壓力容器在燃氣行業(yè)的應(yīng)用與管理

    燃氣是城市能源供應(yīng)的重要組成部分，也是重要的城市基礎(chǔ)設(shè)施之一。進入21世紀以來，我國燃氣事業(yè)發(fā)展迅速，設(shè)施水平不斷提高，用戶也不再局限于大城市，而逐步向中小城市甚至鄉(xiāng)鎮(zhèn)延伸。燃氣是一種易燃、易爆、有毒的氣體，這種特性使燃氣行業(yè)成為一個高危行業(yè)，其生產(chǎn)、供應(yīng)、使用過程中的每一個環(huán)節(jié)都有可能發(fā)生泄漏、爆炸和中毒事故。壓力容器是燃氣行業(yè)密不可分的重要儲存、供應(yīng)設(shè)施，加上燃氣的供應(yīng)涉及千家萬戶，一旦發(fā)生重大事故，勢必影響城鎮(zhèn)燃氣的正常運行，危及公共安全，甚至影響到社會穩(wěn)定。因此，燃氣行業(yè)壓力容器的安全管理工作是安全生產(chǎn)的重要組成部分，是我國實現(xiàn)安全發(fā)展的重要內(nèi)容。結(jié)合20年的管理實踐，現(xiàn)將壓力容器在燃氣行業(yè)的應(yīng)用與管理分析如下：

    一、壓力容器在燃氣行業(yè)的使用管理

    1．燃氣企業(yè)壓力容器使用登記制度

    在使用壓力容器的燃氣企業(yè)，壓力容器投入使用前或投入使用后30日內(nèi)，應(yīng)當按照要求到直轄市或者設(shè)區(qū)的市的質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門逐臺辦理使用登記手續(xù)。經(jīng)核準予以注冊的壓力容器，將由登記機關(guān)發(fā)給《壓力容器使用證》及注明壓力容器安全狀況等級和注冊編號。登記標志的放置位置應(yīng)當符合有關(guān)規(guī)定。

    2．燃氣企業(yè)的使用單位的責任

    燃氣企業(yè)使用單位應(yīng)當對壓力容器的安全管理負責，并且配備具有壓力容器專業(yè)知識，熟悉國家相關(guān)法律、法規(guī)、安全技術(shù)規(guī)范和標準的工程技術(shù)人員作為安全管理人員，負責壓力容器的安全管理工作。

    3．燃氣企業(yè)壓力容器的安全管理

    壓力容器使用單位的安全管理工作主要包括以下內(nèi)容：

    (1)燃氣企業(yè)必須認真貫徹執(zhí)行國家有關(guān)壓力容器安全的法規(guī)及安全技術(shù)規(guī)范；

    (2)燃氣企業(yè)應(yīng)建立健全壓力容器安全管理制度，制定壓力容器安全操作規(guī)程：

    (3)燃氣企業(yè)及時辦理壓力容器使用登記，建立壓力容器技術(shù)檔案；

    (4)燃氣企業(yè)負責壓力容器的設(shè)計、采購、安裝、使用、改造、維修、報廢等全過程管理；

    (5)燃氣企業(yè)管理人員應(yīng)組織開展壓力容器安全檢查，至少每月進行一次自行檢查，并且做好檢查記錄工作；

    (6)燃氣企業(yè)應(yīng)組織實施年度檢查并且出具檢查報告：

    (7)燃氣企業(yè)必須編制壓力容器的年度定期檢驗計劃，督促安排落實特種設(shè)備定期檢驗和事故隱患的整治工作；

    (8)燃氣企業(yè)應(yīng)及時向主管部門和當?shù)刭|(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門報送當年壓力容器數(shù)量和變更情況的統(tǒng)計報表、壓力容器定期檢驗計劃的實施情況、存在的主要問題及處理情況等：

(9)燃氣企業(yè)應(yīng)按照規(guī)定報告壓力容器事故，組織、參加壓力容器事故的救援、協(xié)助調(diào)查和善后處

 (10)燃氣企業(yè)應(yīng)組織開展壓力容器作業(yè)人員的教育培訓(xùn)工作；

    (11)燃氣企業(yè)應(yīng)制定事故救援預(yù)案并且組織演練，同時做好詳細的演習(xí)記錄。

    4·燃氣企業(yè)壓力容器技術(shù)檔案的管理

    根據(jù)TSGR 0004—2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》《壓力容器使用登記管理規(guī)則》的要求，壓力容器的使用單位，應(yīng)當逐臺建立壓力容器技術(shù)檔案并且由其管理部門統(tǒng)一保管，技術(shù)檔案應(yīng)包括(1)壓力容器檔案卡、特種設(shè)備使用登記證、壓力容器使用登記表：    (2)壓力容器設(shè)計文件，包括設(shè)計圖樣、技術(shù)條件、強度計算書，必要時包括設(shè)計和安裝使用說明書：

    (3)壓力容器制造、安裝、技術(shù)條件和資料，即：竣工圖樣、產(chǎn)品質(zhì)量證明書及產(chǎn)品銘牌的拓印件、壓力容器產(chǎn)品安全質(zhì)量監(jiān)檢證書、移動式壓力容器還應(yīng)提供產(chǎn)品使用說明書(含安全附件說明書)、底盤使用說明書、隨車工具及安全附件清單等；

    (4)檢驗、檢測記錄及有關(guān)檢驗的技術(shù)文件和資 (5)修理方案、實際修理情況記錄以及有關(guān)的技  術(shù)文件和資料；

(6)壓力容器技術(shù)改造的方案、圖樣、材料質(zhì)量  證明書、施工質(zhì)量檢驗技術(shù)文件和資料； 

(7)安全附件校驗、修理和更換記錄：

    (8)有關(guān)事故的記錄資料和處理報告。

    5·燃氣行業(yè)壓力容器操作責任人

    每臺壓力容器都應(yīng)有操作人員。燃氣行業(yè)壓力容器的操作人員應(yīng)：

    (1)定期參加培訓(xùn)，學(xué)習(xí)壓力容器的基本知識，熟悉國家頒發(fā)的安全技術(shù)法規(guī)、技術(shù)標準中有關(guān)安全使用的內(nèi)容。要熟記本崗位的工藝流程、有關(guān)容器的l結(jié)構(gòu)、類別、技術(shù)參數(shù)和主要技術(shù)性能。

    (2)燃氣行業(yè)要嚴格遵守安全操作規(guī)程，掌握好本崗位壓力容器操作程序和操作方法及對一般事故的排除技能，并做到認真填寫操作運行記錄或工藝生產(chǎn)t己錄，加強對容器和設(shè)備的巡回檢查和維護保養(yǎng)。

    (3)燃氣行業(yè)壓力容器的操作人員應(yīng)了解生產(chǎn)流程中各種介質(zhì)的物理性能和化學(xué)性質(zhì)，了解它們之間可能引起的物理化學(xué)反應(yīng)，以便在發(fā)生意外情況時，能做到判斷準確，處理正確及時。

    (4)燃氣行業(yè)壓力容器操作人員應(yīng)掌握各種壓力容器安全附件的型號、規(guī)格、性能及用途，經(jīng)常保持安全附件的齊全、靈活、準確可靠。

    (5)燃氣行業(yè)壓力容器操作人員應(yīng)取得當?shù)貕毫θ萜鞅O(jiān)察機構(gòu)頒發(fā)的“壓力容器操作人員合格證”后，方能獨立承擔壓力容器的操作。

    (6)燃氣行業(yè)壓力容器操作人員年齡應(yīng)年滿18歲以上，初中以上文化程度，必須熱愛本職工作，工作認真負責，身體健康和無妨礙崗位操作的疾病和生理缺陷，并經(jīng)醫(yī)院體格檢查合格。

    (7)燃氣行業(yè)壓力容器操作人員應(yīng)履行的職責：必須嚴格執(zhí)行各項規(guī)章制度，．精心操作，認真填寫操作運行記錄或生產(chǎn)工藝記錄，確保生產(chǎn)安全運行。當發(fā)現(xiàn)壓力容器有異常現(xiàn)象危及安全時，應(yīng)采取緊急停機措施并及時向上級報告。對任何有害壓力容器的違章指揮，應(yīng)拒絕執(zhí)行。

 

  二、燃氣行業(yè)壓力容器的定期檢驗

  1．燃氣行業(yè)壓力容器的報檢

    燃氣行業(yè)的使用單位應(yīng)當于壓力容器定期檢驗有效期屆滿前1個月向特種設(shè)備檢驗機構(gòu)提出定期檢驗要求。檢驗機構(gòu)接到定期檢驗要求后，應(yīng)當及時進行檢驗。

    2．燃氣行業(yè)壓力容器定期檢驗周期的管理

    燃氣行業(yè)壓力容器定期檢驗是指在壓力容器停機時進行的檢驗和安全狀況等級評定。壓力容器一般應(yīng)當于投用后3年內(nèi)進行首次定期檢驗。下次的檢驗周期，由檢驗機構(gòu)根據(jù)壓力容器的安全狀況等級，按照以下要求確定：

    (1)安全狀況等級為1、‘2級的，一般每6年一次；

    (2)安全狀況等級為3級的，一般3至6年一次。

    (3)安全狀況等級為4級的，應(yīng)當監(jiān)控使用，其檢驗周期由檢驗機構(gòu)確定，累計監(jiān)控使用時間不得超過3年；

    (4)安全狀況等級為5級的，應(yīng)當對缺陷進行處理，否則不得繼續(xù)使用；

    (5)壓力容器安全狀況等級的評定按照《壓力容器定期檢驗規(guī)則》進行，符合其規(guī)定條件的，可以適當縮短或者延長檢驗周期；

    (6)應(yīng)用基于風(fēng)險的檢驗(RBI)技術(shù)的壓力容  器，按照fsG R∞04—2009的要求確定檢驗周期。

    3．燃氣行業(yè)壓力容器定期檢驗內(nèi)容

    (1)外部檢查：外部檢驗是指在用壓力容器運  行中的定期在線檢查，每年至少進行一次。外部檢查可以由檢驗單位有資格的檢驗員進行，也可由經(jīng)安全監(jiān)察機構(gòu)認可的使用單位壓力容器專業(yè)人員進行。

    (2)內(nèi)外部檢驗：內(nèi)外部檢驗是指在用壓力容器停機時的檢驗。內(nèi)外部檢驗應(yīng)由檢驗單位有資格的檢驗員進行。檢驗人員應(yīng)當根據(jù)壓力容器的使用情況、失效模式制定檢驗方案。定期檢驗的方法以宏觀檢查、壁厚測定、表面無損檢測為主，必要時可以采用超聲波檢測、射線檢測、硬度測定、金相檢驗、材質(zhì)分析、渦流檢測、強度校核或者應(yīng)力測定等。

    (3)耐壓試驗：耐壓試驗是指壓力容器停機檢驗時，所進行的超過最高使用壓力的液壓試驗或氣壓試驗。對固定式壓力容器，每兩次內(nèi)外部檢驗期間內(nèi)，至少時行一次耐壓試驗；對移動式壓力容器，每6年至少進行一次耐壓試驗。

    三、燃氣行業(yè)壓力容器安全附件的管理

    壓力容器用的安全裝置包括：安全閥、爆破片裝置、緊急切斷裝置、壓力表、液面計、測溫儀表、快開門式壓力容器的安全連鎖裝置。

    1．燃氣行業(yè)安全閥的選用與安裝要求

    (1)對易燃介質(zhì)或毒性程度為極度、高度或中度危害介質(zhì)的壓力容器，應(yīng)在安全閥或爆破片的排出口裝設(shè)導(dǎo)管，將排放介質(zhì)引至安全地點，并進行妥善處理，不得直接排入大氣。

    (2)安全閥應(yīng)垂直安裝，并應(yīng)裝設(shè)在壓力容器的液面以上的氣相空間部分或裝設(shè)在與壓力容器氣相空間相連的管道上。安全閥裝設(shè)位置應(yīng)便于檢查和維修。

    (3)安全閥與壓力容器之間一般不宜裝設(shè)截止閥門。為實現(xiàn)安全閥的要現(xiàn)校驗，可在安全閥與壓力容器之間裝設(shè)爆破片裝置。

    (4)由于介質(zhì)的緣故，安全閥需要經(jīng)常清洗或更換，經(jīng)使用單位主管壓力容器安全的技術(shù)負責人批準，可在安全閥(爆破片裝置)s壓力容器之闖裝設(shè)截止閥門，為確保壓力容器正常運行期間截止閥是全開的，在截止閥上加鉛封或鎖定裝置。

    (5)安全閥一般每年至少校驗一次，拆卸進行校  驗有困難時應(yīng)采用在現(xiàn)場校驗。現(xiàn)場校驗時，使用單位主管壓力容器安全的技術(shù)負責人和具有相應(yīng)資格的檢驗人員應(yīng)到場確認。校驗合格的安全閥應(yīng)加鉛封。

    (6)爆破片裝置應(yīng)進行定期更換。對于超過****設(shè)計爆破壓力而未爆破的爆破片應(yīng)立即更換；在苛刻條件下使用的爆破片裝置應(yīng)每年更換；一般爆破片裝置應(yīng)在2至3年內(nèi)更換。

    2．燃氣行業(yè)壓力表的選用與安裝要求

    (1)選用的壓力表必須與壓力容器的介質(zhì)相適應(yīng)。

    (2)設(shè)計壓力小于1.6MPa壓力容器使用的壓力表的精度不得低于2.5級，設(shè)計壓力大于或者等于1.6MPa壓力容器使用的壓力表的精度不得低于1.6級。

    (3)壓力表盤刻度極限值應(yīng)當為****允許工作壓力的1.5至3.0倍，表盤直徑不得小于lOOmm。

    (4)壓力表的校驗和維護應(yīng)符合國家計量部門的有關(guān)規(guī)定。壓力表安裝前應(yīng)進行校驗，在刻度盤上應(yīng)劃出指示最高工作壓力的紅線，注明下次校驗日期，壓力表校驗后應(yīng)加鉛封。

    (5)壓力表的安裝位置應(yīng)便于操作人員的觀察和清洗，且應(yīng)避免受到熱烤、凍結(jié)或震動的不利影響。

    (6)壓力表與壓力容器之間，應(yīng)裝設(shè)三通旋塞或針形閥；旋塞或針形閥應(yīng)有開啟標記和鎖緊裝置；壓力表與壓力容器之間，不得連接其他任何配件或接管。

    (7)用于蒸汽介質(zhì)的壓力表，在壓力表與壓力容器之間應(yīng)裝有存水彎管；用于具有腐蝕性或高黏度介質(zhì)的壓力表，在壓力表和壓力容器之間應(yīng)設(shè)能隔離介質(zhì)的緩沖裝置。

    3．燃氣行業(yè)液面計的安裝與使用要求

    (1)根據(jù)壓力容器的介質(zhì)、****允許工作壓力和溫度選用。

    (2)在安裝使用前，對設(shè)計壓力不大于IOMPa的壓力容器用液位計進行1．5倍液位計公稱壓力的液壓試驗，對設(shè)計壓力大于或者等于IOMPa的壓力容器的}瘦位計進行1．25倍液位計公稱壓力的液壓試驗。

    (3)儲存0℃以下介質(zhì)的壓力容器，選用防霜液位訊

    (4)寒冷地區(qū)室外使用的液位計，選用夾套型或者保溫型結(jié)構(gòu)的液位計。

    (5)用于易爆、毒性程度為極度、高度危害介質(zhì)的液化氣體壓力容器上，有防止泄漏的保護裝置。

    (6)要求液面指示平穩(wěn)的，不允許采用浮子 (標)式液位計。

    (7)液面計應(yīng)安裝在便于觀察的位置，如液面計的安裝位置不便于觀察，應(yīng)增加其他輔助設(shè)施。大型壓力容器還應(yīng)有集中控制的設(shè)施和警報裝置；液面計最高和最低安全液位應(yīng)作出明顯標志。

    (8)壓力容器運行操作人員應(yīng)加強對液面計的維護管理，保持完好和清晰。使用單位應(yīng)根據(jù)運行實際情況規(guī)定液面計的檢修周期，但液面計的檢修周期不得超過壓力容器內(nèi)外部檢驗周期。

近年來壓力容器爆炸事故時有發(fā)生，如1997年6月26日北京東方化工廠乙烯球罐發(fā)生爆炸，1998年3月5日陜西省西安市煤氣公司液化石油汽貯罐爆炸事故等。壓力容器爆炸時，不但會造成極大的人身傷亡事故，而且有時還會引起火災(zāi)或更強烈的爆炸。因此，研究分析壓力容器爆炸事故，找出事故原因，對預(yù)防事故、保障設(shè)備安全有著極其重要作用。壓力容器的破壞形式主要是根據(jù)國際《壓力容器、鍋爐和管道委員會》提出的方法，依照破壞形態(tài)和破壞原因，壓力容器破壞形式可分以下幾種：

    1．燃氣行業(yè)壓力容器過度的塑性變形

    當壓力載荷大大超過設(shè)計數(shù)值時，容器的器壁變薄，最后達到不穩(wěn)定點，即當壓力稍許增加時，容器就會因過度塑性變形而發(fā)生破裂。當容器發(fā)生過度塑性變形破裂時，斷口為撕斷狀態(tài)，容器破壞時不產(chǎn)生碎片或者僅有少量碎塊，爆破口的大小視容器爆破的膨脹能量而定。除壓力的影響以外，金屬材料在高溫下的蠕變也是引起塑性變形的一個重要原因，在蠕變過程中，材料發(fā)生連續(xù)的塑性變形，在塑性變形積累到相當長時間后，將以破裂而告終。

    2．燃氣行業(yè)壓力容器過度的彈性變形

    彈性變形是固體在外力的作用下表現(xiàn)出的一種行為，當外力撤出后，物體能夠恢復(fù)原來形狀的能力稱為彈性性質(zhì)，而具有這種可逆性的變形就叫做彈性變形，過度的彈性變形可能使容器呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，甚至達到失穩(wěn)程度。

    3．燃氣行業(yè)壓力容器的大應(yīng)變疲勞

    壓力容器在交變應(yīng)力的作用下，位于容器的某些局部區(qū)域(如開孔接管周圍、局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)處等)受力****的金屬晶粒將會產(chǎn)生滑移并逐漸發(fā)展成為微小裂紋，且裂紋兩端不斷擴展，最終導(dǎo)致容器的疲勞破壞。疲勞首先出現(xiàn)在上述高應(yīng)力的局部區(qū)域，即出現(xiàn)在這些高應(yīng)力引起的大應(yīng)變的地方，這種破壞就稱大應(yīng)變疲勞。壓力容器的疲勞破壞一般具有以下特征：

    (1)容器沒有明顯的變形。

    (2)破裂的斷口存在兩個區(qū)域：疲勞裂紋產(chǎn)生至擴展區(qū)和最后斷裂區(qū)。

    (3)容器常因開裂泄漏而失效。

    (4)疲勞破壞總是在容器經(jīng)過反復(fù)的加載和卸載以后發(fā)生。

    4．燃氣行業(yè)壓力容器的腐蝕疲勞

    腐蝕疲勞是金屬材料在腐蝕和應(yīng)力的共同作用下引起的一種破壞形式。在材料的腐蝕疲勞中，一方面由于腐蝕使金屬表面局部損壞并促使疲勞裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展；另一方面，交變的拉伸應(yīng)力破壞金屬表面的保護膜并促使表面腐蝕的產(chǎn)生。在交變應(yīng)力的作用下，被破壞的保護膜無法再次形成，沉積在腐蝕坑中的腐蝕產(chǎn)物又阻止氧的擴散使保護膜難以恢復(fù)。所以腐蝕坑的底部始終處在活性狀態(tài)之下而構(gòu)成了腐蝕電池的陽極。就這樣在腐蝕與交變應(yīng)力的聯(lián)合作用下，裂紋不斷發(fā)展直至金屬最后斷裂。

    5．燃氣行業(yè)壓力容器的應(yīng)力腐蝕

    應(yīng)力腐蝕是在金屬腐蝕介質(zhì)和拉伸應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生的一種破壞形式。金屬發(fā)生應(yīng)力腐蝕時，腐蝕和應(yīng)力這兩個因素是相互促進的。一方面，腐蝕使金屬的有效截面積減小和表面形成缺口，產(chǎn)生應(yīng)力集中；另一方面，應(yīng)力的存在加速了腐蝕的進展，使表面的腐蝕缺口向深處擴展，最后導(dǎo)致斷裂。

  6．燃氣行業(yè)壓力容器的脆性破裂

  工程上把沒有明顯塑性變形的斷裂統(tǒng)稱為脆性斷裂或破裂，而壓力容器的脆性破裂是指由塑性材料制成的壓力容器，破裂時呈脆性破裂特征。破裂容器的工作應(yīng)力遠遠低于材料的強度極限，甚至低于材料的屈服極限。壓力容器發(fā)生脆性斷裂的特征是：

    (1)容器器壁沒有明顯的伸長變形，容器的厚度一般沒有改變。

    (2)斷口呈金屬光澤的結(jié)晶狀，裂口齊平與主應(yīng)力方向垂直。

    (3)脆性破裂的容器常呈碎塊狀，且常有碎片飛   出。

    (4)破裂事故多數(shù)在溫度較低的情況下發(fā)生。

    (5)脆性斷裂更容易在高強度鋼制的壓力容器和用中、低強度制造的厚壁容器上發(fā)生。

    7．燃氣行業(yè)壓力容器的氫腐蝕破壞在高溫高壓下'吸附在鋼表面的氫分子部分分解為氫原子或離子而固溶于鋼表面層并向鋼內(nèi)擴散，它以氫脆和氫腐蝕兩種方式影響著鋼的性能。氫脆是由于氫擴散并溶解于金屬晶格中，使鋼在緩慢變形時產(chǎn)生脆性現(xiàn)象，此時鋼的塑性顯著降低。氫腐蝕是指氫原子或離子擴散進入鋼中，將結(jié)合成氫分子，并部分地與微孔壁上的碳或碳化物及非金屬夾雜物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，這些不易溶解的氣體生成物聚積在晶界原有的微隙內(nèi)，形成局部高壓，造成應(yīng)力集中，使晶界變寬，發(fā)展成微裂紋，降低了鋼的機械性能。

    總之，隨著燃氣事業(yè)的快速發(fā)展和市政公用事業(yè)市場化進程的不斷加快，壓力容器在現(xiàn)代生活中越來越普及，如壓力管道、液化石油氣儲罐、液化石油鋼瓶、車用天然氣氣瓶以及壓縮天然氣撬車等，還有越來越多的隸屬不同行業(yè)、不同部門的單位進入燃氣市場中來，這就造成了從業(yè)人員安全意識淡薄、安全知識匱乏、缺少壓力容器專業(yè)技術(shù)和經(jīng)營管理經(jīng)驗，并嚴重制約燃氣行業(yè)的健康發(fā)展。因此，做好壓力容器的安全管理工作，加強從業(yè)人員培訓(xùn)，建立壓力容器嚴格的管理制度和操作規(guī)程，全面提高燃氣行業(yè)壓力容器管理水平和專業(yè)技術(shù)水平，是減少和避免各種壓：力容器事故、保證人民群眾生命和財產(chǎn)安全重要舉措，是實現(xiàn)燃氣行業(yè)安全發(fā)展的重要內(nèi)容。