压力容器、压力管道检验().ppt

1 压力容器 压力管道检验检测简明教程 天华化工机械及自动化研究设计院有限公司化学工业设备质量监督检验中心高级检验师杨海军教授级高级工程师电话箱 yhj5910 2 第一部分无损检测 概述 目前 无损检测技术已经在机械制造 冶金 石油化工 兵器 船舶 航空与航天 核能 电力 建筑 交通等行业获得广泛应用 成为控制产品质量 保证设备安全运行的极为重要的技术手段 在工业领域 目前最常用的有射线检测 RT 超声波检测 UT 磁粉检测 MT 渗透检测 PT 超声波衍射时差法检测 TOFD 涡流检测 ET 声发射检测 AE 等 4 焊接接头分类 5 1 圆筒部分的纵向接头 多层包扎容器层板层纵向接头除外 球形封头与圆筒连接的环向接头 各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头 均属A类焊接接头 2 壳体部分的环向接头 锥形封头小端与接管连接的接头 长颈法兰与接管连接的接头 均属B类焊接接头 但已规定为A C D类焊接接头除外 6 3 平盖 管板与圆筒非对接连接的接头 法兰与壳体 接管连接的接头 内封头与圆筒的搭接接头 以及多层包扎容器层板层纵向接头 均属C类焊接接头 4 接管 人孔 凸缘 补强圈等与壳体连接的接头 均属D类焊接接头 但已规定为A B类焊接接头除外 备注 压力管道上的焊接接头主要为环向接头 也有插入式支管的角接接头 不分类 7 第一章射线检测 RT 1 1射线检测 RT 原理 射线在穿透物质过程中会与物质发生相互作用 因吸收和散射而使其强度减弱 强度减弱程度取决于物质的衰减系数和射线在物质中穿越的厚度 如果被透照物体的局部存在缺陷 且构成缺陷的物质的衰减系数又不同于物体的衰减系数 该局部区域的透过射线强度就会与周围产生差异 把胶片放在适当位置使其在透过射线的作用下感光 进行暗室处理后即可得到合适的底片 1 2射线检测 RT 特点 1 检测结果可直接记录在底片上 2 缺陷定性定量准确 3 体积型缺陷检出率很高 而面积型缺陷的检出率较低 4 适宜检测较薄工件 不适宜检测较厚工件 5 对接焊接接头的检测较为方便 角接焊接接头检测效果差 6 难以确定缺陷在工件中厚度方向上的位置 7 检测速度慢 检测成本高 8 射线对人体有伤害 1 3射线检测的适用性和局限性1 适用性 适用于对压力容器的A B D 类焊接接头及压力管道的环向焊接接头进行检测 可发现裂纹 未熔合 未焊透 夹渣 气孔等缺陷 2 局限性 不适宜用于板材 棒材 锻件等的检测 厚度越大 灵敏度越低 对透照空间有一定的要求 11 X射线探伤机 12 13 14 15 16 第二章超声检测 UT 2 1超声波检测 UT 原理 频率超过20000Hz的声波叫超声波 用于检测的超声波 频率为0 4 25MHz 其中用得最多的是1 5MHz 在日常检测工作中 A型脉冲反射式超声波探伤仪应用的最为广泛 一般在金属材料中 缺陷的存在将造成材料的不连续 这种不连续往往又造成声阻抗的不一致 超声波在两种不同声阻抗的介质的交界面上将会发生反射 折射 衍射 波形转换等 接受相关信号并进行分析处理 即可对材料内部的不连续性进行判定 2 2超声波检测的一般步骤 1 选择超声检测面 2 检测面预处理 3 选择探伤系统 仪器 探头 试块 耦合剂等 进行探伤 4 检测结果评定 超声波检测常用试块 钢板用标准试块有CBI和CB 锻件用标准试块有CSI CS 和CS 焊接接头用标准试块有CSK A CSK A CSK A CSK A GS1 GS4和T形等 管件用对比试块有 管纵向人工缺陷试块和管横向人工缺陷试块 2 3超声波检测的特点 1 超声波检测的优点 穿透力强 设备轻便 检测效率高 检测成本低 能即时知道检测结果 实时检测 能实现自动化检测 在缺陷检测中对危害性较大的裂纹类缺陷特别敏感 2 超声波检测的缺点 通常需要耦合介质使声能透入被检对象 需要有参考评定标准 特别是显示的检测结果不直观 因而对操作人员的技术水平有较高要求等 此外 对于小而薄或者形状较复杂 以及粗晶材料等工件检测还存在一定困难 A型脉冲反射式检测无直接见证记录 2 4超声波检测的适用性和局限性 1 适用性 目前 适用于对铁磁性材料制压力容器的A B C D类焊接接头及压力管道的焊接接头进行检测 可发现裂纹 未熔合 未焊透 夹渣 气孔等缺陷 2 局限性 不能用于奥氏体等粗晶材料制压力容器及压力管道的焊接接头检测 也不能用于母材厚度小于8mm的焊接接头检测 22 仪器 探头与试块 23 仪器 探头与试块 24 第三章磁粉检测 MT 3 1基本原理 铁磁性材料和工件被磁化后 由于不连续性的存在 使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场 吸附施加在工件表面的磁粉 形成在合适光照下目视可见的磁痕 从而显示出不连续性的位置 形状和大小 如图1 1所示 3 2磁粉检测程序1 预处理 2 磁化 3 施加干磁粉或磁悬液 4 磁痕的观察与记录 5 缺陷评级 6 退磁 7 后处理 3 3磁粉检测的适用性和局限性1 适用性 适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小 间隙极窄 如可检测出长0 1mm 宽为微米级的裂纹 目视难以看出的不连续性 可对压力容器的A B C D类焊接接头 在役的零部件及压力管道的焊接接头进行检测 还可对板材 管材 棒材 铸钢件及锻钢件等进行检测 可发现裂纹 夹渣 发纹 白点 折叠 冷隔和疏松等缺陷 2 局限性 不能检测奥氏体不锈钢材料和用奥氏体不锈焊条焊接的焊接接头 也不能检测铜 铝 镁 钛等非磁性材料 对于表面浅的划伤 埋藏较深的孔洞和与工件表面夹角小于20 的分层和折叠等也难以发现 29 30 31 32 第四章渗透检测 PT 4 1渗透检测的工作原理 零件表面施加含有着色染料或荧光染料的渗透液后 在毛细管作用下 经过一定时间的渗透 渗透液可以渗进表面开口缺陷中 去除零件表面多余的渗透液并干燥后 再在零件表面施加显象剂 同样在毛细管作用下 显象剂将缺陷中的渗透液吸附出来 即渗透液回渗到显象剂中 在一定的光源下 白光或黑光 缺陷处的渗透液痕迹被显示出来 红色或黄绿色荧光 从而检测出缺陷的形貌及分布状态 4 2操作步骤 见图1 1 35 4 3渗透检测的适用性和局限性 1 适用性 适宜检测金属 非金属零部件或材料的表面开口缺陷 可对压力容器的A B C D类焊接接头 在役的零部件及压力管道的焊接接头进行检测 还可对板材 管材 棒材 铸钢件及锻钢件等进行检测 且不受零部件化学成分 结构 材料磁性及缺陷形状和方向的限制 可检测裂纹 疏松 气孔 夹渣 冷隔 折叠等缺陷 2 局限性 不适用于检查表面多孔性材料或零件 例如粉末冶金零件及多孔陶瓷等 重复性差 污染较严重 36 溶剂去除型着色渗透检测 C d 37 第五章超声波衍射时差法 TOFD 5 1TOFD检测原理 衍射时差法 TOFD 是一种依靠从待检试件内部结构 主要是指缺陷 的 端角 和 端点 处得到的衍射能量来检测缺陷的方法 接收探头 TOFD检测原理演示 40 5 2TOFD的优点 1 对于焊缝中部缺陷检出率很高 2 容易检出方向性不好的缺陷 3 可以识别向表面延伸的缺陷 4 通过时间差检测缺陷的信号 5 和脉冲反射法相结合时效果更好 41 5 3TOFD的缺点 1 在外表面附近有约3mm的盲区 2 内表面附近也可能存在盲区 3 对 噪声 敏感 4 夸大了一些良性的缺陷 如气孔 夹渣等 5 4TOFD的适用性和局限性1 适用性 适用于对铁磁性材料制压力容器的A B C D类焊接接头及压力管道的焊接接头进行检测 可发现裂纹 未熔合 未焊透 夹渣 气孔等缺陷 2 局限性 目前还不能用于非铁磁性材料制压力容器及压力管道的焊接接头检测 也不能用于母材厚度小于12mm的焊接接头检测 43 44 第六章涡流检测 ET 6 1涡流检测的原理将一块导体置于交变磁场之中 在导体中就有感应电流产生 即涡流 由于导体自身各种因素 如电导率 磁导率 形状 尺寸和缺陷等 的变化 会导致涡流的变化 利用这种现象判定导体性质 状态的检测方法 就称为涡流检测 根据检测到的试件中的涡流信息 就可以判定试件的材质 缺陷形状及尺寸等 由于试件形状及检测部位不同 所以检测线圈的形状与接近试件的方式也不尽相同 为了适应各种检测的需要 人们设计了各种各样的检测线圈和涡流检测仪器 46 6 2涡流检测程序 1 预处理 2 选择检测规范 3 调节仪器 4 检测 5 对检测结果进行分析 处理 6 3涡流检测的特点1 适用于各种导电材料的试件探伤 2 可以检出表面和近表面缺陷 3 探测结果以电信号输出 容易实现自动化检测 4 采用非接触式检测 检测速度快 5 对形状复杂的试件很难应用 6 不能直观显示缺陷形状和性质 7 检测干扰因素较多 容易引起杂乱信号 8 由于集肤效应 埋藏较深的缺陷无法检出 9 测厚结果不同于超声测厚 48 第七章声发射检测 ET 7 1声发射检测的基本原理 声源发射的弹性波传播到达材料的表面 引起可以用声发射传感器探测的表面位移 这些探测器将材料的机械振动转换为电信号 然后再被放大 处理和记录 根据观察到的声发射信号进行分析与推断以了解材料产生声发射的机制 7 2声发射技术的特点 优点 1 是一种动态检验方法 2 对线性缺陷较为敏感 3 在一次试验过程中能够整体探测和评价整个结构中缺陷的状态 4 可提供缺陷随载荷 时间 温度等外变量而变化的实时或连续信息 因而适用于工业过程在线监控及早期或临近破坏预报 优点 1 适于其它方法难于或不能接近环境下的检测 如高低温 核辐射 易燃 易爆及极毒等环境 2 对于在役压力容器的定期检验 声发射检验方法可以缩短检验的停产时间或者不需要停产 3 对于压力容器的耐压试验 声发射检验方法可以预防由未知不连续缺陷引起系统的灾难性失效和限定系统的最高工作压力 4 适于检测形状复杂的构件 1 对数据的正确解释要有更为丰富的数据库和现场检测经验 因为声发射特性对材料甚为敏感 又易受到机电噪声的干扰 2 声发射检测 一般需要适当的加载程序 多数情况下 可利用现成的加载条件 但有时还需要特作准备 3 声发射检测目前只能给出声发射源的部位 活性和强度 不能给出声发射源内缺陷的性质和大小 仍需依赖于其它无损检测方法进行复验 局限性 7 3声发射检测的应用 1 确定声发射源的部位 2 分析声发射源的性质 3 确定声发射发生的时间或载荷 4 评定声发射源的严重性 一般而言 对超标声发射源 要用其它无损检测方法进行局部复检 以精确确定缺陷的性质与大小 53 7 3声发射检测的应用 1 确定声发射源的部位 2 分析声发射源的性质 3 确定声发射发生的时间或载荷 4 评定声发射源的严重性 一般而言 对超标声发射源 要用其它无损检测方法进行局部复检 以精确确定缺陷的性质与大小 压力容器的声发射检测 56 第八章硬度测定 硬度检测的对象 1 可焊性差 焊前需要预热 焊后需要热处理的低合金高强钢 2 高温下使用的设备及部件 3 临氢介质的压力容器及管道 4 其他需要测试的情况 58 59 第二部分压力容器 60 第一章压力容器概述 61 压力容器的定义1 1 特种设备安全法 指盛装气体或者液体 承载一定压力的密闭设备 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 液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体 容积大于或者等于30L且内直径 非圆形截面指截面内边界最大几何尺寸 大于或者等于150mm的固定式容器和移动式容器 盛装公称工作压力大于或者等于0 2MPa 表压 且压力与容积的乘积大于或者等于1 0MPa 的气体 液化气体和标准沸点等于或者低于60 液体的气瓶 氧舱 62 2 特种设备安全监察条例 指盛装气体或者液体 承载一定压力的密闭设备 其范围规定为最高工作压力大于或者等于0 1MPa 表压 且压力与容积的乘积大于或者等于2 5MPa 的气体 液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器 盛装公称工作压力大于或者等于0 2MPa 表压 且压力与容积的乘积大于或者等于1 0MPa 的气体 液化气体和标准沸点等于或者低于60 液体的气瓶 氧舱等 63 3 固定式压力容器安全技术监察规程 固定式压力容器是指安装在固定位置 或者仅在使用单位内部区域使用的压力容器 应同时具备下列条件 最高工作压力大于或者等于0 1MPa 表压 不含液体静压力 下同 设计压力与容积的乘积大于或者等于2 5MPa L 盛装介质为气体 液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体 64 2 压力容器术语2 1压力 均为表压力 工作压力Pw 在正常工作情况下 容器顶部可能达到的最高压力 设计压力P 指设定的容器顶部的最高压力 与相应的设计温度一起作为设计载荷条件 其值不低于工作压力 计算压力PC 指在相应设计温度下 用以确定元件厚度的压力 其中包括液柱静压力 当元件所承受的液柱静压力小于5 设计压力时 可忽略不计 试验压力PT 在压力试验时 容器顶部的压力 65 最高允许工作压力 Pw 指在设计温度下 容器顶部所允许承受的最大表压力 该压力是根据容器壳体的有效厚度计算所得 且取最小值 最高允许工作压力可作为确定保护容器安全泄放装置的动作压力 安全阀整定压力或爆破片设计爆破压力 的依据 安全阀的整定压力 开启压力 PZ 安全阀阀瓣开始离开阀座 介质呈连续排出状态时 在安全阀进口测得的压力 爆破片的标定爆破压力Pb 爆破片铭牌上标明的爆破压力 66 2 2温度金属温度 容器元件沿截面厚度的温度平均值 工作温度 容器在正常工作情况下介质温度 设计温度 容器在正常工作情况 设定的元件的金属温度 沿元件金属截面的温度平均值 设计温度与设计压力一起作为压力容器的设计载荷条件 试验温度 系指压力试验时容器壳体的金属温度 67 3 压力容器的分类3 1按制造许可级别分类 固容规 第一组介质 极度危害 高度危害的化学介质 易爆介质 液化气体 68 第二组介质 除第一组以外的介质3 2按生产工艺过程中作用原理分类分为反应 换热 分离 储存四类 其中反应容器安全性要求最高 因其在进行物理 化学反应时 可能造成压力 温度的急剧变化 69 4 压力容器的结构和范围主要有圆筒形 球形和组合形 圆筒形容器是由圆柱形筒体和各种成型封头 半球形 椭圆形 碟形 锥形 所组成 球形容器由数块球瓣板拼焊成 承压能力很好 但由于安置内件不便和制造稍难 故一般用作贮罐 压力容器本体中的主要受压元件为筒体 封头 端盖 人孔盖 人孔法兰 人孔接管 膨胀节 设备法兰 球罐的球壳板 换热器的管板和换热管 M36以上的设备主螺柱及公称直径大于等于250mm的接管和管法兰 70 压力容器本体 1 压力容器与外部管道或装置焊接连接的第一道环向焊接接头的焊接坡口 螺纹连接的第一个螺纹接头 法兰连接的第一个法兰密封面 专用连接件或管件连接的第一个密封面 2 压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件 3 非受压元件与压力容器的连接焊缝 压力容器范围的界定 其范围包括压力容器本体和安全附件 71 5 压力容器的法规标准体系第一层次 特种设备安全法 现已颁布 自2014年1月1日施行 是我国特种设备的最高法规 第二层次 特种设备安全监察条例 2003年2月19日国务院第68次常务会通过 2003年6月1日起施行 2009年修订 安全监察的环节为生产 含设计 制造 安装 改造 维修 使用 检验检测及监督检查 第三层次 质检总局长签署的特种设备法规国家质检总局颁布的总局令总局局长签署的各类部门规章 72 第四层次 特种设备安全技术规范由中国特种设备检测研究院组织编写 总局特种设备安全技术鉴定委员会审核通过 特种设备安全监察局局长批准 质检总局颁布 TSGR0002 2005 超高压容器安全监察规程 TSGR0004 2009 固定式压力容器安全技术监察规程 TSGR7001 2013 压力容器定期检验规则 73 第五层次 被国家法规所引用的国家和行业标准 规范 GB150 压力容器 GB151 管壳式换热器 GB12337 钢制球形储罐 JB4732 压力容器分析设计标准 JB4730 承压设备无损检测 6 压力容器失效 6 1设计原因 结构不合理 工作压力太大 6 2材质原因 性能不合格 存在超标缺陷 6 3制造原因 工艺不合理 尺寸不合格 质量差 残余应力过大 6 4使用原因 违章操作 环境腐蚀 6 5设备或材料老化 老化 劣化 退化 和超期服役 腐蚀破坏常见的六种重要形式 1 湿硫化氢应力腐蚀开裂2 在碱溶液中的应力腐蚀开裂 碱脆 3 在液氨中的应力腐蚀开裂4 在CO CO2 H2O环境中的应力腐蚀开裂5 氯化物应力腐蚀开裂6 连多硫酸应力腐蚀开裂 76 第二章压力容器定期检验 77 1 性质是根据 特种设备安全法 特种设备安全监察条例 的规定而实施的一种强制性的检验 2 检验依据TSGR0004 2009 固定式压力容器安全技术监察规程 TSGR7001 2013 压力容器定期检验规则 TSGR0002 2005 超高压容器安全监察规程 GB150 2011 压力容器 等设计 制造标准及合同或协议的要求 78 3 定期检验范围3 1属于 固容规 适用范围的在用固定式压力容器3 2移动式压力容器1 罐车 包括铁路罐车 汽车罐车和罐式集装箱 定检规 附件A 2 长管拖车 管束式集中箱 定检规 附件D3 3医用氧舱 定检规 附件B3 4小型制冷装置中压力容器 定检规 附件C3 5搪玻璃压力容器 石墨及石墨衬里压力容器 玻璃及玻璃钢衬里压力容器 塑料及塑料衬里压力容器 定检规 附件E3 6超高压容器 超高压容规 3 7不包括气瓶 79 4 年度检查 压力容器使用单位应当实施压力容器的年度检查 可以有压力容器使用单位的专业人员进行 也可以委托有资格的特种设备检验机构进行 年度检查项目至少包括1 压力容器安全管理情况检查 2 压力容器本体及运行状况检查 3 压力容器安全附件检查 对年度检查中发现的安全隐患要及时消除 80 5 定期检验周期5 1压力容器一般应当于投用后3年内进行首次定期检验 下次的检验周期 由检验机构根据压力容器的安全状况等级 按照以下要求确定 1 安全状况等级为1 2级的 一般每6年检验一次 2 安全状况等级为3级的 一般每3年至6年检验一次 3 安全状况等级为4级的 监控使用 其检验周期由检验机构确定 累计监控时间不得超过3年 在监控使用期间 使用单位应当采取有效的监控措施 81 4 安全状况等级为5级的 应当对缺陷进行处理 否则不得继续使用 5 应用基于风险的检验 RBI 技术的压力容器 可以采用以下方法确定其检验周期 1 参照 压力容器定期检验规则 的规定 确定压力容器的安全状况等级和检验周期 可以根据压力容器风险水平延长或者缩短检验周期 但最长不得超过9年 2 以压力容器的剩余使用年限为依据 检验周期最长不超过压力容器剩余使用年限的一半 并且不得超过9年 82 5 2检验周期的缩短 有下列情况之一的压力容器 定期检验周期可以适当缩短 1 介质对压力容器材料的腐蚀情况不明或者腐蚀情况异常的 2 具有环境开裂倾向或者产生机械损伤现象 并且已经发生开裂的 3 改变使用介质并且并且可能造成腐蚀现象恶化的 4 材质劣化现象比较明显的 5 使用单位没有按照规定进行年度检查的 6 检验中对其他影响安全的因素有怀疑的 83 注意 采用 亚铵法 造纸工艺 并且无有效防腐措施的蒸球 每年至少进行一次定期检验 使用标准抗拉强度下限值大于或者等于540MPa低合金钢制造的球形储罐 投用1年后应当开罐检验 尿素合成塔每年开塔检验一次 84 5 3检验周期的延长 安全状况等级为1 2级的容器符合下列条件之一时 定期检验周期可以适当延长 1 介质腐蚀速率每年低于0 1mm 有可靠的耐腐蚀金属衬里或者热喷涂金属涂层的压力容器 通过1次至2次定期检验 确认腐蚀轻微或衬里完好的 其检验周期最长可以延长至12年 2 装有催化剂的反应器以及装有充填物的压力容器 其检验周期根据设计图样和实际使用情况 由使用单位和检验机构协商确定 必要时征求设计单位的意见 报办理 特种设备使用登记证 的质量技术监督部门备案 85 6 检验前准备工作 6 1检验机构 应当根据压力容器的使用情况 损伤模式及失效模式 依据 压力容器定检规 要求制定检验方案 并由技术负责人审查批准 对于有特殊情况的压力容器的检验方案 检验机构应当征求使用单位的意见 检验人员应当严格按照批准的检验方案进行检验工作 检验人员确认现场条件符合检验工作要求后方可进行检验 并且执行使用单位有关动火 用电 高空作业 罐内作业 安全防护 安全监护等规定 检验用的设备 仪器和工具应当在有效的检定或者校验期内 86 检验人员一般需审查以下资料 1 设计资料 2 制造 含现场组焊 资料 3 压力容器安装竣工资料 4 改造或重大维修资料 5 使用管理资料 6 检验 检查资料 资料审查发现压力容器未按照规定实施制造监督检验 进口压力容器未实施安全性能监督检验 或者无 使用登记证 检验机构应当停止检验 并且向使用登记机关反应 87 6 2使用单位和相关的辅助单位 应当按照要求做好停机后的技术性处理和检验前的安全检查 确认现场条件符合检验工作要求 做好有关的准备工作 现场至少应具备的条件 1 影响检验的附属部件或者其他物体 按照检验要求进行清理或者拆除 2 为检验而搭设的脚手架 轻便梯等设施安全牢固 对离地面2m以上的脚手架设置安全护栏 3 需要进行检验的表面 特别是腐蚀部位和可能产生裂纹缺陷的部位 彻底清理干净 露出金属本体 进行无损检测的表面达到JB T4730的有关要求 88 4 需要进入压力容器内部进行检验时 应将内部介质排放 清理干净 用盲板隔断所有液体 气体或者蒸汽的来源 同时设置明显的隔离标志 禁止用关闭阀门代替盲板隔断 5 需要进入盛装易燃 助燃 毒性或者窒息性介质的压力容器内部进行检验 必须进行置换 中和 消毒 清洗 取样分析 分析结果达到有关规范 标准的规定 取样分析的间隔时间应当符合使用单位的有关规定 盛装易燃 易爆 助燃介质的 严禁用空气置换 6 人孔和检查孔打开后 必须清除可能滞留的易燃 易爆 有毒 有害气体和液体 压力容器内部空间的气体含氧量在18 至23 体积比 之间 必要时 还应当配备通风 安全救护等设施 89 7 高温或者低温条件下运行的压力容器 按照操作规程的要求缓慢地降温或者升温 使之达到可以进行检验工作的程度 防止造成伤害 8 能够转动或者其中有可动部件的压力容器 必须锁住开关 固定牢靠 移动式压力容器检验时 应当采取措施防止移动 9 切断与压力容器有关的电源 设置明显的安全警示标志 检验照明用电电压不得超过24V 引入压力容器内的电缆必须绝缘良好 接地可靠 10 需要现场进行射线检测时 隔离出透照区 设置警示标志 检验时 使用单位压力容器安全管理人员 操作和维护等相关人员应当到场协助检验工作 及时提供有关资料 负责安全监护 并且设置可靠的联络方式 90 7 检验项目与方法压力容器定期检验项目 以宏观检查 壁厚测定 表面缺陷检测 安全附件检验为主 必要时增加埋藏缺陷检测 材料分析 密封紧固件检验 强度校核 耐压试验 泄露试验等项目 设计文件对压力容器定期检验项目 方法和要求有专门规定的 还应当从其规定 7 1宏观检查 目视检验 本体结构 几何尺寸 表面情况 以及焊缝 隔热层 衬里等 7 2壁厚测定 超声测厚 膜层测厚 7 3表面缺陷检测 MT PT 铁磁性材料优选MT 7 4埋藏缺陷检测 RT UT TOFD7 5材料分析 化学分析 光谱分析 硬度检测 金相分析 91 7 6密封紧固件检验 对 M36的设备主螺栓在逐个清洗后 检验其损伤和裂纹情况 必要时进行无损检测 重点检验螺纹及过渡部位有无环向裂纹 7 7强度校核 腐蚀 及磨蚀 深度超过腐蚀裕度 名义厚度不明 结构不合理 且发现严重缺陷 或者检验人员对强度有怀疑 7 8安全附件检验 主要内容 1 安全阀 检验是否在校验有效期内 2 爆破片装置 检验是否按期更换 3 压力表 检验是否在检定有效期内 适用于有检定要求的压力表 4 壁温测试仪表 检验是否在检定有效期内 5 液位计 检验是否失效 92 7 9耐压试验 分为液压试验 气压试验以及气液组合压力试验三种 TSGR7001 2013 容器定检规 规定 定期检验过程中 使用单位或检验机构对安全状况有怀疑时 应当进行耐压试验 耐压试验的试验参数 试验压力 温度等以本次定期检验确定的允许 监控 使用参数为基础计算 准备工作 安全防护 试验介质 试验过程 合格要求等按照有关安全技术规范的规定执行 耐压试验由使用单位负责实施 检验机构负责检验 93 TSGR004 2009 容规 7 5条规定 有以下情况之一的压力容器 定期检验时应当进行耐压试验 1 用焊接方法更换主要受压元件的 2 主要受压元件补焊深度大于1 2厚度的 3 改变使用条件 超过原设计参数并且经过强度校核合格的 4 需要更换衬里的 耐压试验在更换衬里前进行 5 停止使用2年后重新使用的 6 从外单位移装或者本单位移装的 7 使用单位或者检验机构对压力容器的安全状况有怀疑 认为应当进行耐压试验的 94 7 10泄露试验 包括气密性试验和氨 卤素 氦检漏试验 极度 高度危害毒性介质 或者设计上不允许有微量泄露的压力容器 应当进行泄露试验 泄露试验由使用单位负责实施 检验机构负责检验 95 96 8 安全状况等级评定根据压力容器检验结果综合评定 以其中项目等级最低者为评定级别 需要改造或者维修的压力容器 按照改造或者维修结果进行安全状况等级评定 安全附件检验不合格的压力容器不允许使用 综合评定安全状况等级为1级至3级的 检验结论为符合要求 可以继续使用 安全状况等级为4级的 检验结论为基本符合要求 有条件的监控使用 安全状况等级为5级的 检验结论为不符合要求 不得继续使用 97 安全状况等级评定为4级并且监控期满的压力容器 或者定期检验发现严重缺陷可能导致停止使用的压力容器 应当对缺陷进行处理 缺陷处理的方式包括采用维修的方法消除缺陷或者进行合于使用评价 负责压力容器定期检验的检验机构应当根据合于使用评价报告的结论和其它定期检验的结果综合确定压力容器的安全状况等级 允许使用参数和下次检验日期 98 9 容器腐蚀检查的重点 制定方案和现场检验时应特别关注 9 1局部腐蚀1 容易积存水分 湿气或腐蚀性沉淀物的地方 包括内壁排液管周围 容器底部及 死角 外部支座附近等 2 保温层破损部位 防腐层损坏处 包括涂层脱落 镀层磨损 衬里开裂或凸起的地方 3 焊缝及热影响区 焊接敏化区 开孔及结构不连续部位 4 气体流速局部过大的部位 被冲刷部位 如弯管的外弯部 气流近路处等 99 9 2疲劳裂纹1 焊缝与焊接热影响区2 错边 棱角度超标部位3 结构不连续部位4 有埋藏缺陷部位5 接管角焊缝 支座或柱腿角焊缝6 其它局部应力过高的部位9 3应力腐蚀1 应力腐蚀环境中使用 且介质成份的应力腐蚀倾向严重的容器 湿硫化氢环境 2 高强度钢容器3 未做焊后消除应力处理的容器4 容器内壁焊接热影响区 100 第三部分压力管道 101 第一章压力管道概述 102 压力管道的定义1 1 中华人民共和国特种设备安全法 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 介质为气体 液化气体 蒸汽或者可燃 易爆 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 且公称直径大于或者等于50mm的管道 公称直径小于150mm 且其最高工作压力小于1 6MPa 表压 的输送无毒 不可燃 无腐蚀性气体的管道和设备本体所属管道除外 103 2 特种设备安全监察条例 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 蒸汽介质或者可燃 易爆 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 且公称直径大于等于25mm的管道 包括其附属的安全附件 安全保护装置与安全保护装置相关的设施 104 3 压力管道安全技术监察规程 工业管道 工艺装置 辅助装置以及界区内公用工程所属的工业管道 以下简称管道 最高工作压力大于或等于0 1MPa 表压 的 公称直径大于25mm的 输送介质为气体 蒸汽 液化气体 最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体或者可燃 易爆 有毒 有腐蚀性的液体的 105 2 压力管道的法规标准体系2 1法规体系 106 2 2主要标准GB T20801 2006 压力管道规范 工业管道 GB50316 2000 2008版 工业金属管道设计规范 GB50235 2010 工业金属管道工程施工工程规范 GB50236 2011 现场设备 工业管道焊接工程施工及验收规范 GB50184 2011 工业金属管道工程施工质量验收规范 GB50683 2011 现场设备 工业管道焊接工程施工质量验收规范 GB50016 2014 建筑设计防火规范 代替GBJl6 GB50160 2008 石油化工企业设计防火规范 GB5044 2008 职业性接触毒物危害程度分级 GB7231 2003 工业管路的基本识别色 识别符号和安全标识 SH3501 2011 石油化工有毒 可燃介质钢制管道工程施工及验收规范 SH3405 2012 石油化工钢管尺寸系列 107 3 工业管道级别划分 按 管规 划分 3 1GC1级符合下列条件之一的工业管道 为GC1级 输送毒性程度为极度危害介质 高度危害气体介质和工作温度高于其标准沸点的高度危害的液体介质的管道 输送火灾危险性为甲 乙类可燃气体或者甲类可燃液体 包括液化烃 的管道 并且设计压力大于或者等于4 0MPa的管道 输送除前两项介质的流体介质并且设计压力大于或者等于10 0MPa 或者设计压力大于或者等于4 0MPa 并且设计温度高于或者等于400 的管道 108 3 2GC2级除GC3级管道外 介质毒性程度 火灾危险性 可燃性 设计压力和设计温度低于2 1条规定的GC1级的管道 3 3GC3级输送无毒 非可燃流体介质 设计压力小于或者等于1 0MPa 并且设计温度高于 20 但是不高于185 的管道 109 4 工业管道的破坏形式国外有关统计资料表明 工业管道的破坏性事故中 腐蚀破坏约占28 1 疲劳破坏约占29 1 蠕变破坏约占28 8 可见腐蚀 疲劳 蠕变破坏是管道破坏的三大主要原因 4 1因超压造成过度变形 4 2因存在原始缺陷而造成的断裂 4 3因环境或介质造成的腐蚀破坏 4 4因交变载荷而导致发生的疲劳破坏 4 5因高温环境造成的蠕变破坏等 110 对石化企业管道爆炸与严重损坏事故原因进行了分类 很明显腐蚀与冲蚀比例偏高 而管理不善原因较低 其中腐蚀减薄引起的占29 8 材料以及制造质量引起的占24 5 因安装原因引起的失效占26 7 111 第二章压力管道定期检验 112 1 性质是根据 特种设备安全法 特种设备安全监察条例 的规定而实施的一种强制性的检验 2 检验依据1 TSGD0001 2009 压力管道安全技术监察规程 工业管道 及其它规程 2 在用工业管道定期检验规程 2003试行版 3 GB T20801 2006 压力管道规范工业管道 等设计 制造标准 4 合同或协议的要求 113 3 检验范围属于 管规 适用范围的在用工业管道及附属设施 即 1 管道元件 包括管道组成件和管道支承件 2 管道元件间的连接接头 管道与设备或者装置连接的第一道连接接头 焊缝 法兰 密封件及紧固件等 管道与非受压元件的连接接头 3 管道所用的安全阀 爆破片装置 阻火器 紧急切断装置等安全保护装置 但不包括下列管道 1 公称直径 25mm的管道 注 特种设备安全法目录规定为公称直径 50mm的管道 2 非金属管道 3 最高工作压力 42MPa或 0 1MPa的管道 114 4 定期检验类别包括在线检验和全面检验 4 1在线检验 在运行条件下对在用管道进行的检验 每年至少1次 也可称为年度检验 1 在线检验工作由使用单位进行 使用单位也可将在线检验工作委托给具有压力管道检验资格的单位 使用单位应制定在线检验管理制度 从事在线检验工作的检验人员须经专业培训 并报省级或其授权的地 市 级质量技术监督部门备案 使用单位根据具体情况制定检验计划和方案 安排检验工作 2 在线检验一般以宏观检查和安全保护装置检验为主 必要时进行测厚检查和电阻值测量 115 重点检查部位一般为 1 压缩机 泵的出口部位 2 补偿器 三通 弯头 弯管 大小头 支管连接及介质流动的死角等部位 3 支吊架损坏部位附近的管道组成件以及焊接接头 4 曾经出现过影响管道安全运行的问题的部位 5 处于生产流程要害部位的管段以及与重要装置或设备相连接的管段 6 工作条件苛刻及承受交变载荷的管段 检验人员可根据实际情况确定实际检验项目和内容 并进行检验工作 3 检验结论分为 可以使用 监控使用 停止使用 116 4 2全面检验 按一定的检验周期在管道停车期间进行的较为全面的检验 4 2 1在用工业管道全面检验工作由已经获得质量技术监督部门资格认可的检验单位进行 4 2 2使用单位负责制定在用工业管道全面检验计划 安排全面检验工作 向检验单位申报全面检验 使用单位应进行全面检验的现场准备工作 确保所提供检验的管道处于适宜的待检验状态 提供安全的检验环境 负责检验所必需的辅助工作 如拆除保温 搭脚手架 打磨除锈 配起重设施 提供检验用电 水 气等 并协助检验单位进行全面检验工作 117 4 2 3检验机构应根据使用单位提供的全面检验计划 安排取得相应检验资格证书的检验人员 并在检验前做好资料审查和制定检验方案等检验准备工作 并与使用单位落实检验方案 检验单位和检验人员应做好检验的安全防护工作 严格遵守使用单位的安全生产制度 全面检验工作结束后 检验机构应根据检验情况和所进行的检验项目 认真 准确 及时出具检验报告 118 4 3全面检验的检验周期确定 安全状况等级为1级和2级的在用工业管道 其检验周期一般不超过6年 安全状况等级为3级的在用工业管道 其检验周期一般不超过3年 GC1 GC2级压力管道的全面检验周期检验周期一般不超过6年 按照基于风险检验 RBI 的结果确定的检验周期 一般不超过9年 GC3级管道的全面检验周期一般不超过9年 119 属于下列情况之一的管道 应当适当缩短检验周期 1 新投用的GC1 GC2级的 首次检验周期一般不超过3年 的 2 发现应力腐蚀或者严重局部腐蚀的 3 承受交变载荷 可能导致疲劳失效的 4 材质产生劣化的 5 在线检验中发现存在严重问题的 6 检验人员和使用单位认为需要缩短检验周期的 120 4 4全面检验项目和要求 121 5 全面检验现场应具备的条件 使用单位准备工作 5 1影响管道全面检验的附设部件或其他物体 应按检验要求进行清理或拆除 5 2为检验而搭设的脚手架 轻便梯等设施 必须安全牢固 便于进行检验和检测工作 5 3高温或低温条件下运行的压力管道 应按照操作规程的要求缓慢地降温或升温 防止造成损伤 5 4检验前 必须切断与管道或相邻设备有关的电源 拆除保险丝 并设置明显的安全标志 5 5如需现场射线检验时 应隔离出透照区 设置安全标志 122 5 6将管道内部介质排除干净 用盲板隔断所有液体 气体或蒸汽的来源 设置明显的隔离标志 5 7对输送易燃 助燃 毒性或窒息性介质的管道 应进行置换 中和 消毒 清洗 对于输送易燃介质的管道 严禁用空气置换 5 8进入管道内部检验所用的灯具和工具的电源电压应符合现行国家标准 安全电压 GB3805的规定 检验用的设备和器具 应在有效的检定期内 经检查和校验合格后方可使用 123 6 重点检查部位 6 1压缩机 泵的出口部位 6 2补偿器 三通 弯头 弯管 大小头 支管连接及介质流动的死角等部位 6 3支吊架损坏部位附近的管道组成件以及焊接接头 6 4曾经出现过影响管道安全运行的问题的部位 6 5处于生产流程要害部位的管段以及与重要装置或设备相连接的管段 6 6工作条件苛刻及承受交变载荷的管段 124 6 重点检验部位 发生事故可能性较大的部位 6 1压缩机 泵的出入口部位及与设备和容器连接部位振动比较严重 使管道运行承受交变载荷 125 6 2支吊架损坏部位附近的管道组成件以及主要焊接接头 因为支吊架损坏后 使管道承受的应力远大于设计应力 6 3高温 高压等工作条件苛刻的管段 其发生事故的可能性较大 超压爆裂的膨胀节 126 6 4补偿器 弯头 异径 三通 支管连接及介质流动的滞留区域以及几何形状变化比较大的部位等 因这些部位承受应力较大 容易腐蚀损坏 弯头腐蚀局部减薄 支管连接处应力集中 127 6 5管段中相对低点以及与地面或支架接触部位等 128 6 6管道组成件异种钢焊接接头及其附近部位 因这些部位容易形成电位差 发生电化学腐蚀 从而加速低电位碳钢管段的腐蚀 6 7曾经出现过超温 超压和腐蚀等现象影响工业管道安全运行的问题的部位 这些部位往往运行条件苛刻 从而更易发生事故 另外 对 管检规 无损检测抽查要求的重点部位进行检验 129 图15异种钢焊接管道 130 第四部分国内石化装置事故及典型案例分析 131 2020 3 23 一 国内石化装置事故 132 2020 3 23 133 2020 3 23 二 国内石化装置事故 134 2020 3 23 2008年4月16日茂石化炼油厂发生过一次爆炸火灾 当时初步断定是由于加氢裂化装置加热炉炉管泄漏 油 所致 三 国内石化装置事故 135 2020 3 23 2008年8月26日6时45分 广维化工股份有限公司发生爆炸事故 爆炸引发的火灾导致车间内装有甲醇等易燃易爆物品的储罐发生爆炸 事故造成20人遇难 周围3公里范围内18个村屯和广维集团生活区的11500名群众紧急疏散 四 国内石化装置事故 136 1 管道弯头局部腐蚀 初底油又称拔头油 主要是常减压蒸馏中在初馏塔或者闪蒸塔中分馏过部分石脑油的原油 化学成分非常复杂 常取决于原油的品质 对此拔头油进行化学分析得出含有环烷酸 氯化物 硫化物 有机酸 氧 二氧化碳 水等 环烷酸对碳素钢的腐蚀性较大 均匀腐蚀 弯头W1在整个管系的底部 考虑到物料可能在弯头沉积处造成局部全面腐蚀 五 典型案列 137 2 液态烃管线氢致开裂 138 液态烃管道与支座连接处断口周边靠近内壁出现孔洞及氢致裂纹 呈现由应力集中及硫化物夹杂导致的解理断裂特征 壁厚测定 硬度检测 材料成分光谱分析 未见异常 139 3 低温过热器管高温失效 2010年10月 化肥厂C锅炉低温过热器管发生爆裂 车间被迫停车检修 我单位承担了该设备过热器管的检验检测任务 并对爆管部位进行了分析 该过热器排管为立式结构 垂直悬挂于炉膛中 列管材料为20G 规格为 42 4 0mm 140 爆裂部位 样品外表面 样品内表面 断裂面石墨化形态 样品内外表面电镜观察 141 结论 低温过热管在长期超温得工况下服役 材质劣化 出现了严重的石墨化现象 材料的强度和韧性急剧下降 最终爆管 开裂原因 烟气冲刷 积盐积垢引起的酸腐蚀 管内外温差过大 建议对策3 1控制温度严格控制管内的蒸汽温度及管外的烟气温度 尽可能降低管壁温度梯度差 采取适当的措施防止过热器管外壁氧化 采取措施对过热器管的壁温进行监测 避免局部长时间超温运行而导致管壁金属蠕变失效 3 2加强日常管理加强日常的生产和工艺管