牛 帥,姜暉瓊,李蓓蓓
(1.青島市特種設(shè)備檢驗檢測研究院,山東 青島 266000;2.中海油石化工程有限公司,山東 青島 266000)
襯塑管道簡單來說就是在碳鋼管道或鑄鐵管道內(nèi)壁上附著一層塑料襯里,由于介質(zhì)的不同,襯塑層種類相對應發(fā)生改變,SH/T 3154-2009中對常見的非金屬襯里材料使用范圍進行了規(guī)定,詳見表1。當前襯塑管道中應用較多的襯里層為聚四氟乙烯(PTFE)、 聚全氟乙丙烯(FEP)、 可溶性聚四氟乙烯(PFA)等。工程設(shè)計中最常用的為聚四氟乙烯(PTFE),聚四氟乙烯具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、耐腐蝕性,是當今世界上耐腐蝕性能最佳材料之一,除熔融堿金屬、三氟化氯、五氟化氯和液氟外,能耐其它一切腐蝕介質(zhì),廣泛應用于各種需要抗酸堿和有機溶劑的場合,具有密封性好、高潤滑不粘性、電絕緣性強、良好的抗老化能力及耐溫性(能在+250~-180℃的溫度下長期工作),對人體無毒害等優(yōu)點,在化工、機械、電子、電器、軍工、航天、環(huán)保和橋梁等國民經(jīng)濟領(lǐng)域中起到了舉足輕重的作用[1]。
目前依照TSG D7005-2018中有關(guān)規(guī)定對襯塑管道進行定期檢驗,缺少專項的檢驗檢測項目,并不能完全滿足對襯塑管道的檢驗要求,特別是襯塑管道大多為腐蝕性介質(zhì),若不針對襯塑層進行檢測,一旦襯塑層破損,會很快腐蝕管道發(fā)生泄漏。由于襯塑管道采用法蘭安裝,對襯塑層的現(xiàn)場檢驗提供了便利。筆者參照HG/T20538-2016等襯塑管道安裝標準,結(jié)合現(xiàn)場檢驗情況,制定了襯塑管道專項檢驗方案。
表1 非金屬襯里材料的使用范圍
由于襯塑管道本身特性,現(xiàn)場安裝時不允許焊接,直管及其管道組成件端部由法蘭金屬連接,在進行定期檢驗中,筆者認為可以抽取一定比例的金屬法蘭,拆卸后進行宏觀檢驗及電火花試驗,所以除TSG D7005-2018中所要求的檢驗前準備之外,需要將管道內(nèi)部介質(zhì)排放、吹掃、清洗干凈,用盲板隔斷所有液體、氣體、蒸氣來源,同時設(shè)置隔離標志,禁止用關(guān)閉閥門代替盲板隔斷,拆卸金屬法蘭后應確保襯里層表面的干凈和干燥,并做好電火花檢測儀接地等安全措施。
定期檢驗項目中,除TSG D7005-2018中規(guī)定的宏觀檢驗、壁厚測定、安全附件的檢驗外,筆者認為對拆卸后的襯塑管道,可以增加電火花試驗。
襯塑管道宏觀檢查除按照金屬管道要求外,根據(jù)其特性和介質(zhì)性質(zhì),還應注意以下幾點要求[2]:
(1)襯塑管道宜沿地面或架空敷設(shè);如確有需要可敷設(shè)在管溝內(nèi),管溝溝底應有不小于2‰的坡度,溝底最低點應有排水設(shè)施。管溝進出裝置和廠房處應密封隔斷。
(2)襯塑管道布置應做到“步步高”或“步步低”,避免氣袋或液袋,否則應根據(jù)操作、檢修要求設(shè)置放空、放靜,并設(shè)置切斷閥。放空、放凈及壓力、溫度測量點宜采用放凈環(huán)。對于腐蝕性介質(zhì),放空、放凈則宜設(shè)置雙閥。
(3)輸送腐蝕性介質(zhì)的襯塑管道布置時宜有一定坡度,以避免介質(zhì)在管道內(nèi)積聚。
(4)輸送腐蝕性介質(zhì)的襯塑管道在穿過建(構(gòu))筑物的樓板、屋頂時,開孔防水肩應做防腐處理,并采取放置腐蝕性介質(zhì)沿管壁泄漏至下層樓面的措施。管道穿過屋頂時應設(shè)防雨罩。
(5)對于穿墻、穿樓板的襯塑管道,在墻或者樓板上應預留孔,并在孔內(nèi)預埋金屬套管,套管應高出樓面50 mm。預留孔內(nèi)徑應滿足管道安裝時的穿管要求,法蘭等連接處不得布置在預留孔內(nèi),且與套管端部的凈距應滿足安裝要求。
(6)多層管廊上輸送腐蝕性介質(zhì)的襯塑管道應布置在下層。
(7)襯塑管道不應與高溫管道相鄰布置,也不應布置在高溫管道上方有熱影響區(qū)的位置。襯塑管道不得緊靠不保溫的熱介質(zhì)管道。
(8)襯塑管道應采取有效的防靜電措施。
(9)對于襯塑材料為聚四氟乙烯的直管和管件,每段直管或管件上宜對稱設(shè)置φ3的排氣孔2個。對于其他襯塑材料可根據(jù)需要設(shè)置排氣孔。負壓工況下使用的產(chǎn)品應在檢驗完成后封閉排氣孔[3]。對于安裝保溫層的聚四氟乙烯管道,推薦將一根1/8寸接管用螺紋與排氣孔連接,長度應伸出絕熱層[4]。
對于襯塑管道,筆者曾在某化工企業(yè)管道定檢期間,拆卸過部分PTFE襯塑管道進行電火花試驗(見圖1),該管道運行參數(shù)為工作壓力0.8 MPa,工作溫度30 ℃,介質(zhì)濃硫酸,試驗部分參照HG/T 4090-2009相關(guān)要求,具體步驟如下:
(1)將吹掃干凈的襯塑管道表面干燥,做好電火花試驗相關(guān)安全措施。
(2)接通電火花檢測儀電源,根據(jù)試驗需要設(shè)定電壓值(詳見表2);移動探頭,在襯塑管道內(nèi)壁及密封面上以50~200 mm/s的速度均勻掃描,深入襯塑管道內(nèi)100 mm,觀察有無報警的火花或聽到聲音。
(3)襯塑沒有被額定電壓擊穿(沒有出現(xiàn)擊穿的火花或沒有報警聲音),判定為合格。
圖1 現(xiàn)場電火花試驗
注:該表根據(jù)常用襯塑層厚度,根據(jù)SH/T 3154-2009相關(guān)公式計算得出。常用襯塑鋼管和管件襯塑層最小厚度見表3。
表3 襯塑層最小厚度 mm
注:HG/T 2437-2006也有相關(guān)襯塑管道規(guī)格,部分襯塑層厚度偏厚。
TSG D7005-2018中規(guī)定,對于輸送極度危害、高度危害介質(zhì),或者設(shè)計上不允許有微量泄漏的管道,應當進行泄漏試驗(例如氣密性試驗和氨、鹵素、氦檢漏試驗)。由于襯塑管道檢驗時需要拆卸、連接法蘭,所以不論是否為輸送極度、高度危害介質(zhì),或者是設(shè)計上不允許有微量泄漏的襯塑管道,都應當進行泄漏試驗。
對于安全狀況等級評定,TSG D7005-2018中并沒有對襯塑管道的專項評級,而TSG21-2016中,有對熱塑性襯里材料容器的專項評級,根據(jù)承壓設(shè)備損傷模式及襯塑管道的特性,筆者認為可參照TSG21-2016中關(guān)于熱塑性塑料襯里的安全狀況評級。具體內(nèi)容如下:
(1)內(nèi)表面光亮如新,沒有腐蝕失光、變色、老化開裂、滲漏,無磨損、機械接觸損傷,無裂紋和鼓包,連接部位沒有開裂、拉脫現(xiàn)象,附件完好,襯塑層與金屬基體沒有分層時,為1級;
(2)內(nèi)表面有輕微的腐蝕失光、變色現(xiàn)象,或者磨損、機械接觸損傷現(xiàn)象,無裂紋、老化開裂、滲漏和鼓包,連接部位沒有開裂、拉脫現(xiàn)象,附件完好,襯塑層與金屬基體沒有明顯分層時,為2級;
(3)壓力管道襯塑層經(jīng)過局部修復時,為3級;
(4)內(nèi)表面有嚴重腐蝕、磨損、裂紋、老化開裂、機械接觸損傷等,襯塑層經(jīng)最低檢漏電壓檢測通過時,為3級;不通過時,為4級。
隨著化工工藝技術(shù)的不斷發(fā)展,襯塑管道被越來越多的采用,在日后管道定期檢驗中,也會更多的遇到此類管道。襯塑管道比一般金屬管道從設(shè)計來說更為復雜,包括襯塑厚度、襯塑管道長度等;現(xiàn)場安裝時也與金屬管道有所不同。對于檢驗人員來說,筆者認為合理增加檢驗檢測項目,可以更好的保障襯塑管道的安全使用,通過日后不斷的對現(xiàn)場檢驗的探討與總結(jié),襯塑管道的檢驗方案也會日臻完善。