蒸汽作為工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的熱載體,由于生產(chǎn)的連續(xù)性,通過管道輸送。某地區(qū)熱電、煤化工、醫(yī)藥企業(yè)眾多,這些企業(yè)安裝了大量的蒸汽工藝管道。為了保證蒸汽管道的安全經(jīng)濟(jì)使用,按照《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程工業(yè)管道》和《在用工業(yè)管道定期檢驗(yàn)規(guī)程》的要求,對(duì)蒸汽管道進(jìn)行檢查,可以有效統(tǒng)一蒸汽管道的安全經(jīng)濟(jì)性。
蒸汽管道除了存在選材不當(dāng)、設(shè)計(jì)制造不合理等缺陷外,在使用過程中還會(huì)受到高溫、交變溫度、介質(zhì)侵蝕腐蝕、設(shè)備振動(dòng)等因素的影響,容易發(fā)生蠕變開裂、腐蝕減薄、應(yīng)力腐蝕等失效事故。蒸汽管道本身長(zhǎng)度較大,在外力作用下容易失去穩(wěn)定性。管道需要現(xiàn)場(chǎng)安裝,安裝質(zhì)量難以保證。根據(jù)【xAB】要求,壓力管道定期檢驗(yàn)時(shí),數(shù)據(jù)驗(yàn)證、外觀和布置檢查、承壓部件檢查、振動(dòng)和泄漏檢查、絕緣檢查、管壁厚度測(cè)量、焊縫位置無損檢測(cè)、安全附件檢查等。檢查過程中,常見問題總結(jié)如下:
.設(shè)備檔案和運(yùn)行記錄不完整。
檔案是否完善是衡量蒸汽管道管理水平的重要尺度。每條管道在設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)、檢驗(yàn)和使用過程中遺留的質(zhì)量問題,都可以通過建立技術(shù)檔案并加以管理來掌握。根據(jù)《在用工業(yè)管道定期檢驗(yàn)規(guī)程》的要求,管道用戶應(yīng)建立管道安全技術(shù)。
并妥善保管文件[]。在實(shí)際檢查中,所有用戶都設(shè)立了專門負(fù)責(zé)壓力管道管理的工作機(jī)構(gòu)。但由于管理部門人員變動(dòng)等因素,管道設(shè)計(jì)、管道系統(tǒng)安裝竣工驗(yàn)收技術(shù)條件和以往管道的檢查、維修、改造、變更等資料經(jīng)常丟失,無法提供管道運(yùn)行壓力、溫度、壓力、溫度波動(dòng)幅度和頻率等運(yùn)行條件和工藝參數(shù)以及其他管道運(yùn)行記錄。管道的調(diào)試日期,如使用過程中多次停機(jī),未能及時(shí)記錄停機(jī)次數(shù)和重新啟動(dòng)的開始和結(jié)束日期。
.設(shè)備和管道設(shè)計(jì)和安裝問題。
布局不合理多存在于管道安裝中。部分前期安裝施工單位沒有壓力管道施工資質(zhì),導(dǎo)致壓力管道選型不當(dāng),結(jié)構(gòu)布置不合理。比如有的單位在施工時(shí)沒有嚴(yán)格考慮管道熱變形的補(bǔ)償量,導(dǎo)致管道在運(yùn)行一段時(shí)間后發(fā)生偏斜;部分管道排水裝置設(shè)置不合理。當(dāng)系統(tǒng)再次啟動(dòng)時(shí),蒸汽管道中會(huì)產(chǎn)生大量冷凝水,導(dǎo)致腐蝕,可能造成“水錘”。部分企業(yè)私自改變管道路線,隨意增減彎頭、閥門,導(dǎo)致部分管道形成死角,截面積突變,影響系統(tǒng)整體穩(wěn)定性。有些管道安裝質(zhì)量差,如材料誤用和混合、管道表面變形、焊縫成形不良、咬邊和過度錯(cuò)位。在蒸汽管道安裝的監(jiān)督檢查過程中,發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙要求彎頭采用CrMoG,標(biāo)準(zhǔn)為GB,而現(xiàn)場(chǎng)彎頭材質(zhì)標(biāo)志和質(zhì)量證明書標(biāo)注為CrMo,采用GB/T 的制造標(biāo)準(zhǔn),管材性能不符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求,應(yīng)進(jìn)行更換。.管道支吊架設(shè)置不合理。
本節(jié)內(nèi)容包括支吊架是否彎曲、變形和脫空,活動(dòng)支架的位移和導(dǎo)向性能,固定支架的可靠性和可調(diào)支架的適用性。發(fā)現(xiàn)有些企業(yè)在設(shè)置支吊架時(shí)沒有考慮支吊架的數(shù)量和間距,導(dǎo)致管道機(jī)械振動(dòng)加劇。有的沒有考慮管道的熱膨脹和限制作用;部分支吊架焊接在管體上;有些支撐放置在平臺(tái)或欄桿上,影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的牢固性。發(fā)現(xiàn)支架銹蝕或脫落現(xiàn)象普遍,說明很多企業(yè)忽視管理,沒有認(rèn)識(shí)到支架結(jié)構(gòu)的重要性。
.腐蝕和變薄。
采用超聲波測(cè)厚測(cè)量蒸汽管道剩余厚度,選用彎頭背、三通肩等蒸汽沖刷部位。一些彎管零件的壁厚往往比相應(yīng)的直管零件薄。管道腐蝕有三個(gè)原因:
A.內(nèi)部腐蝕變薄。
表明蒸汽管道中的游離氫氧化物會(huì)造成嚴(yán)重的點(diǎn)蝕或堿應(yīng)力腐蝕損傷??偨Y(jié)檢驗(yàn)案例,發(fā)現(xiàn)蒸汽管道腐蝕發(fā)生在下半部,為均勻腐蝕和點(diǎn)蝕。這是因?yàn)檎羝艿肋\(yùn)行過程中蒸汽發(fā)生冷凝,冷凝液中含有氧、氯和氫氧離子,導(dǎo)致內(nèi)表面發(fā)生電化學(xué)腐蝕。反應(yīng)式[]為:
陰極工藝:H e H。
陽(yáng)極過程:Fe Fe e。
部分碳鋼管因間歇性或季節(jié)性運(yùn)行而堆積在管內(nèi),或少量冷凝水未及時(shí)從排水閥排出,底部腐蝕會(huì)更加明顯,甚至?xí)霈F(xiàn)穿透腐蝕孔。
B.管道外部局部腐蝕。
局部腐蝕在架空蒸汽管道中很常見,這是由于補(bǔ)償器、閥門和暴露在大氣環(huán)境中的支吊架附近的局部管道引起的。此外,氧濃度差電池通常在絕緣材料與管道接觸的地方形成。當(dāng)管道間歇運(yùn)行時(shí),可能會(huì)形成干濕交替的外部環(huán)境,從而導(dǎo)致腐蝕加劇。該區(qū)域?yàn)榈湫偷墓I(yè)大氣環(huán)境,腐蝕危害更大。
C.絕緣層下腐蝕。
絕緣下腐蝕是指在使用絕緣材料的管道或設(shè)備外表面發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象[,]。蒸汽管道的外保溫層會(huì)造成高溫高濕的封閉環(huán)境。隨著電解液薄膜的形成和積累,管體的腐蝕會(huì)加劇。保溫層下腐蝕在低壓蒸汽管道中很常見。研究表明,碳鋼管道在保溫層下的腐蝕與CUI[]最為相似,表現(xiàn)為均勻腐蝕和點(diǎn)蝕。由于保溫材料的老化和冷熱循環(huán)導(dǎo)致的密封效果下降,設(shè)備運(yùn)行年以上,保溫下腐蝕的概率會(huì)大大增加[,]。管道保溫層下的腐蝕很大程度上歸因于保溫施工和后續(xù)維護(hù)不當(dāng),循環(huán)運(yùn)行溫度引起的干濕交替和冷熱交替除外。操作人員踩踏損壞保溫外鐵片,水汽進(jìn)入保溫棉造成腐蝕,或施工質(zhì)量不規(guī)范,或保溫外鐵片長(zhǎng)期使用損壞脫落。
.焊縫無損檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的問題。
蒸汽無損檢測(cè)的重點(diǎn)是外弧面、三通肩和焊縫等應(yīng)力較大的部位以及保溫層的破損部位。在實(shí)際操作中,表面檢查首選磁粉檢測(cè),非鐵磁性材料或形狀復(fù)雜不適合磁粉檢測(cè)的零件首選滲透檢測(cè)。內(nèi)部探傷采用超聲波法,比例按《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程工業(yè)管道》選擇。
總結(jié)檢查案例,發(fā)現(xiàn)個(gè)別焊縫和熱影響區(qū)存在表面裂紋。焊接不完全、未熔合、氣孔、夾渣等內(nèi)部缺陷不同程度地存在,且多為“先天”缺陷。如果在焊接操作中,某些管道的焊接邊緣和焊縫沒有清理干凈,焊縫中會(huì)殘留有熔渣或非金屬雜質(zhì),層間焊接時(shí),焊縫中會(huì)殘留有雜質(zhì)和熔渣,形成夾雜物缺陷。
管道部件和安全附件的維護(hù)。
主要檢查管道法蘭和閥門的泄漏情況;法蘭是否偏移,緊固元件是否完整、松動(dòng);閥門操作是否靈活。附件檢查主要看附件是否安裝完好,是否手動(dòng)拆卸,安全閥、壓力表的選擇是否合理、靈敏、可靠,外觀質(zhì)量,是否處于校驗(yàn)期。發(fā)現(xiàn)法蘭選用中存在很多問題,如英制與公制混淆,導(dǎo)致法蘭對(duì)接偏差。部分法蘭緊固螺栓安裝不完全;閥門的泄漏問題主要表現(xiàn)在填料損壞上。有些閥門在制造過程中存在氣孔等缺陷,在運(yùn)行過程中長(zhǎng)期遭受溫度變化引起的熱應(yīng)力,導(dǎo)致裂紋。安全閥腐蝕;壓力表、安全閥逾期未校驗(yàn),部分安全附件未及時(shí)修理更換;部分單位壓力表的校驗(yàn)間隔與普通壓力表相同,標(biāo)注為年。
另外,有些公司發(fā)現(xiàn)管道有問題時(shí),不找有資質(zhì)的公司維修,而是自己彌補(bǔ),留下安全隱患。
蒸汽管道是一種常見的壓力管道,其運(yùn)行管理和缺陷檢測(cè)非常重要。蒸汽管道的質(zhì)量應(yīng)從源頭控制。對(duì)于管道的設(shè)計(jì)、制造和安裝,甲方應(yīng)嚴(yán)格控制質(zhì)量,選擇合格的設(shè)計(jì)和安裝單位,購(gòu)買合格的管道、管件和焊接材料。特種設(shè)備檢驗(yàn)單位應(yīng)認(rèn)真監(jiān)督安裝監(jiān)督檢驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。管道用戶應(yīng)加強(qiáng)對(duì)工藝操作指標(biāo)和工藝紀(jì)律的控制,堅(jiān)持崗位責(zé)任制,認(rèn)真落實(shí)巡視檢查制度。對(duì)定期管道檢查中發(fā)現(xiàn)的安全隱患和問題,應(yīng)及時(shí)處理。通過對(duì)壓力管道從設(shè)計(jì)、選材、安裝、使用、檢驗(yàn)到報(bào)廢更新全過程的精準(zhǔn)管理,可以保證壓力管道的正常安全運(yùn)行。