探究空分装置压力管道检验及安全评价

探究空分装置压力管道检验及安全评价

詹峰1,成仲华1,吴童辉1,姜利云2

1华友新能源科技（衢州）有限公司

2浙江巨化检安石化工程有限公司

摘要：压力管道在安装使用一定时间后，都会出现相应的金属疲劳性材质损耗问题。空分装置运行特点是长周期稳定运行，因此空分装置压力管道的安全管理尤为重要。本文对空分装置压力管道检验及安全评价工作进行描述探究。

关键词：压力管道；检验；安全评价

基于压力管道的使用范围，多数都使用于易燃、易爆、具有高强度腐蚀性等介质的传输承压管道。工业压力管道按其危害程度和安全等级划分为GC1级、GC2级两种；法定全面安全定检周期为3-9年。

针对空分装置长周期运行特点，在法定全面安全定检之前，如何确保压力管道安全稳定运行。现结合空分装置运行特点，对压力管道的安全管理有针对性的进行检验和安全评价,是对空分装置压力管道长周期安全稳定运行非常可靠的方法。

1 压力管道的检验

1.1宏观的检验

每月设备管理人员定期对空分装置压力管道进行宏观检验，并做好相应记录。压力管道外观检验内容：
（1）泄露检查
　　主要检查管子及其他组成件泄漏情况。
　 （2）绝热层、防腐层检查
　　主要检查管道绝热层有无破损、脱落、跑冷等情况；防腐层是否完好。
　 （3）振动检查
　　主要检查管道有无异常振动情况。
   （4）位置与变形检查
　　 1）管道位置是否符合安全技术规范和现行国家标准的要求；
　　 2）管道与管道、管道与相邻设备之间有无相互碰撞及摩擦情况；
　　 3）管道是否存在挠曲、下沉以及异常变形等。
　　(5)支吊架检查
　　 1）支吊架是否脱落、变形、腐蚀损坏或焊接接头开裂；
　   2）支架与管道接触处有无积水现象；
　　 3）恒力弹簧支吊架转体位移指示是否越限；
　　 4）变力弹簧支吊架是否异常变形、偏斜或失载；
　　 5）刚性支吊架状态是否异常；
　　 6）吊杆及连接配件是否损坏或异常；
　　 7）转导向支架间隙是否合适，有无卡涩现象；
　　 8）阻尼器、减振器位移是否异常，液压阻尼器液位是否正常；
　　 9）承载结构与支撑辅助钢结构是否明显变形，主要受力焊接接头是否有宏观裂纹。
　　(6)阀门检查
　　 1）阀门表面是否存在腐蚀现象；
　　 2）阀体表面是否有裂纹、严重缩孔等缺陷；
　　 3）阀门连接螺栓是否松动；
　　 4）阀门操作是否灵活。
　　(7)法兰检查
　　 1）法兰是否偏口，紧固件是否齐全并符合要求，有无松动和腐蚀现象；
　　 2） 法兰面是否发生异常翘曲、变形。
　　（8）膨胀节检查
　　 1）波纹管膨胀节表面有无划痕、凹痕、腐蚀穿孔、开裂等现象；
　　 2）波纹管波间距是否正常、有无失稳现象；
　　 3）铰链型膨胀节的铰链、销轴有无变形、脱落等损坏现象；
　　 4）拉杆式膨胀节的拉杆、螺栓、连接支座有无异常现象。
　　(9)阴极保护装置检查
　　对有阴极保护装置的管道应检查其保护装置是否完好。
　　(10)蠕胀测点检查对有蠕胀测点的管道应检查其蠕胀测点是否完好。
    (11)管道标识检查
　　 检查管道标识是否符合现行国家标准的规定。

（12）检验员认为有必要的其他检查。

（13）对需重点管理的管道或有明显腐蚀和冲刷减薄的弯头、三通、管径突变部位及相邻直管部位应采取定点测厚或抽查的方式进行壁厚测定。
　 （14）对输送易燃、易爆介质的管道采取抽查的方式进行防静电接地电阻和法兰间的接触电阻值的测定。管道对地电阻不得大于100Ω，法兰间的接触电阻值应小于0.03Ω。

在进行压力管道宏观检验工作的过程当中，设备管理人员还需要对弯管背部、轴向长度的测定、腐蚀凹坑等外观情况进行全面仔细的检验，之后对检验工作的结果进行准确的分析，进而可以判断出压力管道所受腐蚀的严重程度。从另一个角度来讲，管道出现咬边、移位、支架松动等现象使得压力管道在应用过程性能大大的减退，从而使压力管道受到不同程度的受损情况。

如空分装置中低温压力管道的阀门发现了比较严重的泄漏情况，多数在分析研究后均是因为系统阀门的选型不当，进而引发了使用后出现泄漏的情况。为了避免该现象的发生，应当使用空分专用低温类阀门，会大大减少在应用过程中出现使用后泄漏的情况。

1.2厚度测量

空分装置的压力管道在线定点测厚应当每年或每半年进行一次，工况恶劣或介质腐蚀较为严重的可根据实际情况缩短在线定点测厚时间。测厚设备选择方便携带的超声波测厚仪，一人可完成测厚工作。超声波测厚仪是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。凡能使超声波以一恒定速度在其内部传播的各种材料均可采用此原理测量。

超声波测厚仪测量方法：
　（1）根据探头大小在管壁打磨一个相当的平面，一般不到指甲盖那么大就足够了。
  （2）校准测厚仪，一般的测厚仪上都自带校准功能，只需按动一下就可以。

  （3）在待测面上涂上耦合剂，将探头对准测厚点，读数即可。
   一般对同一位置至少测定三次去平均值。

空分装置压力管道减薄的情况一般都是因为外部环境腐蚀和气体在流动的过程中因无法保持及时的干燥从而产生对局部的腐蚀，导致管线受损。针对上述问题，设备管理人员应对压力管道的弯头背面、三通和焊缝附近进行测厚检测。防止因压力管道长期运行所产生的磨损，导致安全生产隐患。

2 安全评价

2.1 安全评价腐蚀的凹坑

要想从根本上保障和提高空分系统压力管道在实际运行过程当中的安全性，设备管理人员应该对检验完成后的压力管道进行全面的安全评价。通过检测腐蚀凹坑的情况做出全面而且深入的探索分析可以找出压力管道出现的腐蚀的原因，从而有效的避免出现在压力管道应用过程中的存在的安全问题。

例如某空分装置压力管道一共出现了5处不同程度的腐蚀凹坑，在发现的5处中有2处已经快要达到标准值的临界点，还有1处未通过安全评价的情况。所以为了避免在空分装置开车过程中出现严重的问题，对这1处未通过安全评价的腐蚀凹坑做出了不合格的情况处理。针对不合格情况，及时进行空分装置停车对评价不合格压力管道进行翻修处理。保证空分装置在运行中避免出现严重的安全事故。

2.2具体强度校准

在安全评价工作当中，强度校验是极为重要的工作内容。设备管理人员应该对压力管道进行具体强度校核以及深入的分析。首先需要对元应力进行分析，计算压力管道内产生的压力自重，这是对有限元应力校核的基本条件。由于温度因素的影响，需要安排专门的人员进行细致的核查及分析。由于操作温度的不同，在各项操作上的影响程度也是截然不同的。

钢管承受压力计算公式方法：

以知无缝钢管外径规格壁厚求能承受压力计算方法 （钢管不同材质抗拉强度不同）

（1）压力=（壁厚*2*钢管材质抗拉强度）/（外径*系数）
    （2）壁厚=（压力*外径*系数）/（2*钢管材质抗拉强度）
    （3）钢管压力系数表示方法：压力P<7mpa 系数s=8、7<钢管压力P<17.5>17.5 系数S=4
不锈钢管承受压力计算公式：
    （1）计算公式：2X壁厚X（抗拉强度X40%）＊外径
    （2）316、316L、TP316、TP316L——抗拉强度：485MA
    （3）321、304、304L——抗拉强度：520MA

在检查管线的过程中，应该通过合理的分析方式，考虑压力管道造成的影响，对管道有限元应力做出细致的分析评价，所有的工作都应建立影响最小的情况下，进而对最小壁厚进行检测分析。在实际工作当中应该对信息化技术手段进行大力的应用，从而达到合理性的检测分析做出最合理的安全评价，使得分析结果出现偏差的几率大幅度缩小。

2.3存在缺陷的安全评价

如果发现安全评价工作存在问题，一定要在第一时间予以解决，从根本上保证压力管道的运行安全性，避免造成大的事故和经济损失。在检验过程中，对出现缺陷的几处做出相对应的安全评价。缺陷在实际情况下，“以合乎使用”的原则即完成对压力管道中管线存在的缺陷进行合理的安全评价，保障空分装置安全稳定运行，从而提高公司经济效益以及保护人身安全的最终目的。

结束语

在空分装置压力管道在实际运行中经常会遇到各种不同程度的安全问题，会对整体空分装置平稳生产造成影响。所以压力管道检验及安全评价在实际运用中非常符合压力管道的安全管理，但一定要遵循“合乎使用”的原则进行检验及安全评价，会大大的减少在运用过程中出现的缺陷返修问题，充分保障空分装置安全平稳生产运行。

参考文献

[1]毛绍融.朱朔元.周智勇.空分设备专业阀门、空分设备流程[I].现代空分设备技术与操作原理,2018,（4）:69-91.(12):310-320.

[2]谢国山.修长征.李光海等.压力管道安全状况等级评定[T].压力管道的定期检验规则-工业管道，2018（3）：11-15.