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压力管道管理基本知识茂名炼油化工股份有限公司机动部2004年1月目录
1、概述……………………………………………………………
212、压力管道的定义………………………………………………
33、压力管道分类…………………………………………………
44、压力管道使用登记……………………………………………
45、压力管道设计…………………………………………………
56、压力管道制造…………………………………………………
77、压力管道__…………………………………………………
88、压力管道使用维护……………………………………………
109、压力管道定期检验……………………………………………
1110、压力管道应用标准体系………………………………………
1511、压力管道常见故障分析及预防…………………………
2212、阀门………………………………………………………26压力管道管理基本知识
1、概述管道输送是与铁路、公路、水运、航运并列的五大运输方式之一,它广泛用于石油化工、电力、冶金及城市燃气和供热等系统在石油化工装置中,工艺介质的输送主要依靠管道,这些工艺介质大多易燃、易爆、有毒及具有腐蚀性,一旦发生泄漏,可能引起__、燃烧、中毒等事故因而压力管道的安全可靠运行受到人们普遍__国际上如美国、__、德国等国家都把压力管道与锅炉压力容器并列为特种设备,实行____监察近几年来,由于压力管道事故不断发生,我国逐渐重视压力管道的安全管理,1996年,劳动部颁发了【劳部发】140号文《压力管道安全管理与监察规定》,就压力管道的设计、制造、__、使用、检验和修理改造等方面作出了安全管理和监察的框架规定,标志着我国压力管道管理进入了法制管理阶段2003年6月1日,由___总理签发___373号令,《特种设备安全监察条例》正式实施,《条例》将压力管道与压力容器、电梯、起重机等一起列为特种设备来实行安全监察管理,压力管道法制管理日趋完善国内最早于七十年代初开始制订相关管道技术规范1974年前石油化学工业部颁发的《高压钢制管道施工及验收技术规范》,从施工__方面规范管道管理__开放后即八十年代始,国家、各行业(石化、石油、化工、机械等)加大了管道管理的力度,相继颁发了许多管道制造、施工、检验等方面的技术标准、施工规范、检验规程等,如G__235-
82、G__236-
82、SHJ501-85等但大多数标准规范局限于管道的施工、检验方面,且各行业之间管道的规范、标准各成体系,内容也不够全面由于多年来没有法规性的压力管道安全管理及监察规定,各行业而管道规范、标准约束力不够,且社会和企业对管道不够重视,造成压力管道在设计、制造、__、运行过程中出现了较多问题,压力管道事故时有发生,而大多数事故都在压力管道在运行中表现出来据对统计历年来的200起各种压力管道事故原因的分析,管理问题占
32.6%,管子、管件、阀门质量问题占
27.3%,__问题占18%,设计问题占11%,腐蚀问题占
10.6%,竣工试验和盲板问题占
0.5%我公司压力管道数量较多,目前炼油装置压力管道就有600多公里我公司自八十年代开始重视压力管道的管理八十年代,原炼油厂重点抓好了加氢裂化、蒸馏等装置高温、临氢管线的检验管理工作1992年,石化总公司SHS01005-92颁布实施后,压力管道开始实行分类(ⅠⅡⅢⅣⅤ)管理,各车间建立了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类和Ⅳ、Ⅴ类管道登记表及技术档案,并按3~6年一次检验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ管道,炼油厂制订了压力管道管理规定90年代后,随着运行时间的增长和__高含硫原油数量的增多,压力管道在使用过程中出现不少问题,尤其管线腐蚀问题突出,穿孔__不断出现,甚至发生安全事故,如焦化两次事故1998年,公司机动处制订《关于加强公司工业管道安全管理的规定》(茂石化【1998】办字116号),从管道的设计、供应、施工、使用管理方面,提出了加强管道安全管理尤其时防腐蚀管理的规定,并提出了材质鉴定的“三个100%”的要求2001年,公司机动处对茂石化【1998】办字116号文作了修订成茂石化【2001】办字117号文近几年来,炼油各套装置按照此规定进行合金钢管线的材质鉴定工作2001年6月中国石化股份公司下发了__高含硫原油方面的三个管理规定(石化股份【2001】__号文)《__高含硫原油部分装置在用设备及管道选材指定意见》、《__高含硫原油装置设备及管道测厚管理规定》和《关于加强炼油装置腐蚀检查工作的管理规定》等公司压力管道也按照这几个规定开展材质升级和腐蚀检查工作经过这几年的工作,公司压力管道管理状况有了一定程度的改进,但要使压力管道管理达到本质安全管理阶段,还需要做大量的工作
二、压力管道的定义压力管道的定义国家有统一的规定1996年劳动部“劳部发【1996】140号”文颁发的《压力管道安全管理与监察规程》对压力管道进行了具体定义压力管道是指在生产、生活中使用的可能引起燃爆或中毒等危险性较大的特种设备,它具体指具有下列属性的管道(也是目前实行安全监察范围的管道)1输送GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》中规定的毒性程度为极度危害介质的管道;2输送GB50160《石油化工企业设计防火规范》及G__16《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类介质的管道;3最高工作压力大于等于
0.1Mpa(表压),输送介质为气(汽)体、液化气体的管道;4最高工作压力大于等于
0.1Mpa(表压),输送介质为可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的或最高工作温度等于高于标准沸点的液体管道;5上述四项规定的管道附属设施及其安全保护装置等《特种设备安全监察条例》第八十八条明确了压力管道的含义压力管道是指利用一定的压力,用于输送气体或者液体的管状设备,其范围规定为最高工作压力大于或者等于
0.1MPa(表压)的气体、液化气体、蒸气介质或者可燃、易燃、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质,且公称直径大于25mm的工业管道(含附属设施及安全保护装置)目前我们进行普查登记的压力管道范围与此相同
三、压力管道的分类、分级在石化、化工、天然气及民用等行业中__有大量各种用途的管道,不同用途管道的操作参数和输送介质的性质差别很大,因此其重要程度和危险性也不同为保证各种管道安全可靠的运行,对重要程度不同的管道提出不同的设计、制造、__、使用管理和检验要求因此,采用对管道分级(类)的方法来解决这一问题2002年国家质监局颁发的《压力管道设计单位资格许可与管理规则》给出了压力管道统一的分类、分级方法压力管道分为三大类
1、长输管道为GA类,级别划分为GA
1、GA2两个级别;
2、公用管道为GB类,级别划分为GB
1、GB2两个级别;
3、工业管道为__类,级别划分为__
1、__
2、__3三个级别国家质监局另外颁发的《压力管道__单位资格认可实施细则》、《在用工业管道定期检验规程》采用与上述一致的管道类别、级别划分方法
四、压力管道使用登记管理压力管道使用登记管理主要执行国质检锅【2003】213号文《压力管道使用登记管理规则》(以下简称《规则》)《规则》要求每个使用单位均应对使用的压力管道进行登记,填写《压力管道使用注册登记汇总表》,并向当地安全监察机构申请使用登记证《规则》明确了压力管道使用登记条件,如已建立管道技术档案、实行定期检验、人员配备、制定压力管道管理制度等《规则》还包括压力管道安全状况等级的划分和确定方法、使用登记程序、使用登记管理、监督检查等结合我公司的实际情况,压力管道使用管理资料应包括以下几个方面1压力管道相关标准、规范等;2压力管道使用注册登记表;3压力管道设计资料(设计文件和图纸)、__技术资料;4压力管道技术档案(包括压力管道单体图、管件及管子附件明细、维护维修及改造记录、故障和事故记录等);5压力管道在线检验(外部检查)报告(包括各种形式的测厚记录);6压力管道全面检验报告
五、压力管道的设计
1、设计标准国家对压力管道的设计有严格的规定《压力管道安全管理与监察规定》第十条规定“压力管道的设计单位应取得省级以上有关主管部门颁发的设计资格证,并报省级以上劳动行政部门备案压力管道设计单位应对所设计的压力管道安全技术性能负责”第__条规定“使用单位自行设计工业管道须经省级主管部门同意,并到省级劳动行政部门备案”《压力管道设计单位资格许可与管理规则》规定了从事压力管道设计单位必须具有相应级别的设计资格,并取得设计许可证国内压力管道设计标准主要执行GB50316-2000《工业金属管道设计规范》GB50316是国家质量技术监督局与国家___于2000年9月26日联合发布的GB50316在编制时,许多内容参照和引用了美国A__EB
31.3标准,内容比较完善GB50316适用于公称压力小于或等于42Mpa的工业金属管道及非金属衬里的工业金属管道的设计,涉及的范围较广标准共有14章,包括设计条件的确定、材料的选用、管道组成件的选用及强度计算、管径确定、管道布置、管道的膨胀和柔性计算、支吊架设置、管道组成件制造施工及检验要求、隔热、隔声、消声及防腐、管道系统的安全规定等,涵盖了金属管道设计的各个方面GB50316对管道的选材也作了具体规定,但它主要是从材料的耐热性方面考虑石化装置压力管道设计选材还需从使用温度上考虑材料对介质的耐腐蚀性,如抗高温硫腐蚀、抗氢腐蚀的要求等中石化集团公司《__高含硫原油部分装置在用设备及管道选材指定意见》对炼油装置的管道选材作了具体规定,在此不再详述
2、压力管道的设计选材压力管道的选材首先要考虑材料对操作条件的适应性,然后再综合考虑材料的__性能、经济性能和供货货源压力管道常用材料的应用限制条件如下
①普通碳素钢常用的普通碳素钢有四种Q235A(F)、Q235B、Q235C、Q235D,各钟钢的适用范围见下表镇静钢用于应力腐蚀开裂敏感的环境时,本体硬度应不大于HB160,焊缝硬度应不大于HB200,并对本体和焊缝进行100%无损探伤;用于压力管道的沸腾钢和镇静钢,其含碳量不得大于
0.24%普通碳素钢的适用范围钢种设计压力Mpa使用温度℃钢板厚度mm介质条件Q235A.F≤
0.60~250≯12不得用于易燃、毒性程度为中度、高度或极度危害介质的管道Q235B≤
1.00~350≯16不得用于液化石油气、毒性程度为、高度或极度危害介质的管道Q235C≤
1.60~350≯20不得用于毒性程度为高度或极度危害介质的管道Q235D≤
2.50~400≯40
②__碳素钢__碳素钢是压力管道中应用最广的碳钢,常用的__碳素钢有
10、
20、16Mn等三种它们共有的使用限制性条件有以下几个方面a、输送碱性或苛性碱介质时应考虑有发生碱脆的可能,锰钢(如16Mn)不得用于该环境中;b、在有应力腐蚀开裂倾向的环境中工作时,应进行焊后应力现场热处理,热处理后的焊缝硬度不得大于HB200焊缝应进行100%无损探伤锰钢(如16Mn)不宜用于有应力腐蚀开裂倾向的环境中在选用法兰、订购流量计时要注意c、碳素钢、碳锰钢和锰钒钢在427℃及以上温度下__使用,其碳化物有转化为石墨的可能,应限制使用如炼油装置中压蒸汽系统管线d、在临氢环境下使用,应考虑发生氢损伤的可能性具体按Nelson曲线选用e、含碳量大于
0.24%的碳钢不宜用于焊连接的管子及其元件f、用于高压临氢、交变载荷情况下的碳素钢材料宜是经过炉外精炼的材料g、在均匀腐蚀的介质环境下,应根据腐蚀速率、使用寿命进行经济核算,同时给出足够的腐蚀余量h、用于-20℃及以下温度时,应作低温冲击韧性试验如重质装置氨冷系统管线用材
③铬钼合金钢常用的铬钼合金钢材料有12CrMo、15CrMo、Cr5Mo,对应的材料标准有GB
9948、GB
5310、GB
6479、GB3077等铬钼钢的使用限制性条件有如下几个方面a、碳钼钢(C-
0.5Mo)在468℃温度以上__使用,其碳化物有转化为石墨的可能,应限制使用b、在高温H2+H2S介质环境下使用,应根据Nelson曲线和Couper曲线确定其使用条件c、应避免在有应力腐蚀开裂的环境中使用材质升级时要注意d、在400~550℃温度区间内__使用时,应考虑防止回火脆性问题e、在均匀腐蚀的介质环境下,应根据腐蚀速率、使用寿命进行经济核算,同时给出足够的腐蚀余量
④不锈耐热钢常用的不锈钢耐热钢有0Cr18Ni9(TP304)、0Cr18Ni10Ti(TP321)、00Cr19Ni10(304L)、0Cr17Ni12Mo2
(316)、00Cr17Ni14Mo2(316L)等,对应的材料标准有GB/
14976、GB
2270、GB
1220、GB
4237、GB4238等不锈钢共性的使用限制性条件有以下几个方面a、含铬18%的高铬镍不锈钢在540~900℃温度区间__工作时,应考虑防止σ相析出,从而引起室温下材料的脆化和高温下材料蠕变强度的下降对于奥氏体不锈钢控制其铁素体含量(一般为3~8%)即可避免σ相析出b、奥氏体不锈钢在使用或加热冷却过程中,在540~800℃温度区间,应考虑防止产生晶间腐蚀的倾向c、对有剧烈环烷酸腐蚀的环境,应选用含钼的奥氏体不锈钢(
316、316L)d、奥氏体不锈钢在使用温度超过525℃时,其含碳量应大于
0.04%e、不锈钢在接触湿氯化物时,有应力腐蚀开裂和点蚀的可能一般控制物料和环境中的氯离子浓度不超过25ppm
六、压力管道的制造压力管道及其组件的制造国家也有严格的规定,《压力管道安全管理和监察规定》第十一条规定“压力管道用管子、管件、阀门、法兰、补偿器、安全保护装置等产品制造单位(以下简称制造单位)应向省级以上劳动行政部门或省级以上劳动行政部门授权的地(市)级劳动行政部门申请安全注册……制造单位应对其产品的安全质量负责”(AZ)压力管道及其组件的种类很多,制造方法也千差万别工程上应用的大多数压力管道元件制造方法主要有以下三种铸造、压力变形__和焊接压力变形__包括的方式有扎制、挤压、拉拨、锻造和板料冲压等
七、压力管道的__
1、压力管道__资质压力管道__单位必须取得相应的压力管道__许可证,《压力管道安全管理与监察规定》第十二条规定“压力管道__单位必须持有劳动行政部门颁发的压力管道__许可证……压力管道__单位应对其所__施工的压力管道工程安全质量负责”2000年国家质监局颁发的《压力管道__单位资格认可实施细则》详细制定了压力管道__资格许可的规定
2、管道__执行的规范炼油装置工业管道的施工及验收主要执行以下标准SH3501《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》、GB50235《工业金属管道工程施工及验收规范》和《石油化工给排水管道施工及验收规范》SH3533-95SH3501适用于石油化工企业设计压力400Pa[绝压]~42MPa[表压],设计温度-196~850℃的有毒(毒性程度为极度危害、高度危害、中度危害、轻度危害)、可燃介质钢制管道的新建、改建和扩建工程的施工及验收SH3501将管道分为4个级别,见下表管道分级适用范围SHA
1、毒性程度为极度危害介质管道(苯管道除外)
2、毒性程度为高度危害介质的丙烯腈、光气、二硫化碳和氟化氢介质管道
3、设计压力大于或等于
10.0MPa输送有毒、可燃介质管道SHB
1、毒性程度为极度危害介质的苯管道
2、毒性程度为高度危害介质管道(丙烯腈、光气、二硫化碳和氟化氢管道除外)
3、甲类、乙类可燃气体和甲A类液化烃、甲B类、乙B类可燃液体介质管道SHC
1、毒性程度为中度、轻度危害介质管道
2、乙B类、丙类可燃液体介质管道SHD设计温度低于-29℃的低温管道GB50235《工业金属管道工程施工及验收规范》适用于设计压力不大于42Mpa,设计温度不超过材料允许的使用温度的工业金属管道工程的施工及验收炼油装置中介质为__、不可燃(如风、蒸汽、水等)的管道按GB50235进行施工及验收炼油装置中公用的介质为水(如新鲜水、循环水、污水等)的管道按SH3533-95《石油化工给排水管道施工及验收规范》进行施工及验收
3、压力管道的竣工验收压力管道__后交付投用前,使用单位要参加管道的检查和验收管道竣工检查和的验收项目和要求如下
(1)、管道竣工文件的检查其主要包括设计竣工文件、采购文件和施工文件的检查三大部分1设计竣工文件的检查主要检查设计文件是否齐全、设计方案是否满足生产要求、设计内容是否有足够且可行的安全保护措施等内容设计竣工文件重点检查设计有无漏项(如阀门的操作性)、设计文件是否完整(设计的修改和变更)、安全保护措施有无符合法规要求(如灭火距离)等方面2采购竣工文件主要检查文件是否齐全、是否与设计文件相符,并核对采购变更文件(如代料)和产品随箱资料等是否齐全3施工竣工文件主要检查管道的__记录、焊接记录、无损检验记录、强度和密封试验记录、隔热和防腐记录、管道系统吹扫记录、安全阀和阀门检验记录、设计和采购变更记录、竣工图等
(2)现场检查现场检查可分为设计与施工漏项、未完工程、施工质量三方面的检查,有效检查是与竣工文件检查结合进行施工质量的检查内容主要有1管道及其元件的检查检查阀门有无装反、螺栓及垫片__是否正确、管道及组件的材质与压力等级有无与设计要求不符、波纹管膨胀节的__状态是否正确等2支吊架的检查检查支吊架的型式是否正确、__状态是否正确、支吊架的材料及规格是否正确、临时支吊架是否随意焊接和割除等3焊接方面的检查检查焊缝的外观质量是否超标(GB50236有详细规定)、支吊架焊缝是否合格(引起强度不够或积水腐蚀)等4隔热防腐方面的检查检查隔热厚度是否符合设计要求、隔热保护层是否严密、有无案设计或标准要求进行除锈、涂层厚度是否达到要求等
(3)关于管道氩弧焊焊接炼油装置有些重要管道__焊接时,需要采用氩弧焊打底来保证焊缝的质量,满足使用的要求下面给出需要采用氩弧焊根部焊接的管道(近供参考)1SHA级和SHD级管道;2内部清洁要求较高的管道;3重要机泵、关键机组进出口管道;4液态烃、液化气管道;5按疲劳设计的管道;6采用单面焊焊接的奥氏体不锈钢管道
八、压力管道的使用维护《压力管道安全管理和监察规定》第八条对压力管道使用单位的职责作了明确的规定公司《压力管道管理规定》详细制订了压力管道使用管理的内容下面就压力管道的日常使用管理要求作简要的介绍
1、制订压力管道管理制度公司制订《压力管道管理规定》
2、建立压力管道基础资料见“压力管道使用登记管理”
3、压力管道日常巡回检查使用单位(二级单位和生产车间)应建立压力管道巡回检查制度,巡回检查制度应包括操作人员的巡回检查和设备技术人员的巡回检查要求压力管道巡回检查着重从管道及其附件的严密性、管道的位移、管道的振动、管道的支吊架、管道的外部腐蚀等方面进行1管道及其严密性的检查这是我们日常巡回检查中最重视的检查内容,严密性检查一般通过人的视觉、听觉、嗅觉直接地予以确定管道及其附件发生泄漏时,应及时汇报处理2管道振动的检查管道的振动检查可通过手摸和耳听来确定,必要时使用振动测量仪测量振动值的大小,判定是否超标若振动偏大,还要检查管道管道的防振设施(如管卡、减振器等)是否损坏失效3管道位移的检查通过目视和测量检查,管线位移有无超过设计计算值或管道已于相邻管道相抵触等异常现象4支吊架的检查通过目视检查弹簧支吊架工作位置是否与设计不符、承重支架有无脱空、导向支架是否卡死或损坏、管托有无滑落
4、压力管道在线检验压力管道在线一年至少进行一次,在线检验的项目和内容《检规》有具体要求,在此暂不作讲解
九、压力管道定期检验压力管道定期检验管理主要执行国质检锅【2003】108号《在用工业管道定期检验规程》(以下简称《检规》)《检规》包括管道在线检验、全面检验的项目和内容、安全状况评级、安全保护装置检验等,并在附录中给出在线检验和全面检验报告书的具体格式
1、检验职责范围划分机动部负责压力管道检验的全面管理工作,__编制公司年度压力管道检验计划各二级单位及生产车间负责编制各单位的压力管道检验计划,负责__实施压力管道的在线验验工作设备中心负责__实施压力管道的全面检验工作
2、检验计划编制压力管道检验计划按照《检规》的要求编制,压力管道检验周期为在线检验每年至少一次,全面检验一般3~6年一次各二级单位及生产车间根据检验周期,列出到期管道检验计划,并提供管线单体图,交机动部专业审核
3、检验方案的编制(暂时)管线检验计划经机动部专业审核后,转交给设备研究检测中心,由锅检所根据检验计划编制详细的管道检验方案压力管道具体的检验方案主要依据《检规》和总公司《关于加强炼油装置腐蚀检查工作的管理规定》和公司
[2001]年17号文《关于加强公司工业管道安全管理的规定》并结合管道实际使用情况来编制在方案编制时各车间要主动提供装置压力管道在运行过程中出现的各种问题(如腐蚀穿孔、开裂、密封泄漏等),以保证压力管道检验方案具有针对性
4、压力管道检验主要项目
①射线检验(RT)射线检验是利用X射线或γ射线穿透金属,在正常和缺陷部位产生吸收差别,形成射线强度变化的潜影,再通过胶片感光形成缺陷的影象,从而检测出材料缺陷的一种无损检验方法射线检验广泛用于铸件和焊件的检测,能探测出零件内部和表面下的缺陷射线检验能检测出材料的裂纹、未焊透、气孔、夹渣、未熔合等缺陷,但对一些微小、不连续性的缺陷如夹杂物、白点、显微疏松、裂纹等难以检测出对在用压力管道来说,射线检验主要用来检测管道的对接焊缝射线检验对焊缝表面不作处理压力管道射线检验比例按《检规》的规定执行但对在使用中已出现(或可能出现)裂纹的__3级管道也要考虑安排RT检验一般射线检验部位应在整条管线上但要侧重以下部位机泵进出口管线、塔、反应器、换热器进出口管线,这些部位受到振动、应力作用影响,焊缝出现问题可能性大
②渗透探伤(PT)渗透探伤是发现固体以及非多孔性材料露出表面的不连续性的无损检验方法渗透探伤适合于检查各种材料的开口式缺陷,如表面裂纹、气孔、分层、折叠、缩孔、及类似的不连续性渗透探伤可用于铁磁性和非铁磁性材料的表面检查渗透探伤时零件表面的粗糙度影响渗透效果,因此,渗透探伤部位的表面需要进行适当处理,如打磨去除油漆、铁锈,平整表面对在用压力管道来说,它主要用于检测管道的角焊缝和需要检查的管件角焊缝渗透探伤的比例一般不要求,具体探伤部位及数量根据实际情况确定对在用压力管道,渗透探伤主要用来检查焊缝、管材因焊接、应力腐蚀、振动、蠕变损伤、疲劳损伤等原因可能产生的表面或开口裂纹等缺陷,如高温高压合金钢和不锈钢管线、重要机泵、反应器、塔、炉的进出口管线的接管角焊缝需要进行渗透探伤3硬度测定硬度是指材料抵抗外物压入的能力硬度测定有多种方法,其中现场常用的是用便携式硬度计测定布氏或维氏硬度工程上常用检查硬度的办法检验材料热处理的效果和焊接残余应力的存在程度如铬钼钢管线焊接时,由于含铬、钼元素等,增加了材料淬透性,焊缝及其热影响区容易出现淬硬马氏体__,容易引起冷裂纹,需进行热处理,并通过测定焊缝及热影响区硬度,以判定热处理效果在应力腐蚀敏感介质中(如湿硫化氢环境)使用的管道,通过对焊接接头的硬度测定,来检验焊缝热处理(消除焊接残余应力)效果,判定管道的应力腐蚀破裂倾向的大小焊缝硬度测定点的部位如图所示每个部位至少测三点,取三点的平均硬度值作为最终的硬度值
1、5—母材;
2、4—热影响区;3—焊缝图焊接接头硬度测定点4材质鉴定材质鉴定的主要方法是光谱分析材质鉴定的目的是检查发现不符合材料使用要求的管段、管件、管道附件,并进行更换处理,满足装置压力管道的用材要求,确保压力管道的安全运行由于设计、施工等方面的原因,炼油装置合金钢管线的用材比较混乱合金钢管线的材质鉴定按茂石化【2001】办字117号文《关于加强公司工业管道安全管理的规定》的要求执行,117号文规定合金钢管线在供应、__、投用要进行三次全面鉴定(即“三个100%”)
⑤测厚管线测厚分为临时测厚、定点测厚和全面测厚,全面测厚一般在装置停汽大修时进行总公司《关于加强炼油装置腐蚀检查工作的管理规定》、《__高含硫原油装置及管道测厚管理规定》对__高含硫原油管线测厚作了具体的规定在此不作介绍
5、压力管道焊缝缺陷在日常运行中,因管线焊缝缺陷造成的泄漏问题也不少,主要表现为砂眼、开裂、减薄穿孔等以下是炼油装置几起因焊缝缺陷造成的管线__12000年1月19日,焦化塔-1/
3、4挥发线总管第一个弯头后焊缝因未焊透而开裂泄漏,局部停工更换处理22002年8月25日,二重整立换出口弯头焊缝砂眼泄漏,粘补打卡处理;32002年7~8月,丙烷装置炉-1B出口弯头焊缝开裂,装置被迫停工处理42002年6月23日,北制氢反205入口不锈钢弯头(DN250)焊缝开裂,打卡注胶处理52002年初,新制氢大修后几天,因E2002出口倒淋线角焊缝砂眼泄漏,装置被迫停汽处理;压力管道检验过程中发现的缺陷如何处理和评定《检规》已作了具体要求现就焊缝存在缺陷性质和及管线腐蚀减薄评定作补充介绍
(1)焊缝缺陷的类型和危害焊缝缺陷类型很多按其在焊接接头的位置可分为内部缺陷和外部缺陷外部缺陷位于焊接接头的表面,用肉眼或低倍放大镜可看到,如焊缝尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑、表面气孔、表面裂纹内部缺陷位于焊接接头内部,这类缺陷需要用无损探伤方法或破坏性试验才能发现,如未焊透、气孔、夹渣、裂纹等在压力管道检验过程中,常见焊缝的缺陷有咬边、气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹等这些缺陷的危害性如下表缺陷类型缺陷释义缺陷危害咬边焊接时由于电弧将焊缝边缘熔化后没有得到熔覆金属的补充所留下的缺口消弱焊接接头的强度,造成局部应力集中,使焊缝受到破坏气孔焊接过程中由于焊缝金属中的气体未充分逸出而在其内部或表面形成的孔穴焊缝工作截__减少,降低焊接接头强度、塑性、致密性夹渣在焊缝金属内部或熔合线上的非金属夹杂物降低焊缝的强度和塑性,增加低温脆性,增加热烈纹和厚板层状撕裂的倾向未焊透母材与熔敷金属之间或熔敷金属局部未熔合的现象焊缝强度降低,容易引起裂纹未熔合 裂纹存在于焊缝或具体金属中的缝隙焊缝开裂泄漏失效,不允许存在
(2)焊缝缺陷检验焊缝检验的方法有表明质量检验、无损探伤检验、强度和严密性试验焊缝表明质量检验按设计文件或检验标准要规定一般采用目视、渗透或磁粉检验方法,检验项目包括表焊缝表面裂纹、气孔、夹渣、咬边、表面凹陷、表面加强高等焊缝内部质量检验应按相关设计文件合施工、定期检验标准的规定进行,检验方法主要有射线检验、超声波检验GB50236对各个检验项目标准作了具体规定,在此不再详述一般管道施工或检验等标准都规定,不同类(级)别的管道焊缝抽检比例不同SHS01005规定Ⅲ类管道焊缝抽检比例为5%,有专家通过概率统计方法研究,按5%抽检焊缝的结果能够反映这条管线的焊缝质量各行业标准对管道焊缝检验的规定(检验比例、检验质量标准等)不尽相同目前炼油装置在用工业管道的定期检验执行总公司《工业管道维护检修规程》,2003年6月《在用工业管道定期检验规程》颁布实施后,管道今后的检验将按此规定执行
(3)焊缝缺陷评定目前,焊缝缺陷主要按JB4730-94《压力容器无损检测》的规定评级JB4730根据缺陷的性质、大小等因素将焊缝缺陷分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级一般来说,新管道焊缝检验,Ⅲ、Ⅳ级片视为不合格在用工业管道焊缝评级则不同,一些管道已使用多年,原先__时质量标准不高,焊缝缺陷较多这些管道多年运行后进行定期检验肯定会有许多焊缝不合格,如果全部返修,无论是在生产上或经济上都是不现实的对于这些有缺陷的焊缝,一般根据“合乎使用”的原则来确定是否返修《检规》颁布后,对管道焊缝的缺陷安全评定作了具体规定《检规》对焊缝的安全评定不但考虑到了制造缺陷,且与管道的使用状态(如腐蚀趋势)结合起来,比较科学6.管道腐蚀减薄的评定石油化工装置压力管道腐蚀减薄问题较多管道减薄到何种程度需要更换是目前比较关心的问题国内外有关标准对压力管道腐蚀减薄评定有具体规定,一些科研机构和专家也对管道腐蚀减薄的评定进行了深入的研究以下就几个主要标准和评价方法作简单介绍,供参考
(1)、中石化《__高含硫原油装置设备及管道测厚管理规定》采用剩余寿命计算方法评判管道腐蚀减薄这种方法只适用于均匀腐蚀管道减薄的评定
(2)、《在用工业管道定期检验规程》第四十七条具体规定了管道局部减薄定级标准,并给出了不同级别(__
1、__
2、__3)局部减薄允许的最大深度这种评定方法是在多年研究基础上得出的,但在实际应用过程中有一定的难度,因为局部腐蚀减薄的最大环向长度和腐蚀速率难以精确确定
(3)、A__EB31G《确定腐蚀管线剩余强度的手册》采用了有效__法来评定局部减薄压力管道其评定公式如下L=
1.12B√Dt其中B=√((d/t)/(
1.1d/t-
0.15))2-1L-腐蚀区域的最大容许纵向长度,in(B31G附表给出)D-管子的公称外径,in;d—实测的腐蚀区域最大深度,in;t—管子的公称壁厚,inA__EB31G在工业上得到了广泛的应用,但它的评定方法偏向保守
(4)、国家质监局锅检中心于“九五”期间与有关科研单位合作对压力管道局部减薄缺陷的评定方法进行了深入的研究,通过三维结构塑性极限分析的数值计算、含局部减薄压力管道塑性极限载荷的数值分析和实验研究,给出了含局部减薄缺陷管道的失效评定图(曲线)(比较复杂)
十、压力管道应用标准体系压力管道的管理离不开管道技术标准和规范的支持,目前国内的压力管道还没有建立起一套统一完善的标准管理体系__石化工程公司管道设计专家岳进才提出了建立国内压力管道管理体系的设想,详见下表(表-1)压力管道标准管理体系第一层次文件第二层次文件第三层次文件第四层次文件法规技术规程设计标准应用、制造、材料、检验等标准监察规定工业管道技术规程工业管道设计规范应用标准管子、法兰、管件、螺纹、垫片、紧固件、阀门等;设计认证办法公用管道技术规程公用管道设计规范制造标准管子、管件、锻件、铸件、垫片、紧固件等制造认证办法长输管道技术规程长输管道设计规范材料标准板材、棒材、型材、焊材、保温、保冷、防腐等施工__认证办法动力管道技术规程动力管道设计规范检验标准射线、超声波、液体渗透、磁粉、涡流、机械性能等评审员资格核能管道技术规程核能管道设计规范相关标准质量控制、基础标准等近两年来,国家质量监督检验检疫总局为在国内建立统一规范的压力管道管理体系,先后制订颁布了一些压力管道的管理标准和规范,如下表-2文号文件涉及的标准名称颁布日期实施日期颁布实施单位劳部发【1996】140号压力管道安全管理与监察规定1996年4月24日1996年7月1日劳动部质技监局锅发【2000】99号压力管道__单位资格认可实施细则2000年6月8日2000年6月8日国家质量技术监督局国质检锅【2002】235号压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则2002年8月14日2003年1月1日国家质量监督检验检疫总局国质检锅【2003】108号在用工业管道定期检验规程2003年4月17日2003年6月1日国家质量监督检验检疫总局国质检锅【2003】213号压力管道使用登记管理规则2003年7月17日2003年10月1日国家质量监督检验检疫总局压力管道及其组件标准包括管子系列标准、管件系列标准、法兰及其连接件系列标准、阀门标准等,它们之间相互衔接、相互配合,从而确定了管道及其元件的基本参数在这些标准中,管子标准和法兰标准具有代表性,下面以管子标准和法兰标准为主介绍压力管道主要应用标准
1、炼油装置压力管道及其组件应用标准目前,在炼油装置压力管道及其组件应用的标准体系大致可分为三类1上十世纪九十年代中期之前由国内设计单位设计建成的一些装置,如
一、
二、三蒸馏、
一、
二、三催化装置等,其管子、法兰等标准主要采用的是原机械工业部于1959年颁布实施的机械行业标准(JB74~90)2__世纪九十年代中期之后由国内设计院设计建成的一些装置,如联合一的四蒸馏、联合二的渣油、制氢、柴油加氢装置、联合三的硫磺回收、MTBE等装置等,其管路、法兰等标准采用的是石化行业标准(如SH
3405、SH3406等)进口部分管道采用美国国家标准(ANSI)3__世纪八十年代初全套引进的加氢裂化装置,以及联合二渣油加氢装置从国外进口的管路及其元件,其管子、法兰等标准采用了美国标准(ANSI、和__工业标准(JIS)
2、国际上常用的法兰标准体系国际上(包括国内)管法兰标准主要有两大体系,即欧洲体系(以DIN标准为代表)和美洲体系(以美国A__EB
16.
5、B
16.47标准为代表)同一体系内,各国的管法兰标准基本上是可以互相配用的(指连接尺寸和密封面尺寸),两种不同体系的法兰是不能互相配用的两种体系的国内外标准号详见《压力容器安全技术监察规程》123页欧洲体系的法兰是以200℃作为计算基准温度,压力等级分为PN
0.
1、PN
0.
25、PN
0.
6、PN
1.
0、PN
1.
6、PN
2.
5、PN
4.
0、PN
6.
3、PN
10.
0、PN
16.
0、PN
25.
0、PN
40.0;美洲体系的法兰是以450℃(对150Lb级则是300℃)作为计算基准温度,压力等级分为PN
2.0(150Lb)、PN
5.0(300Lb)、PN
6.8(400Lb)、PN
10.0(600Lb)、PN
15.0(900Lb)、PN
25.0(1500Lb)、PN
42.0(2500Lb)美洲体系的法兰标准代表是美国国家标准ANSIB
16.5《钢制管法兰及法兰管件》我国石化行业法兰应用标准(SH3406)等效采用了ANSIB
16.5和API605标准,属于“美式法兰”SH3406在结构尺寸和密封面型式上与ANSIB
16.5和API605有很好的互换性,因此它能与ANSI、API、MSS等标准的管道元件(包括阀门)配套使用但是SH3406采用了我国材料标准而不是美国材料标准(ASTM),故二者的温度-压力表有少许偏差,在互换使用要注意区别SH3406标准的公称直径范围为DN15~1500mm,其压力等级、法兰型式、密封面型式如下表标准公称压力等级法兰型式密封面型式DN≤600DN≥650DN≤600DN≥650SH3406PN
1.
0、PN
2.0CL
150、PN
5.0CL
300、PN
6.8CL
400、PN
10.0CL
600、PN
15.0CL
900、PN
25.0CL
1500、PN
42.0CL2500对焊、平焊、承插焊、松套、螺纹对焊凸台面、榫槽面、环槽面、凹凸面、全平面凸台面石化行业应用标准体系__包含了十项基本标准,除管子和法兰标准外,还包括对焊无缝管件、钢板制对焊管件、锻制承插焊管件、非金属垫片、缠绕式垫片、金属环垫片、螺栓/螺母等标准,它们都等效采用了ANSI标准具体各项标准系列见《工艺管道__设计手册》(第1~4册)
3、国际上常用的管子系列标准国际上管子尺寸分为两个系列,习惯上称为“大外径”系列和“小外径”系列其含义是指在相同管道公称通径的条件下,管道附件(如阀门、法兰、管件等)所选用的管子外径尺寸的的大小国际上“大外径系列”管子标准的代表是美国国家标准标准(ANSIB
36.
10、ANSIB
36.19),其公称直径范围为DN6~2000mm我国的石化行业标准(SH)应用标准体系的管子尺寸系列标准(SH3405)基本上属于“大外径系列”当公称直径DN≤1100mm时,它能与ANSIB
36.10/
36.19管子标准配套使用,SH3405标准的直径范围和壁厚分级包括四部分,如下表SH3405标准的直径范围和壁厚分级公称直径范围mm壁厚分级奥氏体不锈钢无缝钢管10~400Sch5s、Sch10s、Sch20s、Sch40s、Sch80s碳钢、合金钢无缝钢管10~600Sch
20、Sch
30、Sch
40、Sch
60、Sch
80、Sch
100、Sch
120、Sch
140、Sch
160、XXS奥氏体不锈钢焊接钢管80~
10002.0mm~12mm碳钢、合金钢焊接钢管150~
20004.0~18mm
4、国内法兰应用标准体系目前国内最常用的法兰标准机械行业法兰标准JB/T74~JB/T90,其属于于欧洲标准体系,公称直径范围为DN15~1600mm,JB标准法兰的公称压力等级、法兰及密封面型式如下表标准公称压力等级法兰型式密封面型式JB/T74~JB/T90PN
0.
25、PN
0.
6、PN
1.
0、PN
1.
6、PN
2.
5、PN
4.
0、PN
6.
3、PN
10.
0、PN
16.
0、PN
20.0整体、板式平焊、对焊、平焊环板式松套、对焊环板式松套、翻边板式松套和法兰盖平面、凸面、榫槽面、环连接面、凹凸面JB标准没有相应的管件标准,体系很不完善,需要GB体系的一些标准支持,且有些不能很好匹配中国国家应用标准体系的法兰标准GB9112~GB9123-88包括了“欧式法兰”和“美式法兰”两个体系GB法兰的公称压力有两个系列其一是以PN
0.
25、PN
0.
6、PN
1.
0、PN
1.
6、PN
2.
5、PN
4.0共6个等级组成的Ⅰ系列,属于“欧式法兰”;其二是以PN
2.
0、PN
5.
0、PN
10.
0、PN
15.
0、PN
25.
0、PN
42.0共6个等级组成的Ⅱ系列,属于“美式法兰”法兰结构型式有整体式、螺纹、对焊、带颈平焊、带颈承插焊、平焊松套环板式、对焊环松套板式、板式翻边松套和法兰盖共9种密封面型式有全平面、凸台面、榫槽面、环槽面和凹凸面共5种GB法兰在石化装置应用较少
5、国内管子应用标准体系机械行业应用标准体系(JB)中没有相应的管子尺寸系列标准,其接管尺寸由管法兰的接管外径进行定义,属于典型的“小外径系列”中国国家管子标准GB17395给出了管子尺寸系列标准,属于“大外径系列”,但GB接管外径尺寸与ANSI标准在DN>1000mm的情况下是不一致的
6、各种标准之间的配套使用和互换性由以上介绍可见,目前国内在用的压力管道应用标准是比较多的,而且各标准体系之间有些是不能配套使用的,有些虽然基本能配套使用但还有个别问题应注意下表给出几种常用的标准体系中各项组成标准常用压力管道应用标准体系配伍表 大外径系列小外径系列SH标准体系GB标准体系ANSI标准体系JB标准体系HG标准体系一般管道SH3405GB17395ANSIB
36.10
②HG20553长输管道 GB/T
9711.1API5L 管件SH3408GB12459
①ANSIB
16.9GB12459
②HG/T21634SH3409GB/T13401
①ANSIB
16.11GB/T13401
②HG/T21635SH3410GB/T14383
①ANSIB
16.28GB/T14383
②HG/T21631GB/T14626GB/T14626 HG/T21632法兰SH3406GB9112~GB9131ANSIB
16.5JB/T74~86HG20592~HG20605垫片SH3401GB
4622.1~2ANSIB
16.20JB/T87HG20606~HG20612SH3402ANSIB
16.21JB/T88SH3403 JB/T__SH3407 JB/T90紧固件SH3404GB5780~GB5782ANSIB
18.
2.1GB5780~GB5782HG20613~HG20614GB41ANSIB
18.
2.2GB41GB6170 GB6170阀门API600GB12232~GB12247
③API600JB系列
④JB系列
④API602API602API603API603API608API608API609API609API594API594上述各标准体系之间并不是完全配合,在应用是应注意压力-温度等级之间、材料引用等方面的不同
7、常用钢管制造标准石油化工装置无缝钢管(DN15~DN600)应用最多常用的无缝钢管标准有GB/T
8163、GB
9948、GB
6479、GB
5310、GB3087五种标准GB/T8163《输送流体用无缝钢管》规格范围为DN6~DN600,壁厚
0.25~
75.0mm,材料牌号有
10、
20、09MnV、16Mn共4种GB9948《石油裂化用无缝钢管》规格范围为DN6~DN250,壁厚
1.0~
20.0mm,材料牌号有
10、
20、12CrMo、15CrMo、1Cr2Mo、Cr5Mo从检查试验角度看,GB/T8163的检验要求没有GB9948的要求严格从制造角度看,GB/T8163钢管多采用平炉和转炉冶炼,其杂质成分和内部缺陷相对较多GB9948多采用电炉冶炼,其杂质成分和内部缺陷相对较少,材料质量较好从使用角度看,一般GB/T8163标准的钢管适用于设计温度小于350℃、压力低于
10.0MPa的油品、油气和公用介质条件下当设计温度超过350℃或设计压力大于
10.0MPa时,宜选用GB9948对于在临氢条件下或有应力腐蚀倾向环境中使用的管道,宜选用GB
99488、管子表号的释义炼油新区的四蒸馏、渣油加氢、制氢等装置管道在设计采用管子表号(Sch)表示壁厚以管子表号表示壁厚是1938年茂名国国家标准ANSIB
36.10《焊接和无缝钢管》标准所规定的管子表号是在设计压力与设计温度下材料的许用应力的比值乘以1000并经圆整后的数值,即Sch=(P/[σ]t)×1000式中P-设计压力,MPa;[σ]t—设计温度下材料的许用应力,MPa管子表号并不是壁厚,是壁厚系列同一管子表号的实际壁厚随管子直径不同而变化不同管子表号的管壁厚度,在美国和__是应用计算承受内压薄壁管厚度的Barlow公式计算并考虑了腐蚀裕量及壁厚负偏差-
12.5%之后确定的,计算壁厚经圆整后才是实际的壁厚t=D0P/2St=[D0P/(2(1-
0.125)×S)]+
2.54式中t—管壁厚度,mm;D0-管子外径,mm;P-设计压力,kg/cm2;S—设计温度下的材料许用应力,kg/cm2如果已知钢管壁厚的管子表号,也可算出该钢管所能适应的设计压力P=Sch×[σ]t)/1000ANSI和石化标准常用的管子表号有Sch5S、Sch10S、Sch
10、Sch
20、Sch
30、Sch40S、STD、Sch
40、Sch
60、Sch80S、XS、Sch
80、Sch
100、Sch
120、Sch140S、Sch
160、XXS具体各种管子表号对应的管子壁厚请查阅《工艺管道__设计手册》
十一、压力管道常见故障及预防措施炼油装置压力管道使用条件复杂,且介质大多有毒、可燃、具有腐蚀性近几年来,压力管道在运行中出现不少故障,主要表现为腐蚀减薄穿孔、开裂、、法兰泄漏、振动等方面,下面就常见的管道故障进行简单的分析
(一)高温硫腐蚀随着__高含硫原油数量的增加,管线高温硫腐蚀问题日益突出高温硫腐蚀造成的后果危害性较大,所以它是炼油装置压力管道使用管理的最大安全隐患
1、主要事例近几年炼油装置因高温硫腐蚀造成管线减薄穿孔的主要__和事故有11998年6月22日焦化装置泵-4出口大小头腐蚀穿孔泄漏着火;22000年2月18日三蒸馏换13/1CD渣油入口管腐蚀减薄穿孔;32000年5月8日焦化装置分馏塔蒸塔蒸汽阀后短管腐蚀穿孔泄漏着火;42000年6月16日焦化装置辐射室进料前大小头腐蚀穿孔泄漏着火;52000年8月2日三蒸馏渣油减四跨线腐蚀减薄穿孔泄漏着火
2、腐蚀主要部位炼油装置受高温硫腐蚀的部位主要是
一、二次__装置高温重油部位,具体是蒸馏装置三塔底线、各塔侧线、转油线等高温部位;焦化装置的原料油、蜡油、拿油、柴油等高温部位管线;催化装置油浆、回炼油系统管线;加氢裂化装置分馏塔底系统高温管线;渣油加氢装置分馏塔底系统高温管线
3、高温硫腐蚀介质来源高温硫的腐蚀介质主要是原油及其在__中产生的活性硫原油中的活性硫组分包括元素硫、硫化氢、硫醇、烷基或烷基硫醚、二硫醚等,元素硫、硫化氢和低级硫醇能直接与金属腐蚀反应产生腐蚀在二次__过程中原油中的有机硫化物如高级硫醇、多硫化物、硫醚等能分解成活性较强的一些硫化物如硫化氢、低级硫醇,这些产物在高温时又与金属发生反应产生腐蚀有机硫化物受热分解的程度与受热的温度和硫化物本身的热稳定性有关
4、高温硫腐蚀过程高温硫腐蚀实质上是以硫化氢为主的活性硫的腐蚀实际的腐蚀率与活性硫含量及介质温度等因素有关温度在375~425℃时,活性硫的腐蚀性最强主要反应式如下Fe+H2S→FeS+H2H2S→S+H2(350~400℃)RCH2CH2SH+Fe→RCH=CH2+FeS+H2生成的硫化铁膜能减缓腐蚀反应速度,但在流速高的部位如弯头、大小头、三通等,硫化铁膜保护不到,腐蚀速率会更大一些
5、预防与检测除了在工艺上采取原油混炼或脱硫工艺来降低硫含量减轻高温硫腐蚀外,防止高温硫腐蚀事故的主要措施是加强监测,并在腐蚀严重的高温部位选用抗腐蚀性较好的中高含Cr合金钢,如Cr5Mo和不锈钢,目前高温硫腐蚀选材主要依据Mcconomy曲线高温硫腐蚀部位的监测《规定》已作了详细的要求需要注意的是,弯头、三通、大小头等管件受高温硫腐蚀具体部位与介质的流态有很大关系,有关流态方面的影响还有待研究
(二)高温H2+H2S腐蚀
1、主要事例2003年4月19日,渣油加氢分馏炉(F201)对流炉管腐蚀穿孔着火
2、主要腐蚀部位高温H2+H2S腐蚀主要出现在加氢处理(加氢精制、加氢裂化、加氢脱硫装置)中进料、反应系统管道腐蚀事例2003年4月19日渣油加氢分馏炉(F201)对流炉管腐蚀穿孔、辐射炉管腐蚀严重减薄
3、腐蚀形态和过程高温H2+H2S腐蚀形态主要表现未均匀腐蚀、氢鼓泡及氢腐蚀这种腐蚀要比单独的氢和单独的硫化氢腐蚀严重,因为氢和硫化氢的腐蚀是相互促进的,氢腐蚀使金属失去了碳,游离出来的铁与硫化氢的腐蚀更快影响高温H2+H2S腐蚀的因素有介质温度、氢分压、H2S浓度和时间等当H2S浓度在1%(体积比)以下时,腐蚀速度随H2S浓度的增加而增加,当H2S浓度大于1%时,腐蚀速度变化不大;当介质温度低于260℃(加氢裂化、渣油加氢循环氢部分)几乎无硫化氢腐蚀,而只有氢损伤(氢致开裂、氢鼓泡等),氢损伤型式与介质温度和管材有关当温度在315℃~480℃时,温度是影响腐蚀速度的主要因素,腐蚀速度随温度的升高而急剧增加,温度每增加55℃,腐蚀速度会增加近两倍高温H2+H2S腐蚀反应式如下氢腐蚀Fe3C+4H2→3Fe+4CH4当生成的甲烷气体无法外逸时,就会积聚在晶界或其它杂物周围,形成高达几千大气压的局部压力,不仅使钢的表层和里层碳化,甚至产生严重的鼓泡开裂纯铁素体中的固溶碳与钢中溶解的氢反应也能生成甲烷C+4[H]→CH4同时引起渗碳体的分解Fe3C→3Fe+CFe+H2S→FeS+H2(腐蚀相互促进、加剧)
4、预防与监测
(1)选用耐腐蚀材料《__高含硫原油部分装置在用设备及管道选材指导意见》给出了高温H2+H2S腐蚀选材曲线,即Couper曲线一般高压临氢反应系统管线选用不锈钢管线,其在停工过程中可能会产生连多硫酸腐蚀开裂,美国NA__标准制订防止不锈钢连多硫酸开裂的规定
(2)加强监测根据高温H2+H2S腐蚀的特点,对有可能产生腐蚀的管线进行定期测厚,检查减薄状况在停工状态通过无损检测如焊缝的射线探伤、管段的超声波探伤、硬度来检测焊缝和管道有无发生氢损伤
(3)提高管道焊接质量管道施工过程中,焊缝中易形成气孔、夹渣等缺陷,在氢腐蚀环境中,气孔夹渣部位易积聚腐蚀产生的甲烷气体,使气孔、夹渣缺陷扩展为裂纹或鼓泡开裂
(三)低温硫化氢腐蚀所谓低温部位,一般是指温度低于230℃且有液体存水存在的部位炼油装置低温硫化氢腐蚀类型很多,主要有蒸馏塔顶的HCL+H2S+H2O腐蚀环境、催化裂化吸收解吸系统的HCN+H2S+H2O腐蚀环境、脱硫装置酸性水和酸性气系统的CO2+H2S+H2O腐蚀环境、脱硫装置富液系统的RNH3+CO2+H2S+H2O腐蚀环境等
1、主要腐蚀事例12001年9月28日,二催化容302泄压管腐蚀减薄穿孔泄漏,将罐切出,更换管线(HCN+H2S+H2O);2联合三两套溶剂回收系统贫富液管线多次腐蚀减薄且开裂穿孔(RNH3+CO2+H2S+H2O)32001年12月10日,二加氢E304/
3、4管程出口管线腐蚀减薄穿孔;42002年9月23日三蒸馏常压炉瓦斯控制阀后法兰焊缝热影响区开裂泄漏;52001年?月?日,渣油加氢冷高分大小头开裂;62003年10月4日三加氢循环氢汽提塔(T1101)挥发线注水点部位腐蚀减薄穿孔;72003年12月17日三蒸馏常顶挥发线放空管腐蚀减薄穿孔
1、腐蚀形态、影响因素及监测预防措施蒸馏塔顶的HCL+H2S+H2O腐蚀为电化学腐蚀,表现为均匀腐蚀、点蚀和应力腐蚀开裂主要影响因素有氯离子浓度、PH值和硫化氢含量一般采用工艺防腐措施(三注工艺)在选材上若能控制好指标,可选用碳钢材料若单从选材上解决防腐问题,可选用双相不锈钢和蒙乃尔合金,不能选用奥氏体不锈钢,因有浓度很高的氯离子存在催化裂化吸收解吸系统的HCN+H2S+H2O的腐蚀形态对碳钢为均匀减薄、氢鼓泡和硫化物应力腐蚀开裂,对奥氏体不锈钢则为硫化物应力腐蚀开裂一般采取以工艺防腐为主、材料防腐为副的防腐原则工艺防腐蚀是用水洗法或注有机缓蚀剂来控制CN-的浓度(小于500ppm),消除___的腐蚀作用脱硫装置酸性水和酸性气系统的CO2+H2S+H2O腐蚀形态对碳钢为均匀减薄、氢鼓泡和焊缝应力腐蚀开裂,对0Cr
13、奥氏体不锈钢和低合金钢则为硫化物应力腐蚀开裂防腐措施是采用碳钢材料,并进行焊后热处理,控制焊缝硬度不超过HB200脱硫装置富液系统的RNH3+CO2+H2S+H2O腐蚀形态对碳钢为均匀减薄、氢鼓泡和焊缝应力腐蚀开裂,对0Cr
13、奥氏体不锈钢和低合金钢则为硫化物应力腐蚀开裂防腐措施为,温度高于90℃部位采用碳钢并进行焊后热处理,控制焊缝硬度HB200湿硫化氢产生腐蚀的基本条件是水的存在,而硫化氢的活性随着温度的升高而增强,因此,在气相变为液相的相变部位腐蚀最为严重,这可从历次的设备管线检查监测中证实美国NA__RP0296提出了炼油厂湿硫化氢环境中腐蚀开裂的检查、修复和减轻的指导准则
(四)振动管线振动往往不被人们重视,但其产生的后果危害性较大
1、主要事例11999年4月11日和2002年3月26日气柜压缩机出口总管两次因振动大,导致焊缝开裂,最长裂纹达130mm22001年8月14日加氢裂化F104出口管因管托松动而振动大;32002年3月21日,加氢裂化放火炬线因装置7巴放空产生液击导致管线左右振动,使周边多条受挤压变形42002年10月23日,轻质真空机(1#~6#)出口总管因支撑设置不当振动
2、管道振动产生的类型和控制措施管线振动的类型主要有往__压缩机和往复泵的进出口管道在介质压力波动作用下引起的波动、两相流动介质引起的管道振动、风或地震引起的管道振动、介质冲击造成的振动等1因压缩机活塞等运动部件的不平衡力和不平衡转矩作用而引起管道的振动在工程上消除或减轻此类振动的方法是从机器本身设计和加大机器基础质量来控制,如在压缩机曲轴臂上加平衡锤,消除不平衡转矩;活塞采用双作用对称布置,使惯性力平衡;加大机器基础质量(至少是机器的5倍)来降低振幅等2因往__压缩机的间歇性吸气和排气,进出口管路中气体压力和速度也呈间歇性变化,形成气流脉动,从而造成管道振动工程上降低此种振动的方法有在压缩机出口处设置孔板使管道产生局部瞬时高压,降低压力不均匀度来降低振动(孔板孔径比
0.43~05厚2~5mm,内径锐利棱角);增设缓冲罐减小压力不均匀度来降低振动缓冲罐的设置有以下几点要求位置尽量靠近气缸、合适的体积(大于10倍活塞行程容积且不小于
0.028m3)、出入口管口位置设置合理3因气流脉动引起管道的共振工程上通过设计振动计算,求解出管道的固有频率,核算与气流脉动引起的激发频率关系,确定是否发生共振,如果发生共振,则修改管道的结构,如增加支撑的数量,改变支撑的型式,采用固定支架、防振管卡、减振器等
十二、阀门
1、阀门的类型阀门是压力管道中的重要组成元件之一,起到启闭、节流和保障管道及设备的安全运行的作用工程上阀门的种类较多,常用的阀门有闸阀、截止阀、止回阀、球阀、蝶阀、安全阀、调节阀、疏水阀等在石油化工装置,闸阀、截止阀、止回阀是应用最多的阀门,约占阀门总量的80%左右
2、阀门型号标识国内阀门的型号有统一的标识目前,炼油装置阀门型号标识可分为以下四大类
(1)按国内标准制造的阀门一般按机械工业部标准JB308-75《阀门型号编制方法》来编制阀门型号(详见《工艺管道__设计手册》)JB308阀门型号编制适用于工业管道用闸阀、截止阀、球阀、止回阀、安全阀、减压阀、蝶阀、疏水阀、节流阀、隔膜阀、旋塞阀这种编制方法在我公司多数炼油装置上都有应用阀门型号举例Z41H-25DN200
(2)按国外标准主要是API标准生产的阀门,在国内没有统一的阀门型号编制方法,一般工程公司或设计单位会给出自己制定一套的阀门型号编制方法,如联合二渣油加氢装置、加氢裂化装置,设计单位洛阳石化工程公司和__挥发油公司分别给出了阀门代号编制方法,因其使用的局限性,在此不作介绍,具体请查阅装置的管道设计文件也有一些设计部门直接引用国内阀门制造厂的阀门代号编制方法,如四蒸馏、航煤加氢、硫磺回收等装置,茂名设计院采用了以核工业部苏州阀门厂制订的型号编制方法目前,国内一些阀门制造厂也以这种方法标识供货这种阀门的压力等级采用了“磅”级,可与石化标准压力等级通用核工业部苏州阀门厂阀门型号编制方法如下(部分)1 2 3 4 5 61 —阀门类型Z-闸阀;J-直通截止阀,JA-角式截止阀,JY-Y型截止阀,JP-直通式自紧密封阀盖的截止阀;H-旋启式止回阀,D-蝶形止回阀,PH-立式法兰升降式止回阀,PD—对夹升降式止回阀Q-球阀,DG-夹套式球阀,QT-T型三通球阀D-蝶阀,DP-三偏心蝶阀2 阀门结构型式螺栓连接阀盖、外螺纹支架式略,压力自紧密封阀盖用“P”表示3 压力等级1-150Lb,3-300Lb,6-600Lb,9-900Lb,15-1500Lb,25-2500Lb4 设计标准和连接方式ANSI A表示凸台法兰(RF)连接,R表示环连接法兰(RJ)连接,W表示对焊(BW)连接;MSS M表示凸台法兰(RF)连接;JIS K表示凸台法兰(RF)连接5 内件材料(阀座/阀板材料)阀体材料为WCB、WC6,WC9时,内件材料代号如下表212223242913Cr/13CrSTL/STL13Cr/STLMonel/Monel304/304阀体材料为不锈钢时,内件材料代号如下表2567431STL/STL18-8/STL18-8/18-8H.C/H.CMonel/Monel20号/20号13Cr含Cr13%的铬不锈钢;STL司太立硬质合金;H.C哈氏C合金;Monel蒙乃尔合金;20号ASTMCN7M(20号合金)和B4626阀体材料C—WCB;H—WC6;V—WC9;P—CF8;R—CF8M;S—CF3;L—CF3M;M—Monel;N—CN7M.举例阀门型号Z1A23C表示闸阀、压力等级为150磅、两端为凸台面法兰连接方式、内件(密封面)材料为13Cr/STL、碳钢(WCB)阀体
3、阀门的质量要求
(1)、内漏阀门是否内漏和内漏大小是反映阀门质量的主要技术指标,一般石油化工装置,介质大都是可燃、易爆、有毒介质,对介质的泄漏要求严格阀门内漏国内外有关标准都有具体规定,常用评判阀门的标准Z__
16006、GB/T13927和API598Z__16006《阀门的试验与检验》规定了阀门压力和密封试验的压力、保压时间、泄漏检验方法和允许的泄漏量,详细规定请参阅该标准国内阀门制造时一般执行Z__16006标准美国石油学会标准API596《阀门的检查与试验》对阀门的密封试验要求作了详细的规定API598对阀门泄漏的规定如下表阀门密封试验的最大允许泄漏率阀门规格NPS闸阀及球阀(单位/分a)旋塞阀(单位/分a)所有弹性密封阀门(单位/分a)金属密封截止阀及蝶阀(单位/分a)金属密封止回阀液体试验气体试验≤20b0b0b注C注d注e21/2~612120b注C注d注e8~1220200b注C注d注e≥1428280b注C注d注e*a:若试验介质为液体单位为1滴约1/480盎司或1/16立方厘米若试验介质为气体,单位为1个气泡b在规定的最短试验持续时间内为零泄漏c金属-金属密封截止阀及蝶阀的允许泄漏率应根据买方与生产厂的共同商定而确定d最大允许泄漏率应为每英寸公称通径每分钟
0.18立方英寸3立方厘米e最大允许泄漏率应为每英寸公称通径每小时
1.5标准立方英尺
0.042立方米气体
(2)、外漏阀门外漏是指通过阀杆填料和阀盖垫片处的介质外泄漏国内还没有标准具体规定阀门的外漏要求,一般阀门外漏视生产的具体情况而定美国环保局规定阀门外漏的标准是不超过500ppm
(3)材料质量材料质量是衡量阀门强度可靠性和使用寿命的一个重要指标国家标准和ASTM标准都具体规定了阀门的材料制造要求,但要求偏低为了保证阀门材料在使用条件下符合要求,对一些使用条件苛刻(如高温高压、介质腐蚀性强等)的阀门,都会在订货时增加附加项目,如选材要求、无损检验等
4、阀门型式及组件的选用选用阀门的型式主要与应用环境要求相关,一般情况下阀门的型式按以下原则选用
1、一般开关情况下应首选闸阀DN≤40的闸阀宜采用明杆支架式楔式刚性闸板结构型式,DN≥50选用明杆支架式楔式弹性闸板型式
2、对要求有一定调节作用的开关场合(如调节阀副线)和输送液化石油气、液态烃介质部位,宜选用截止阀
3、止回阀的作用是防止介质倒流DN≤40mm时宜选用升降式止回阀(水平__),DN=50~400mm时宜选用旋启式止回阀(不允许装在介质由上到下的垂直管道上)
4、球阀可在下列条件下代替闸阀使用设计压力小于
1.0MPa,设计温度小于100℃,介质为工业水,压缩空气介质时,可选用非金属密封副球阀;设计压力小于
2.0MPa,设计温度小于300℃,介质为油品、油气时,应选用金属密封副球阀;设计压力小于
4.0MPa,设计温度小于425℃,介质为饱和水或过热蒸汽时,应选用金属密封副球阀当非金属密封副球阀用于可燃、有毒介质部位,应具有防火、防静电结构要求
5、蝶阀可在下列条件下代替闸阀使用设计压力小于
1.0MPa,设计温度小于100℃,DN400~DN2000,介质为工业水或压缩空气介质时,应选用双偏或三偏心非金属密封副蝶阀;设计压力小于
1.0MPa,设计温度小于300℃,介质为油气时,应选用双偏或三偏心金属密封副蝶阀一些设计较好的三偏心金属密封蝶阀,可在更高的操作条件下使用,如催化烟气系统高温蝶阀、制氢PSA程控蝶阀等
6、阀杆填料的选用介质为水、风、汽等管道上使用的阀门,阀杆填料选用柔性石墨编织填料除此之外,可采用柔性石墨编织填料加石墨环间隔装填机构,在一些高温高压条件下使用的阀门,柔性石墨编织填料需夹不锈钢丝以增加填料强度
7、阀盖垫片的选用除铸铁阀门阀盖垫片选用石棉垫片外,一般阀门阀盖垫片选用缠绕垫片,高温高压阀盖选用石墨不锈钢缠绕垫片
8、阀门操作型式的选择一般情况下,阀门均采用手动操作在较高压力和较大直径下,采用手动操作因扭矩过大而比较费力,应采用齿轮传动或电动、气动操作以下是不同阀门考虑齿轮传动的条件(供参考) 公称压力MPa公称直径mm闸阀≤
5.0≥400=
10.0≥300=
25.0≥200=
42.0≥125截止阀=25~
42.0≥100蝶阀任意≥150球阀任意≥250。