張文彬

中國(guó)石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計(jì)分公司 山東青島 266071

提高壓力管道安裝質(zhì)量確保石化裝置安全運(yùn)行

張文彬

中國(guó)石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計(jì)分公司 山東青島 266071

安裝質(zhì)量直接影響著壓力管道的運(yùn)行安全，從而最終影響石油化工裝置的安全運(yùn)行。以壓力管道施工、驗(yàn)收規(guī)范和法規(guī)為依據(jù)，結(jié)合諸多施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際,講述了壓力管道施工安裝等諸多環(huán)節(jié)、因素對(duì)壓力管道和裝置安全運(yùn)行的影響。

壓力管道 安裝質(zhì)量 石化裝置 安全運(yùn)行

壓力管道普遍存在和應(yīng)用于石油化工、電力等領(lǐng)域，擔(dān)負(fù)著輸送易燃、易爆、高溫、有毒等介質(zhì)的重要任務(wù)，在生產(chǎn)中占有重要地位，一旦發(fā)生泄漏或斷裂將直接影響并有可能引起爆炸、燃燒、中毒等重大事故。目前，國(guó)內(nèi)幾十家煉廠幾乎每年都有或大或小的泄漏、著火或其它安全事故的發(fā)生，而我們?cè)诳紤]事故原因時(shí)往往想到設(shè)計(jì)或者是否安全操作，卻很少重視管道施工安裝這一重要環(huán)節(jié)。因而，如何提高壓力管道安裝質(zhì)量、確保石油化工裝置的安全運(yùn)行，是石化單位以及安裝施工單位高度重視和重點(diǎn)解決的問(wèn)題。本文拋磚引玉，總結(jié)了現(xiàn)場(chǎng)施工常見(jiàn)的各方面問(wèn)題，并就如何提高壓力管道安裝質(zhì)量給出幾點(diǎn)建議，為以后的設(shè)計(jì)以及施工提供參考。

1 管件質(zhì)量是優(yōu)良安裝質(zhì)量的基礎(chǔ)

首先，管道材料的選用是根據(jù)管道的設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力、介質(zhì)條件、經(jīng)濟(jì)性、腐蝕性、材料的加工和焊接性能等因素確定的，反應(yīng)系統(tǒng)工藝管道一般由于高溫、高壓、氫氣和硫化物共存，環(huán)境十分苛刻，其腐蝕主要是氫腐蝕、高溫硫化氫腐蝕和裝置停工期間的連多硫酸應(yīng)力腐蝕。

（1）高溫高壓條件下擴(kuò)散侵入鋼中的氫與鋼中不穩(wěn)定的碳化物或固溶碳起化學(xué)反應(yīng)生成甲烷，引起鋼材的內(nèi)部脫碳，甲烷聚集在晶界極其附近的空隙，隨著管道壓力不斷升高，形成細(xì)小裂紋和鼓泡，剛才的韌性和延性顯著下降，隨之變成較大的縫隙和裂紋，產(chǎn)生氫腐蝕。管道材料處于氫腐蝕環(huán)境下，一般采用納爾遜（Nelson）曲線進(jìn)行選材。例如對(duì)催化重整裝置中設(shè)計(jì)溫度不超過(guò)540℃、氫分壓1.25MPa的工藝管道，按Nelson曲線可選用1.25Cr－0.5Mo合金管，而不必選用5.0Cr－0.5Mo合金鋼管。

（2）高溫硫化氫腐蝕是管道材料在高溫下與含硫介質(zhì)作用，生成性質(zhì)不穩(wěn)定、容積比較大、膜易剝離、熔點(diǎn)和沸點(diǎn)低的硫化物。管道材料處于高溫硫化氫環(huán)境下，含鉻鋼是有效的，一般采用Couper曲線進(jìn)行選材，管道材料使用12%鉻以上的鉻鉬鋼。

（3）工藝管道在高溫、高壓、缺氧、缺水的干燥條件下運(yùn)行不會(huì)形成連多硫酸，但當(dāng)裝置運(yùn)行期間受到硫的腐蝕、在管道內(nèi)表面生成硫化物，裝置停工期間有氧氣和水進(jìn)入時(shí)，與硫化物反應(yīng)則會(huì)生成連多硫酸（H2SxO6）。為避免奧氏體不銹鋼發(fā)生連多硫酸應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，管道材料一般使用含有穩(wěn)定化元素的不銹鋼如TP321和TP347等。

其次，管道組件的檢驗(yàn)雖不是壓力管道安裝的直接內(nèi)容，但卻是優(yōu)良安裝質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)，對(duì)確保壓力管道的安裝質(zhì)量至關(guān)重要。管道安裝單位必須按照國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行外觀檢查，不合格者不得使用。對(duì)管子及管件進(jìn)行檢驗(yàn)的另一重要內(nèi)容為合金鋼管的材質(zhì)鑒定，不同材質(zhì)的鋼管其最高使用溫度有明顯區(qū)別，一旦用錯(cuò)鋼管有可能引起管道系統(tǒng)失效。

2 壓力管道安裝的環(huán)節(jié)

壓力管道安裝包括管道加工、管道焊接、管道安裝、管道檢驗(yàn)與試驗(yàn)、管道涂漆、管道絕熱和工程交接驗(yàn)收等諸多環(huán)節(jié)。任何一個(gè)環(huán)節(jié)不符合國(guó)家和石化行業(yè)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)，都將有可能導(dǎo)致壓力管道在使用過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，引起事故。

3 焊接是影響壓力管道安裝質(zhì)量的最重要因素

壓力管道安裝最顯著的特點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量大，因而確保壓力管道焊接質(zhì)量任務(wù)艱巨。

壓力管道的焊接質(zhì)量影響因素包括焊接工藝、焊接材料選擇、焊工水平及責(zé)任心、焊前預(yù)熱和焊后處理、焊縫檢驗(yàn)與無(wú)損檢測(cè)等諸方面。任何一個(gè)環(huán)節(jié)不符合要求都會(huì)使得壓力管道焊接質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題。因而，對(duì)壓力管道安裝單位來(lái)說(shuō)，要確保焊接質(zhì)量必須做好焊接全過(guò)程的質(zhì)量控制和監(jiān)督工作。焊接缺陷主要有：

（1）未按要求進(jìn)行熱處理，熱處理不當(dāng)使得焊接接頭殘余應(yīng)力過(guò)高、焊縫及熱影響區(qū)組織差、產(chǎn)生焊接裂紋等；

（2）焊縫表面質(zhì)量不合格，焊縫尺寸不符合要求，出現(xiàn)咬邊、表面裂紋、飛濺等；

（3）焊縫內(nèi)部質(zhì)量不合格，焊縫內(nèi)部產(chǎn)生氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、裂紋等。

裂紋缺陷是不允許保留的，但氣孔、夾渣、未焊透、未熔合等焊接缺陷一般可以保留，只不過(guò)對(duì)它們的缺陷大小有嚴(yán)格的限制。

壓力管道焊縫中最常見(jiàn)的焊接缺陷是未焊透。未焊透及咬邊破壞了焊接接頭的連續(xù)性，減小了結(jié)構(gòu)承載橫截面的有效面積，并且在其周圍產(chǎn)生了應(yīng)力集中。當(dāng)缺陷超標(biāo)時(shí)會(huì)降低焊縫的強(qiáng)度，危及安全。例如某石化公司乙烯裝置開(kāi)工鍋爐出口高壓蒸汽管道的最高操作壓力為12.8Pa、最高操作溫度為515℃，1996年8月投入運(yùn)行僅2年就因大小頭對(duì)接焊縫泄露停車搶修，損失數(shù)億元。1999年初，該廠在大修期間對(duì)該高壓蒸汽管道進(jìn)行全面檢驗(yàn)與檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)該高壓蒸汽管道有近百處焊縫存在超標(biāo)缺陷，缺陷類型基本上為根部未焊透。而對(duì)于中低壓管道，由于焊接要求較高溫高壓管道低，安裝單位重視程度也不夠，未焊透缺陷現(xiàn)象有時(shí)更加嚴(yán)重。

4 支吊架制作和安裝質(zhì)量對(duì)管道安全和裝置運(yùn)行有直接影響

裝置吹掃、打壓試驗(yàn)、開(kāi)工和運(yùn)行時(shí)，高溫壓力管道系統(tǒng)的膨脹和位移量較大，因而支吊架的安裝質(zhì)量往往會(huì)威脅到壓力管道系統(tǒng)乃至整個(gè)裝置的安全。管道支吊架的基本作用在于承受管道的自重、外載以及調(diào)整和改善管系的應(yīng)力分布狀態(tài)，避免產(chǎn)生過(guò)量撓度和荷載的過(guò)量轉(zhuǎn)移，保證管系和裝置的安全運(yùn)行。

提高管道支吊架安裝質(zhì)量、克服制作缺陷，施工和制作過(guò)程中必須注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）根據(jù)支吊架結(jié)構(gòu)形式和管道荷載需要合理選擇型鋼進(jìn)行備料；

（2）確定符合施工圖要求和現(xiàn)場(chǎng)管道排列所需要的支吊架結(jié)構(gòu)形式；

（3）支吊架制作時(shí)，下料要準(zhǔn)確，保證支吊架的拼接平直，下料、鉆孔時(shí)均不得用焊割、氣燒，每個(gè)支吊架的尺寸要準(zhǔn)確，外形規(guī)矩；

（4）支吊架拼縫連接時(shí)，焊縫的寬度除設(shè)計(jì)注明外，均不得小于4mm，應(yīng)全長(zhǎng)焊滿；

（5）支吊架制作完成后，必須做好清楚其表面的灰塵、污垢、銹斑和焊渣等工作后，再對(duì)其進(jìn)行防銹漆一遍和面漆兩遍的防腐處理工作。涂刷面漆時(shí)應(yīng)厚度均勻，不得出現(xiàn)脫皮、起泡、起皺、針孔、流淌和漏刷的現(xiàn)象。

5 施工現(xiàn)場(chǎng)中設(shè)備和材料的代用原則

施工現(xiàn)場(chǎng)中堅(jiān)持按施工圖施工，原則上不應(yīng)代用，但由于現(xiàn)場(chǎng)物資供應(yīng)情況的需要，有些設(shè)備和材料的代用是不可避免的。為滿足施工要求和保證施工進(jìn)度，應(yīng)以施工圖為依據(jù)，可按原設(shè)計(jì)的相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)備和材料的代用。應(yīng)優(yōu)先利用性能相近的庫(kù)存積壓設(shè)備和材料，清倉(cāng)利庫(kù)，以節(jié)約工程投資，但不得以報(bào)廢、淘汰、無(wú)法確定性能指標(biāo)、無(wú)產(chǎn)品合格證和質(zhì)量證明書(shū)的設(shè)備和材料作為代用設(shè)備和材料。必要時(shí)，應(yīng)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，符合國(guó)家、部委等頒布的有關(guān)設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)方可代用。

6 施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)加強(qiáng)規(guī)范管件存放和認(rèn)領(lǐng)

項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常出現(xiàn)管件、閥門等錯(cuò)領(lǐng)錯(cuò)裝的現(xiàn)象。如某東北煉化裝置中有碳鋼和CrMo鋼的螺栓，由于標(biāo)示太小，難以辨認(rèn)，施工工人經(jīng)?；煜赡軐⒌蛷?qiáng)度材料用在有剛強(qiáng)度需求的地方引發(fā)事故，故可將容易混淆的材料、管件等按規(guī)定進(jìn)行漆色，并標(biāo)上識(shí)別符號(hào)分開(kāi)存放，避免錯(cuò)領(lǐng)、錯(cuò)裝現(xiàn)象的發(fā)生。

7 科學(xué)合理的施工周期

當(dāng)今社會(huì)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，工程項(xiàng)目的施工時(shí)間盡可能縮短，以便為企業(yè)提前創(chuàng)造效益。項(xiàng)目施工過(guò)程中由于多種原因經(jīng)常出現(xiàn)搶工期、搶進(jìn)度的情況，這與合理的施工周期相矛盾，從而嚴(yán)重影響了壓力管道的安裝質(zhì)量。因此，必須制定合理的施工周期并嚴(yán)格執(zhí)行以保證壓力管道的安裝質(zhì)量。

8 加強(qiáng)監(jiān)理和監(jiān)督

要提高壓力管道安裝質(zhì)量，最根本的途徑應(yīng)是安裝單位自身素質(zhì)的不斷提高，但同時(shí)必須進(jìn)行監(jiān)理和監(jiān)督。嚴(yán)格按照目前我國(guó)已頒布的《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》等法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓力管道安裝質(zhì)量監(jiān)督和管理，確保安裝質(zhì)量，保證裝置安全運(yùn)行。

9 結(jié)語(yǔ)

由于壓力管道在石化裝置中的應(yīng)用量大、范圍廣，其安裝質(zhì)量直接影響到壓力管道和裝置的安全運(yùn)行。只有各煉化和安裝施工單位高度重視壓力管道的安裝質(zhì)量，嚴(yán)格遵守壓力管道檢驗(yàn)和施工規(guī)范，才能確保煉化生產(chǎn)裝置長(zhǎng)周期安全運(yùn)行。

1 李文新.安裝質(zhì)量對(duì)壓力管道安全運(yùn)行的影響分析.儲(chǔ)運(yùn)安全.2009，9(3).

2 蔡爾輔．石油化工管道設(shè)計(jì)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001．

3 張德姜，王懷義，劉紹葉．石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè)．第四版．北京：中國(guó)石化出版社．1994．

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2012-07-03）