張文彬

中國石油工程建設(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)場實(shí)際,講述了壓力管道施工安裝等諸多環(huán)節(jié)、因素對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，而我們在考慮事故原因時(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)解決的問題。本文拋磚引玉，總結(jié)了現(xiàn)場施工常見的各方面問題，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。例如對催化重整裝置中設(shè)計(jì)溫度不超過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家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行外觀檢查，不合格者不得使用。對管子及管件進(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)。任何一個環(huán)節(jié)不符合國家和石化行業(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程中出現(xiàn)問題，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)與無損檢測等諸方面。任何一個環(huán)節(jié)不符合要求都會使得壓力管道焊接質(zhì)量出現(xiàn)問題。因而，對壓力管道安裝單位來說，要確保焊接質(zhì)量必須做好焊接全過程的質(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，只不過對它們的缺陷大小有嚴(yán)格的限制。

壓力管道焊縫中最常見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)會降低焊縫的強(qiáng)度，危及安全。例如某石化公司乙烯裝置開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，該廠在大修期間對該高壓蒸汽管道進(jìn)行全面檢驗(yàn)與檢測，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)量往往會威脅到壓力管道系統(tǒng)乃至整個裝置的安全。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)生過量撓度和荷載的過量轉(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，施工和制作過程中必須注意以下幾個問題：

（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)場中設(shè)備和材料的代用原則

施工現(xiàn)場中堅(jiān)持按施工圖施工，原則上不應(yīng)代用，但由于現(xiàn)場物資供應(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存積壓設(shè)備和材料，清倉利庫，以節(jié)約工程投資，但不得以報(bào)廢、淘汰、無法確定性能指標(biāo)、無產(chǎn)品合格證和質(zhì)量證明書的設(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)場經(jīng)常出現(xiàn)管件、閥門等錯領(lǐng)錯裝的現(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?，可能將低強(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)上識別符號分開存放，避免錯領(lǐng)、錯裝現(xiàn)象的發(fā)生。

7 科學(xué)合理的施工周期

當(dāng)今社會企業(yè)競爭激烈，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

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)裝置長周期安全運(yùn)行。

1 李文新.安裝質(zhì)量對壓力管道安全運(yùn)行的影響分析.儲運(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．第四版．北京：中國石化出版社．1994．

TE973

B

1672-9323（2012）05-0075-02

2012-07-03）