)(de)程度。總(zong)之(zhi)(zhi),不銹鋼(gang)壓力(li)(li)(li)(li)管道(dao)(dao)介質(zhi)(zhi)成(cheng)分的(de)(de)(de)(de)控制(zhi)是(shi)壓力(li)(li)(li)(li)管道(dao)(dao)運(yun)行控制(zhi)中重要的(de)(de)(de)(de)內容(rong)之(zhi)(zhi)一,對(dui)(dui)(dui)于介質(zhi)(zhi)超(chao)(chao)標等違反(fan)工藝(yi)(yi)操作規程的(de)(de)(de)(de)行為,使用(yong)單位必須做(zuo)出明確規定,堅決制(zhi)止。
在運(yun)行過程中,操作人員應嚴格控制(zhi)工藝指(zhi)標,正確操作,嚴禁(jin)超壓、超溫(wen)運(yun)行。加(jia)載(zai)和(he)卸載(zai)的速度不能過快(kuai),高(gao)溫(wen)或(huo)低溫(wen)(-20℃以下)條(tiao)件下運(yun)行的管道(dao)(dao),加(jia)熱(re)或(huo)冷卻(que)應緩慢(man)進行。管道(dao)(dao)運(yun)行時,應盡(jin)(jin)量避免壓力和(he)溫(wen)度的大幅度波動,盡(jin)(jin)量減少(shao)管道(dao)(dao)的開停次數,并(bing)嚴格控制(zhi)介質(zhi)組分。
二(er)、管道系統的(de)診斷方法
管(guan)(guan)道系(xi)(xi)(xi)統在各種外力(li)、輸送(song)介(jie)質和周圍環境(jing)因(yin)素的作用下,逐(zhu)漸產生(sheng)變形、磨損、腐 蝕、泄漏(lou)和振動,從而(er)影(ying)響(xiang)(xiang)管(guan)(guan)道系(xi)(xi)(xi)統的整(zheng)體性能。管(guan)(guan)道系(xi)(xi)(xi)統的診斷(duan)就是在管(guan)(guan)道系(xi)(xi)(xi)統正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)過程中,或基本不影(ying)響(xiang)(xiang)管(guan)(guan)道系(xi)(xi)(xi)統正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)的情況下,通過觀察、測試來掌(zhang)握系(xi)(xi)(xi)統的運(yun)行(xing)狀況,判斷(duan)可能產生(sheng)故(gu)障的部位,預報信息,安排計劃(hua),進行(xing)維修的一項綜合(he)技術,防患(huan)于(yu)事故(gu)發生(sheng)前。
管道系統的(de)診斷(duan)方法如下。
①. 直接觀察(cha)。通過現場(chang)觀察(cha),獲得(de)第一手資料,這種(zhong)方法依(yi)賴于(yu)操作者(zhe)的(de)豐富經驗, 并借助于(yu)一定(ding)的(de)儀器,常用于(yu)跑、冒、滴、漏(lou)的(de)診斷。
②. 振動(dong)、噪聲觀測。通過(guo)觀測發(fa)生異常的(de)(de)振動(dong)、噪聲現(xian)象,預測其(qi)發(fa)生的(de)(de)部位和影(ying)響的(de)(de)范(fan)圍。
③. 溫(wen)度(du)(du)測(ce)量(liang)。通過對介質(zhi)溫(wen)度(du)(du)和保溫(wen)層表面溫(wen)度(du)(du)的(de)測(ce)量(liang),判斷管道系(xi)統的(de)運行(xing)情況和保溫(wen)效(xiao)果。
④. 壓力測量(liang)。通(tong)過對(dui)介質(zhi)壓力的(de)(de)測量(liang),判(pan)斷(duan)管道系統的(de)(de)運(yun)行情況和管網有無泄漏。
⑤. 流量(liang)測量(liang)。通過對介質流量(liang)的測量(liang),判斷(duan)管道系統的運行情(qing)況和管網有(you)無泄漏。
⑥. 應力應變(bian)測量。測定管子(zi)的(de)疲勞狀態等。
⑦. 不銹鋼(gang)管(guan)道壁厚測(ce)量。通過測(ce)厚儀測(ce)定(ding)管(guan)子的腐蝕、磨損(sun)量、減薄情況(kuang)。
通(tong)過(guo)上述觀察測量,隨時(shi)掌握(wo)不銹鋼管(guan)道的運行情況(kuang)和運行狀態(tai),預測可能產生故障的特點 和部位,以便確定(ding)維修方(fang)案。
三、管道系統的巡(xun)回檢查(cha)
使(shi)用單位應根據本單位工藝流程和各(ge)(ge)裝(zhuang)(zhuang)置單元(yuan)分布(bu)情況劃分區(qu)域,明(ming)確職責,做到每(mei)(mei)條不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)(guan)線(xian)、每(mei)(mei)個(ge)(ge)閥門(men)、每(mei)(mei)個(ge)(ge)管(guan)(guan)架(jia)等都有專人(ren)(ren)負(fu)責,不(bu)允許出(chu)現無人(ren)(ren)管(guan)(guan)轄的管(guan)(guan)段。同時要(yao)制訂嚴格的不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)(guan)管(guan)(guan)道(dao)系統(tong)巡(xun)回檢(jian)查(cha)(cha)(cha)(cha)制度,明(ming)確檢(jian)查(cha)(cha)(cha)(cha)人(ren)(ren)員(yuan)、檢(jian)查(cha)(cha)(cha)(cha)時間、檢(jian)查(cha)(cha)(cha)(cha)部位、應檢(jian)查(cha)(cha)(cha)(cha)的項目(mu)(mu),操作人(ren)(ren)員(yuan)和維(wei)修(xiu)人(ren)(ren)員(yuan)均(jun)要(yao)按(an)照各(ge)(ge)自的責任和要(yao)求定期按(an)巡(xun)回檢(jian)查(cha)(cha)(cha)(cha)路線(xian)完成每(mei)(mei)個(ge)(ge)部位、每(mei)(mei)個(ge)(ge)項目(mu)(mu)的檢(jian)查(cha)(cha)(cha)(cha),并做好巡(xun)回檢(jian)查(cha)(cha)(cha)(cha)記錄(lu)。尤其是對于(yu)新建裝(zhuang)(zhuang)置或單元(yuan),由于(yu)可(ke)能存在設計、制造 和安裝(zhuang)(zhuang)等方面(mian)(mian)的問題(ti),在運行(xing)初期,問題(ti)就(jiu)會(hui)暴露出(chu)來,此時的巡(xun)檢(jian)更為重(zhong)要(yao),檢(jian)查(cha)(cha)(cha)(cha)中(zhong)一旦發現異常(chang)情況,應立即匯報和處(chu)理巡(xun)回檢(jian)查(cha)(cha)(cha)(cha)的項目(mu)(mu)主要(yao)包括以下(xia)方面(mian)(mian)。
①. 各(ge)項工藝操(cao)作(zuo)指(zhi)標參數及運行情況。
②. 管(guan)道、閥門及各管(guan)件(jian)密封(feng)有無泄漏。
③. 防腐保溫(wen)層是否(fou)完好。
④. 管(guan)道振動情況。
⑤. 管道支、吊(diao)架的緊固、腐濁和支承情況:
⑥. 管道之間、管道與相鄰構件的磨擦情況:
⑦. 安全閥、壓力表、溫(wen)度計等安全保護裝置的完好狀況。
⑧. 靜電跨接(jie)、接(jie)地設施、抗腐蝕陰(yin)陽極等保護(hu)設施的完好狀況。
其中對下列不銹鋼管應特別加(jia)強檢査和維護:
①. 生產(chan)流(liu)程的要害部位。如加熱(re)爐出(chu)口、塔(ta)底部、反應器底部、高溫高壓(ya)機泵、壓(ya) 縮機的進出(chu)口等處的管道。
②. 輸送(song)易燃、易爆、有毒或腐蝕性介質的(de)管道。
③. 管道的底部(bu)和彎頭等最(zui)易發生腐(fu)蝕和磨損的部(bu)位。
④. 管道上易被忽視的部位(wei)以及易痤為“盲腸(chang)”的部位(wei)。
⑤. 工(gong)作條件苛刻、承受交變應力的管道。
壓力管(guan)道(dao)巡(xun)回檢查項目和內容(rong)見(jian)表(biao) 5-1 。
如遇到下列情況(kuang)之一,操(cao)作人員應立鄧(deng)采取緊(jin)急(ji)措施(shi),避免更大事故的發生(sheng),同時(shi)向 上級有關(guan)部門報告。
①. 管(guan)道(dao)超(chao)溫、超(chao)壓、過冷,經處理(li)仍(reng)然(ran)無效.
②. 管(guan)道發(fa)生(sheng)泄漏或破裂,危及(ji)安(an)全(quan)生(sheng)產:
③. 發(fa)生火災、爆(bao)炸或相鄰設備和不銹鋼管(guan)道(dao)發(fa)生事故直接危及管(guan)道(dao)安全運行。
四、管道的維(wei)護(hu)保養
維(wei)護(hu)保養(yang)工作是延長不銹鋼壓(ya)力管道使(shi)用周期的(de)基(ji)礎(chu)。維(wei)護(hu)保養(yang)的(de)主要內(nei)容(rong)就是日常的(de)維(wei)護(hu)保養(yang)措施。
①. 要(yao)經常(chang)檢查(cha)壓(ya)力管道的(de)防腐措施保證其完好(hao)無損。
②. 閥門的操作機構要定期進(jin)行活動,保證還其(qi)開(kai)關靈活。
③. 安全閥(fa)、壓力(li)表要確(que)保其靈(ling)敏(min),準確(que),并按時(shi)進行檢查(cha)和校驗。
④. 要定期檢查緊(jin)固(gu)螺(luo)栓,做到齊全、不銹蝕、絲扣完整、連接可靠。
⑤. 壓(ya)力管道因外界(jie)因素產生較大振動(dong)時,應(ying)采(cai)取(qu)隔斷(duan)振源、加強支承等(deng)減振措施(shi)。 發現(xian)摩擦等(deng)情況應(ying)及時采(cai)取(qu)措施(shi)。
⑥. 靜電跨接、接地裝置(zhi)要保持良好、完(wan)整,及時(shi)消除缺(que)陷,防(fang)止故障(zhang)的發(fa)生。
⑦. 停(ting)用(yong)的(de)壓(ya)力(li)管道(dao)應排除內(nei)部的(de)腐(fu)蝕(shi)性介(jie)質,并進行置(zhi)換、清洗和(he)干燥,必要時用(yong)氮氣保(bao)護。外(wai)表(biao)面應涂刷防腐(fu)油(you)漆(qi),防止環境因素腐(fu)蝕(shi)。對(dui)有保(bao)溫層的(de)管道(dao),要注意保(bao)溫層下的(de)防腐(fu)和(he)支座處的(de)防腐(fu)。
⑧. 及時消除跑(pao)、冒(mao)、滴(di)、漏。
⑨. 高(gao)溫(wen)(wen)管(guan)道(dao),在開工升溫(wen)(wen)過程(cheng)中需對(dui)管(guan)道(dao)法(fa)蘭(lan)連接(jie)螺栓進(jin)行(xing)熱緊;對(dui)低溫(wen)(wen)管(guan)道(dao),在降溫(wen)(wen)過程(cheng)中需進(jin)行(xing)冷緊。
五、定(ding)點測厚
隨著各石化(hua)企(qi)業加(jia)工原油重質(zhi)化(hua)、多樣化(hua)及高(gao)(gao)硫高(gao)(gao)酸的(de)(de)趨(qu)勢日益加(jia)重,為了(le)保證生(sheng)產裝(zhuang)置管(guan)(guan)道(dao)的(de)(de)完好運行,對(dui)重要(yao)的(de)(de)不(bu)銹鋼壓力管(guan)(guan)道(dao)進行定點(dian)測厚,依靠(kao)大量的(de)(de)數據來判斷管(guan)(guan)道(dao)的(de)(de)腐蝕狀(zhuang)況和(he)剩余壽命(ming),并(bing)及時消(xiao)除事(shi)故隱患,對(dui)防止發生(sheng)壓力管(guan)(guan)道(dao)安全事(shi)故是十分有效的(de)(de)手段之(zhi)一。定點(dian)測厚主要(yao)針對(dui)管(guan)(guan)道(dao)的(de)(de)均勻腐蝕和(he)沖刷腐蝕相對(dui)監測效果(guo)較好。
1. 不銹鋼管布點原則(ze)
①. 定點測厚布點應根(gen)據工(gong)藝(yi)流(liu)程、操作條件、介質的腐(fu)蝕性及以往的腐(fu)蝕檢查情況確定。
②. 在(zai)腐蝕突出(chu)的(de)(de)部位設置(zhi)固定的(de)(de)監測點,考慮(lv)現場實際情況,一(yi)般將(jiang)測厚點選(xuan)在(zai)檢測人員容(rong)易(yi)操作的(de)(de)位置(zhi)(腐蝕較(jiao)嚴重(zhong)和需(xu)特(te)別重(zhong)視的(de)(de)部位除外)
③. 定(ding)點(dian)測厚布點(dian)必(bi)須有(you)明顯的(de)標(biao)記,以保證數(shu)據(ju)的(de)真實性(xing),有(you)保溫的(de)管道應安(an)裝可拆卸(xie)式保溫罩。
④. 定點(dian)(dian)測厚布點(dian)(dian)應優先(xian)考(kao)(kao)慮彎頭、大小頭、三通、集合管(guan)、盲腸死角(jiao)及噴嘴、閥門、孔(kong)板等附(fu)近易腐蝕和易沖蝕部(bu)位,直(zhi)管(guan)段可酌(zhuo)情考(kao)(kao)慮,常見(jian)結構的布點(dian)(dian)位置參考(kao)(kao)圖5-1。
⑤. 對(dui)于(yu)介(jie)質腐蝕(shi)性較強的管(guan)道,當直管(guan)段長度大于(yu)20米(mi)時,一般(ban)縱向安排3處(chu)測厚點,長度為10-20m時,一般(ban)安排2處(chu),小于(yu)10m時可安排1處(chu)。
⑥. 水平直管(guan)段同一截面處(chu)原則上(shang)安(an)排(pai)(pai)4個測厚點,管(guan)徑較小時可在腐蝕可能嚴重的部(bu)位安(an)排(pai)(pai)1處(chu)。
2. 不(bu)銹鋼管測厚頻率(lv)
①. 定點測(ce)(ce)厚原則上每6個月檢測(ce)(ce)一次(ci),然后根據腐蝕速率(lv)(毫米/年,m/a )適當增減頻次(ci)。腐蝕速率(lv)最近2次(ci)所測(ce)(ce)某點的差值/間隔時(shi)間。
②. 當腐(fu)蝕速率小于0.1mm/a時,可延長至每年進行(xing)一(yi)次(ci)測厚。
③. 當腐蝕速率在0.3-0.5mm/a時,應縮減至每3個月進行一次測厚。
④. 當腐蝕速率(lv)大(da)于(yu)0.5mm/a時(shi),應對該管道(dao)進行監(jian)控,根(gen)據(ju)具體(ti)情況適當增(zeng)加測厚布點和測厚頻次。
⑤. 當工藝條(tiao)件發生較大變動(dong)時,在發生變動(dong)3個月后應進行(xing)一次測厚
⑥. 裝置停工檢修期間(jian)應對所(suo)有的定點測厚布點進行常溫測厚。
3. 測厚的基本要求
①. 測厚(hou)工作應確(que)(que)保定(ding)點(dian),要數據準(zhun)確(que)(que),測厚(hou)儀器精度(du)不應低于±0.1mm。
②. 每次(ci)測(ce)厚時應(ying)及時記錄,如發現與上次(ci)測(ce)厚結果相(xiang)差較大時,應(ying)首先核對數(shu)據準確性,并重新(xin)進行測(ce)厚。如確認(ren)無(wu)誤,應(ying)認(ren)真分(fen)析原因并提(ti)出處理意見(jian)。
③. 對于腐蝕減薄量較大的(de)(de)不銹鋼管道,應按照有關標準進行剩(sheng)(sheng)余壽命(ming)的(de)(de)估(gu)算,剩(sheng)(sheng)余壽命(ming)的(de)(de)可(ke)靠程度取決于測厚數(shu)據(ju)的(de)(de)準確性(xing)且(qie)只(zhi)能用于均勻腐蝕,只(zhi)宜(yi)參考(kao),不宜(yi)作(zuo)為判廢依據(ju)。