论掌握生产工艺原理在工业管道定期检验中的重要性

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随着 《特种设备安全监察条例》l 和 《工业管道安全技术监察规程》(工业管道)[2 的颁布和实施，很多企业、特别是大型化工企业对工业管道安全的重视，工业管道定期检验工作越来越繁忙，检验责任越来越重大。在我国经济高速发展的今天，节能减排要求已纳入 《特种设备安全监察条例》，为了节能减排，化工装置越来越-体化、大型化，化工装置管道越来越复杂化，使定期检验工作难度越来越大，为适应新形势下的定期检验工作，必须要对检验方案进行优化，力求严谨、准确、高效完成检验工作。

在近几年的检验实践中，对工业管道的定期检验方法进行了摸索与总结，为提高检验工作的效率，最大限度避免危害性缺陷的漏检，必须要深入了解生产装置的生产工艺原理及流程。掌握生产工艺原理及流程，对定期检验工作至关重要。

1.1 掌握生产工艺原理，分析管道失效模式，制定有针对性检验方案从事压力容器、压力管道检验的人员，-般都是化工机械专业的，对化工工艺不是很 了解，如果仅仅按照 《在用工业管道定期检验规程》L31(以下简称 《管定检规》)要求制定检验方案，势必不能突出检验的重点，找不到问题的关键，-旦检验工作完成，有可能漏掉危害性缺陷，丧失检验的意义。在检验前，花-定时间了解、掌握被检装置的生产工艺原理及流程、操作工艺参数、工作介质特性，分析管道可能产生的失效模式以及易发生失效的部位，有针对性地制定检验方案，可达到事半功倍的效果。下面以某石化厂加氢精炼装置酸性水管道 (20钢)定期检验为例，说明根据生产工艺原理，分析管道失效模式，制定检验方案的重要性。

加氢精炼工艺原理：经重整后的柴油进入加氢反应器，在加氢反应器中精炼，精炼过程实际上就是去除柴油中的杂质。柴油中的杂质主要是 N、S、0等元素，而且这几种杂质都是以化合物的形式存在，- 般方法难以去除。在高温、高压环境下，H可以与化合物中的N、s、0等元素反应，分别生成NHH s、H2O，而NH3、H2S均可溶于水，形成水溶液。

其水溶液不与柴油互溶且密度比柴油大，沉入设备底部，便于分离出来，达到除去杂质的目的。从高温高压的加氢反应器中出来的介质，进入高压分离罐中，从高压分离罐底部分离出小部分杂质；初步分离后的柴油，经降温，减压进入低压分离罐分离，在低压分离罐中，几乎所有杂质被分离出，分离出来的杂质 (即NH 、H。S、H O)混合物，进入酸性水管道。该酸性水管道就是我们的检验对象。

酸性水管道承载 NH 、H S、H O混合物，NH和H：s的水溶液均对 20钢有腐蚀作用。更特殊的是，当精炼原料不同，原料中N、s含量也会不同，生成的NH，、H S的浓度也会不同。当N含量高，介质收稿 日期：2012-03-23基金项目：国家质监总局质检公益项目(201010025-25)。

作者简介：郑连学 (1964-)，男，湖北武汉市人，助理工程师。主要从事承压类特种设备检验检测工作。

2013年4月 郑连学.论掌握生产工艺原理在工业管道定期检验中的重要性呈碱性，在腐蚀管道金属的同时，也在金属表面生成保护膜，减缓腐蚀速率；当下批原料 S含量高，介质呈酸性，它首先破坏金属表面生成的保护膜，直接腐蚀管道金属，使腐蚀速率加快，同时也在金属表面生成保护膜，减缓腐蚀。当介质再-次呈碱性时，再次破坏保护膜后，腐蚀介质再次直接对露出的金属表面进行腐蚀，加剧腐蚀。如此往复，导致管道腐蚀加剧。因此，交替承载酸、碱介质的管道，所受的腐蚀比承载单-腐蚀介质的管道更加严重。另外，管道源头腐蚀介质浓度高，因此腐蚀更严重。

通过以上分析可知，该管道最有可能产生的失效就是内表面腐蚀，最严重的腐蚀部位是管道源头。

针对该管道的检验方案，重点就是管道源头直管段和弯头的测厚检测。实际检验结果，原来壁厚 6 mm的管道腐蚀减薄最严重部位只有2.8 mm，普遍只有 3.5mm，发现了管道最易产生危险的部位。如果不了解生产工艺，仅仅为了满足 《管定检规》的要求，盲目对管道非关键部位进行测厚、探伤，极有可能漏掉危害性缺陷。

1.2 掌握生产工艺原理，现踌验对生产装置的管道的确定非常重要制定了优化的检验方案，只是迈出了检验工作的第-步。更重要的工作就是在现场实施检测，既然是检测，首先就要找准检测对象，不能张冠李戴。其实化工装置管道纵横交错、五花八门，要确定每-条管道的名称、编号及其走向，并非易事，弄不好就会造成有的管道进行了重复检验，有的管道漏掉检验，导致检验工作失误。在现场要花费大量的时间与精力来查找、确定每-条管道。当今企业追求高速发展，对生产装置的停车检修时间控制得非臭，现踌验时间有限，如果在查找管道工作上占用过多的时间，势必影响检验工作的进度，有可能造成检验工作难以完成。如何解决这-矛盾，笔者的经验就是，根据生产工艺原理及流程来确定每-条被检管道。现以某化工厂 (氯化铵结晶装置氨管道定期检验)为例，说明根据生产工艺原理及流程来确定每-条被检管道的重要性。

氯化铵 的生产用 的是侯氏制碱法，侯 氏制碱法的原理包括两个过程：第-个过程是将氨通人饱和食盐水而制成氨盐水 ，再通人二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀，经过滤、洗涤和干燥得碳酸氢钠晶体，其滤液是含有氯化铵和氯化钠的溶液；第二个过程是从含有氯化铵和氯化钠的滤液中结晶沉淀出氯化铵晶体。由于氯化铵在常温下的溶解度比氯化钠要大，低温时的溶解度则比氯化钠小，而且氯化铵在氯化钠的浓溶液里的溶解度要比在水里的溶解度小得多。所以在低温条件下，向滤液中加入细粉状的氯化钠，并通人氨气，可以使氯化铵单独结晶沉淀析出，经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品。

这个生产环节 中，重要的-步就是降低溶液的温度〉温设备叫外冷器，它是-个夹套设备，夹套内通人液氨，液氨在夹套内蒸发，降低罐内溶液的温度，使氯化铵结晶出来。明白了工艺原理，氨管道的走向就-目了然：冰机车间出来的液氨进人液氨母管- 车间液氨分配器-液氨支管-外冷器-气氨、液氨混合物管道-捕集器，从捕集器分离出来的气氨进入气氨母管送回冰机车间；从捕集器分离出来的液氨再次进入外冷器而进行蒸发。虽然装置有3O组外冷器和捕集器，看起来车间管道错综复杂，但只要确定外冷器和捕集器组，就能很轻松地确定每-条管道，为检验节约了大量的时间，节省了大量的精力，在很短时间内，圆满完成了检验任务。

1.3 掌握生产工艺原理，可发现管道原设计的缺陷由于我国压力管道的安全监察工作起步较晚，过去在设计方面缺少相关规范性法规，所以现有在用压力管道中存在许多设计缺陷。有些设计缺陷是和生产工艺密切相关的，只有掌握了生产工艺原理，才能发现这些设计缺陷以及这些缺陷造成的后果。还是以上节氯化铵结晶装置液氨管道定期检验为例，说明根据生产工艺原理，发现管道设计缺陷的重要性。

从冰机车间输送过来的液氨，经液氨分配器进入液氨支管，再进入外冷器进行蒸发。对液氨管道进行了保冷设计，保冷层设计采用的是保温棉，外层采用纤维布包扎涂油漆作为防潮层。这种设计就是保温层的设计，其实保温层和保冷层是有区别的 4，保温层允许保温材料与管道之间有-定空隙，而保冷层就不能留有空隙，否则，在防潮层不严密或破损时，就会有空气渗入产生结露。正确的保冷层设计应该是，根据管道材料的不同，选用合适的稀料进行填充和粘合，使保冷层与管道表面全面而密实地接触，成为-个整体，在保冷层外面再做防潮层。

该装置液氨管道，因为保冷层未按规范设计，在防潮层破损部位，拆开保冷层 (保温棉)发现管道金属 (1Crl8Ni9Ti)表面，均有不同深度、不同面积的孔蚀缺陷。因为氯化铵结晶车间，空气潮湿，水蒸气中含有大量的氯离子 (由于氯化铵、氯化钠均易化 工 设 置 与 管 道 第 50卷第 2期溶于水)，潮湿空气通过破损的防潮层，透过保温棉与管道的间隙，直接与管道金属接触，由于液氨管道温度较低，在管道表面产生结露，这些含氯离子的溶液在管道金属 (1Crl8Ni9Ti)表面，发生电化学腐蚀，不断腐蚀管道金属而产生蚀孑L。这是奥氏体不锈钢在含有氯离子的溶液中发生的典型孑L蚀5]，蚀孔形成后，腐蚀电流集中，深入发展的可能性极大，严重时就造成穿孔，产生极其严重的后果。

通过以上检验案例说明，掌握生产工艺原理，发现了管道设计的欠缺，以及由于设计欠缺造成的管道严重缺陷，旧能地避免了危害性缺陷的漏检，很大程度上保证了压力管道的安全。

1.4 掌握生产工艺原理，合理利用检验检测资源，既降低检验成本又安全环保当今社会经济高速发展，各行各业都追求高的效率，特种设备检验行业也不例外，力求 高效、谨严、务实、求精”的原则，做好特种设备的检验工作。

特种设备的检测方法，有的对环境是有污染的，如渗透检测方法；有的对人和动植物是有危害的，如放射性同位素射线检测、x射线检测等。任何-种检测方法并不是万能的，每-种方法只在检测某-种特定类型缺陷方面敏感，而并不适用其他类型缺陷的检测。

这就要求我们在工业管道的定期检验中，根据生产工艺原理，分析管道最有可能产生缺陷的部位以及产生何种危害性缺陷，运用不同的检测方法，最安全、最环保、最经济、最高效、最大限度检测出危害性缺陷。

现以某氯碱化工厂制氯气装置 (氯气管道定期检验)为例，说明掌握生产工艺原理，合理运用检测方法的重要性。

某氯碱化工厂氯碱化工装置，电解食盐水生产烧碱 (NaOH)、氯气 (C12)、氢气 (H )，其原理为：2NaC12H2O (电解)2NaOHH2 C12产生的湿氯气用钛制管道 (参数：P0.15 MPa，T180℃，湿氯气)输送，送人氯气干燥器、净化器进行干燥和净化，干燥、净化后的氯气用碳钢无缝钢管输送，进行加压，然后送人氯气液化器液化成为液氯，最后进入储存罐储存。我们检验对象是湿氯气钛制管道和干燥、净化后加压前的干氯气碳钢无缝钢管。从电解槽电解出来的氯气，温度较高，湿度较大伴有大量水蒸气及盐雾等杂质。这种湿氯气对钢铁及大多数金属(包括奥氏体不锈钢)有强烈的腐蚀作用，只有金属钛才能耐湿氯气腐蚀 [6]。钛的化学活性高，能直接与干氯气发生强烈反应，生成四氯化钛 (TIC1 )产物，放出大量热量，产生严重的腐蚀，甚至有燃烧、爆炸的危险。所以钛不能使用于干氯气中，干氯气采用碳钢无缝钢管输送。从以上生产工艺原理可知，该两种管道工作压力低、且连续工作，不存在低周疲劳问题，产生疲劳缺陷的可能性小；钛金属在湿氯气环境，碳钢在干氯气环境中基本不会发生应力腐蚀。

因此，管道最有可能产生的危害性缺陷是管道金属腐蚀，其针对性的检测方法就是对管道进行测厚检测，不必盲目选择对环境有污染的渗透检测和对人、动植物有危害的x射线检测方法。实际检测结果；输送湿氯气的钛制管道壁厚变化不大，说明钛材耐湿氯气腐蚀性强；输送干氯气的碳钢管道，原材料壁厚为6i/lm，现普遍减薄为3 mm左右，弯头更严重，最低的只有 2.2 mm，检测出了管道存在的缺陷。

检验结果说明，不是所有的管道都要进行表面探伤和内部埋藏缺陷探伤，只有依据生产工艺原理，分析管道可能产生的缺陷类型，针对需要检测的缺陷，合理利用检测方法进行检测，这样既发现了缺陷，又降低了检验成本且减少了对环境的污染，让检验工作更有效、更经济、更安全、更环保。

1.5 掌握生产工艺原理，确定现踌验危险源，规避安全风险在压力管道检验现场，有很多危险因素存在，它极有可能危及检验、检测人员的安全。我们要确定这些危险因素，对这些危险因素加以防范，确保检验工作的安全进行。这些危险因素不仅有来自检验中共有的检验脚手架危险、检验人员登高危险、检验用电危险、防火危险、狭窄受限空间工作危险、高空坠物危险、交叉施工作业危险、现场误操作危险等，还有来自生产工艺方面的潜在危险因素，这些生产工艺方面的潜在危险因素，并不是千篇-律的，因装置生产工艺原理的不同而不同。要确定来自生产工艺方面的潜在危险因素，必须要了解、掌握被检验生产装置的生产工艺原理，分析危险因素的来源以及它的危害方式，然后采取最有效的防范措施。现以某石化厂烷基化装置压力管道定期检验为例，说明根据生产工艺原理，确定来自生产工艺方面的潜在危险因素，规避安全风险。

所谓烷基化是烷基由-个分子转移到另-个分子的过程，是化合物分子中引人烷基(甲基、