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山东省特种设备协会 - 《山东省特种设备》

浅析压力容器安全管理

作者:宫羽丽 中海油山东化学工程有限公司    
2018-03-30     浏览(105)     (0)
  摘 要:压力容器等因特定的工作方式而对安全要求严格,存在的安全隐患也较多,实行法定强制检验是强化管理、贯彻与落实专业技术规程及标准、保证安全压力容器运行的重要控制环节和技术手段,通常有定期的常规检验和故障后的专项检验,检验人员在操作过程中要有针对性的对使用单位存在的安全隐患问题提出整改意见, 并指导采取相应的应对措施。
  关键词:压力容器;锅炉;安全;风险管理

      1 我国在用压力容器安全现状

      压力容器的用途十分广泛 , 它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。此外 , 还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。压力容器由于密封、 承压及介质等原因,容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。

  我国现有在用压力容器 6800 万台 ( 其中固定式176多万台) 。 它们大多数是在高温、 高压、 低温、疲劳及腐蚀性介质等苛刻工况下运行。安全使用寿命长的可达 20 年以上 , 短的只有几年甚至几个月。粗略估计一下 , 若能将每台设备的寿命平均延长两年 , 每台设备的平均寿命按 15 年计 , 则相当于制造安装新设备 17 万台 , 可为国家节约资金达百亿元。在用压力容器往往存在着各种焊接缺陷、结构缺陷、材料缺陷、使用时产生的裂纹、腐蚀、磨损等 , 再加上长期超期服役造成的材料损伤 , 潜在危害性极大。这些设备及隐患若不及时研究处理 , 继续盲目使用 , 必将成为爆炸事故的主要根源。在用压力容器存在的失效主要有脆断、疲劳、腐蚀、冲蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀以及腐蚀疲劳等形体式 , 一旦发生事故将会对人民生命财产安全造成极大的危害 , 因而世界各国都相当重视。

  2 压力容器安全管理的必要性

      随着社会生产力的提高以及科学技术的逐渐进步,锅炉在人们的生活生产中占重要地位。压力容器的事故频率比较高,这与设备本身的特性有关:

  (1)压力容器结构一般比较简单,但其受力情况却比较复杂;

      (2)工作和使用条件比较复杂;

      (3)容易发生超载运行;

      (4)易受工作介质的腐蚀。当锅炉压力容器在运行时,不仅要承受一定的温度和压力,而且要遭受介质的侵蚀和飞灰磨损,故具有爆炸的危险。

  由此可见,工业锅炉压力容器的安全管理倘若不严格,使用不恰当,很容易导致事故的发生,重则会引发爆炸,导致厂房、设备毁坏甚至人员伤亡。工业锅炉压力容器的安全管理应该引起人们的高度重视。

      3 压力容器及压力管线容易出现的安全风险事故

  3.1 压力容器生产中存在的安全风险

      (1) 使用不合法。购买一些没有压力容器制造资质的工厂生产的设备作为承压设备,并非法当压力容器使用,以避开报装、使用注册登记和检验等安全监察管理,留下无穷后患。

  (2) 容器虽合法而管理操作不符合要求。企业不配备或缺乏懂得压力容器专业知识和了解国家对压力容器的有关法规、标准的技术管理人员。压力容器操作人员未经必要的专业培训和考核,无证上岗,极易造成操作事故。
  (3) 压力容器管理处于“四无”状态。即一无安全操作规程,二无建立压力容器技术档案,三无压力容器持证上岗人员和相关管理人员,四无定期检验管理。使压力容器和安全附件处于盲目使用、盲目管理的失控状态。
  (4) 擅自改变使用条件,擅自修理改造。经营者无视压力容器安全,为了适应某种工艺的需要而随意改动。

  3.2 压力管线在生产中存在的安全风险

      压力管线指管道内流体介质由外部施加力使其流动的工程管线。通过一定的加压设备,将流体介质由管道系统输送给终端用户。给水、煤气、灰渣管道系为压力输送。

  从我国颁发《压力管道安全管理与监察规定》以后, “压力管道”便成为受监察管道的专用名词。在《压力管道安全管理与监察规定》第二条中将压力管道定义为: “在生产、生活中使用的可能引起燃爆或中毒等危险性较大的特种设备” 。国务院 2003 年 6 月 1 日颁发实施的《特种设备安全监察条例》中,将压力管道进一步明确为“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25mm 的管道” 。这就是说,现在所说的“压力管道” ,不但是指其管内或管外承受压力,而且其内部输送的介质是“气体、 液化气体和蒸汽”或“可能引起燃爆、中毒或腐蚀的液体”物质。

  3.3 压力容器检验中常见的危险及易产生事故类型

      (1) 设备、设施设置上的缺陷 , 如强度、刚度不足,稳定性差,如支撑件锈蚀开裂等;设备设施之间及本身密封不良,如管道、阀门泄露蒸汽、热水、化学介质等;无检验平台,未搭设脚手架防护设施;脚手架搭设支撑不当、防护距离不足、防护用材不对等防护设施缺陷。该类型的危险因素主要造成的事故类型有坠落、烫伤、中毒、窒息等。

  (2) 高低温物质、粉尘、易燃易爆物质、有毒物质及腐蚀性物质等危害 如高温蒸汽、热水运行设备及输送管道、高温炉膛、高温炉渣等;煤粉、煤灰、煤渣、烟灰、烟尘、烟垢等;锅炉尾部烟道或炉膛燃油燃气等。这些危险因素造成的主要事故类型有灼伤、 烫伤、 冻伤、 人员视力、 呼吸道、皮肤伤害、爆炸、爆燃等。

      (3) 环境因素危险 , 如内部空间狭小,作业环境不良;通风不良,通风方式不对。这些危险因素造成的主要事故类型有身体损伤,缺氧窒息等。

  (4) 人为因素危害 , 如检验人员体力、听力、视力不足;高血压、心脏病、晕高病等健康疾病;冒险心理、情绪异常等心理异常;指挥错误,违法指挥;探伤操作、水压试验等误操作。这些危险因素造成的主要事故类型有人体伤害、坠落、爆炸等。

  4 如何更好的进行压力容器质量监督控制

      为了从根源上确保压力容器的质量,保护国家和人民的生命及财产安全,我们主要可以从以下几个方面进行质量控制:

      (1) 对原材料(包括焊接材料)的控制是质量控制的一个重要环节。制造单位应明确材料和采购控制的范围。控制材料环节一般应包括:选用、代用、 采购、 验收、 复验、 入库、 存放、 保管、 发放、标记移植等。



  (2) 压力容器的制造是一系列生产工序,按照一定的生产工艺流程加工完成的。投产前,要根据设计图纸的要求,制定出各生成工序和部件的加工工艺,并根据生产及材料代用等情况进行相应的工艺变更。生产过程中,车间和生产工人要严格按照工艺规程和守则工作,克服随意性。制造单位应明确工艺质量控制的范围,制订和执行工艺质量的管理制度或程序文件,以保证工艺流程合理。工艺文件正确、完整,工艺实施过程受控,产品标识唯一。控制环节一般应包括:图样的工艺审查,工艺流程,通用工艺、专用工艺的编制、审批、使用、工装、模具的设计、使用和维护,产品标识,标一记移值可追溯性,工艺实施过程控制的一记录,表面处理和防护等。

     (3) 焊接是压力容器制造中的一种主要加工方法。如平板拼接、筒节与筒节、筒节与封头等等,大多用焊接的方法完成,对于锅炉压力容器的制造是十分重要的。产品的质量很大程度上取决于焊接质量的优劣。制造单位应制订和执行焊接质量的管理制度或程序文件,以保证所有受压元件(包括受压元件与非受压元件连接)的焊接接头的质量都能满足法规、规章、标准和图样的要求。控制环节一般应包括:焊接材料的控制和管理,焊接工艺评定及其工艺文件的编制、审批、使用、焊工资格和管理,焊工标记,产品焊接试板,焊接设备,焊接接头组对或组装质量,施焊过程控制和记录,焊缝返修质量控制和记录等。

  (4) 压力容器在制造过程中难免地要产生一些缺陷,有些缺陷没有超出标准允许的范围,是允许的;有些缺陷超出了标准要求,需要返修或判废。不合格的产品不能出厂。为了达到这个目标,制造厂要实行自检、互检、专检相结合的制度,设立专职检验员,对主要生产工序实行严格检验,通过一些停止点和控制点的设立,有效的保证了锅炉压力容器产品的质量。

      (5) 无损探伤技术被应用于压力容器检验。它主要用来检查焊缝内部和表面的缺陷。在锅炉压力容器制造质量控制过程中,探伤评定是质量评定的重要手段,无损探伤的工作质量及其检验可靠性的控制主要包括对探伤人员操作技能的鉴定和探伤工艺的控制。控制环节一般应该包括:通用和专用工艺的编制、审批和使用,检测人员的资格和管理,无损检测设备、设施和器材的控制,焊缝无损检验部位的可追溯性,无损检测实施过程的控制,无损检测记录、报告和射线底片的质量控制及保管等。 (6) 制造单位应制订和执行理化试验控制的管理制度或程序文件,以保证受压元件材料和焊接接头的理化试验满足法规、规章和标准的要求。控制环节一般应包括:试验规程的编制、审批和使用,试验人中的管理,试验设备和器材,试样的取样、加工和检测,试验的操作,试样的保管,试验的记录、报告及保管,外协的理化试验的质量控制等。

      (7) 由于种种因素,在制造过程中难免会出现制造的工件或其他的事务不符合规定、标准或者文件要求的现象,这种情况称为不符合项,也有叫做不合格项,不合格品等等。制造单位应制订和执行严格的不符合项控制的管理制度、程序文件和流程控制,使所有的不符合项未经处置合合格不得用于下一步生产,以保证不合格的锅炉压力容器产品不准出厂。控制环节一般应包括:不符合项的判定、标识、处置、记录等。

      5 从安全管理方面来分析锅炉压力容器的使用与管理

      使用单位应按特种设备监察部门要求,办理锅炉压力容器使用登记手续,登记标志应当置于或者附着于该设备的显著位置。使用单位对锅炉压力容器安全实行“一机一袋”管理,包括检测报告、准用证、检查记录、维保记录、事故记录。

  使用单位需按制度要求落实安全管理责任,指定专人负责锅炉压力容器安全管理工作。管理人员应具备锅炉压力容器安全技术知识和熟悉国家安全法规的有关规定。使用单位应结合本单位
实际,制定锅炉压力容器的各项规章制度。
  操作人员应经过国家相关专业培训考核,取得《特种作业人员操作证》方可操作锅炉压力容器设备。操作人员必须不断增强安全意识和工作责任心,严格执行安全操作规程,加强日常检查,做好检查记录,发现有危及安全的重大隐患时,须采取紧急措施并上报部门负责人,避免事故的发生。

  6 压力容器的使用、维护与维修

      6.1 压力容器的安全使用

      为保证压力容器的安全运行 , 使用中必须做到以下三大方面 :

  第一 , 严禁超压。使用压力不能超过容器的设计压力 , 否则会使容器超压爆炸。所有压力容器上都安装有安全卸压装置或超压报警装置 , 以防超压爆炸事故的发生。第二 , 温度限制。在使用过程中温度的变化与选择必须要在原设计的温度范围内 , 这是因为温度过高会引起材料的蠕变和晶粒变大而降低强度 , 温度过低可能会使钢材产生冷脆而断裂 , 温度的剧烈波动会使材料遭受严重的冷热冲击而受到破坏。第三 , 定期检查。压力容器制造出厂时带有产品合格证 , 容器上焊接缺陷都已经进行处理。但是在投产使用一定时间后 , 焊缝中往往会产生延迟性的裂纹或其他缺陷 , 尤其是低合金钢的焊接件发生的机会更多。有些焊缝因焊接结构和焊接工艺不当存在着很大的残余应力 , 当设备在出厂时由于应力消除的不彻底 , 会在投产加载时产生应力叠加而使焊缝破裂。所以压力容器在使用中必须定期进行开罐做内外检查 , 如果发现裂纹或其他缺陷要及时处理。压力容器在运行中如果出现以下。

      情况要立即停止运行 :1)操作压力或器壁温度超过了规程中规定的极限值 , 采取措施后仍无效果 , 而且有继续恶化的趋势。2) 压力容器接口、法兰、阀门等出现裂缝、变形或泄漏 , 危及了容器本身的安全。3) 安全装置失效、连接管线断裂、紧固件损坏 , 难以保证安全操作或生产现场发生火灾 , 威胁到容器的安全。4) 压力容器上装设的安全报警装置发出报警信号。做到了以上工作 ,我们还要注意的是 , 对于储存干燥气体的压力容器 , 使用中不能带进水分 , 否则会加速容器的腐蚀速度 , 缩短使用寿命。

  6.2 压力容器的维护

      对压力容器进行良好的维护保养 , 是保证其安全运行的一项重要的有效的措施 , 一般从下列五项入手 :1) 涂油漆、电镀、衬里。生产中最容易受到损害的是本腐蚀 , 用这些方法对容器敷设防腐层以抵抗或降低介质大气对容器造成的腐蚀 ,并且当防腐层有损坏时要及时处理。2) 保养好安全装置。按规定进行检验和校验 , 保证其灵敏、可靠、准确 ; 没有安装安全装置的压力容器不能使用 , 发现安全装置失灵时要及时进行处理。3)检查。经常检查压力容器零部件的安全运行情况 ,保证其完好性 , 以防止 " 跑冒滴漏 " 现象发生。4)根据生产介质的特性 , 消除引起容器腐蚀、冲蚀的各种因素。5) 长期或临时停用的压力容器应将内部介质全部处理干净 , 保持容器干燥并维护好防腐层。 对具有腐蚀性的介质,要经过彻底的排放、置换或清洗等技术处理 , 不能留有死角。压力容器表面还应经常保持清洁。

  6.3 压力容器的检修

      进行压力容器检修时 , 通常需要将压力容器排空或隔断 , 以避免火灾爆炸或中毒事故发生。

  (1) 排空有时候要求完全排空 , 但使用正常的连接或排放管线不能使罐和压力容器完全排空。在这种情形下 , 应使用柔性软管并通过入孔盖连接到轻便泵 , 将罐或容器抽净。因此 , 鉴于上述情形 , 轻便泵的选择将限于 : 气动泵、蒸汽泵、防火电马达和防火结构的泵组成的设备。防火防爆电机必须牢靠接地 , 动力电缆也应该有防护措施 , 以防损坏。泵抽空操作应在取得许可后方能进行。
  (2) 隔断隔断应按下述方法之一进行 : 拆掉一个阀 , 或

者从各连接管线拆下一段管子 , 拆下阀和管段的连接处应尽可能靠近罐和压力容器的壳体。以标准的盲法兰密封拆卸处管线 ; 插入一个标准盲板 ,应该注意盲板和已关闭阀间不能留存油 ; 一般的槽、箱可通过使用一可膨胀的橡胶塞子实现隔离。

  (3) 压力容器建档要求

      使用单位申请办理压力容器登记时 , 应填写 " 压力容器使用登记表 ", 并向登记部门提交有关技术资料。新压力容器投入使用前 , 使用单位除了填写“压力容器使用登记表”外 , 还应该携带有关资料到当地主管部门办理登记手续。携带资料包括 : 产品合格证、产品质量证明书、产品图样、产品安全质量监督检验书。进口产品应持省级以上安全技术监督部门的审批手续和检验报告。对于未注册登记的在用压力容器 , 使用单位必须进行注册。在用压力容器设备在检验时要同时评定出安全状况等级 , 此等级以检验单位出示的检验报告为准。检验后安全状况等级被核定为 1 、2、3 级的在用压力容器发给使用证。安全状况核定为四级的在用固定式压力容器在办理注册手续后 ,允许在满足检验报告所限定的使用条件和检验周期内使用 , 但不发使用证。待安全状况等级达到 3 级以上后再发给使用证。

  (4) 压力容器安全综合要求

      使用容器的部门 , 必须对每台容器进行编号、登记 , 建立设备档案。档案应包括合格证、质量证明书、登记卡片、修理和检验记录等。使用容器的部门 , 不得任意修改原设计单位设计容器的工艺条件 , 严禁超温、超压运行。

  压力容器上的安全附件必须完好无缺、灵活可靠,安全阀每半年校验一次,压力表要准确无误。
  使用部门对压力容器不得自行改造 , 需要进行焊补、更换部件等都应符合原技术规范的要求。使用容器的部门 , 应根据《安全手册》 、 《操作手册》的要求和容器的技术性能制定容器安全操作规程 ,并要严格执行。受压容器发生下列异常现象之一时 , 应立即停止使用并及时报告上级部门。使用容器的部门 , 必须定期对容器进行检验 , 平时按巡回检查制度和月度检查制度进行检查 ; 每年由安技部门配合公司进行一次全面检验 , 并将检查情况上报有关部门。

  7 结语

      安全风险管理是一个系统的、完整的循环过程,也就是一个识别、确定和评价,并制定和实施风险管理方案的过程。具体地说,安全风险管理过程包括风险识别、风险评价、风险对策、控制方案实施、检查验证或评审等五个方面的内容。风险对策、控制方案实施、检查验证或评审又统属于风险控制的范畴。

  风险识别是风险管理中的第一步,也是最重要的一步,它是后续环节的基础。风险识别是指通过一定的方式、方法,系统而全面地识别出影响安全目标实现的风险事件,并加以归类的过程。其目的一是识别可能发生风险的后果;二是为识别可能引发风险的事件(人员、 材料、 机械、 系统、环境、生产过程等)特征。
  识别安全风险的过程是风险管理的第一步,要深入认识安全风险还要做进一步的评价工作。安全风险评价一般采用定性和定量两种方法。定性评价用于区分不同风险的相对严重程度,确定可接受的风险度。定量评价用于确定各种风险因素和事件发生的概率大小及分布情况,从而了解风险所造成的损失后果。安全风险评价的作用主要表现在:一是能更准确地认识风险;二是保证目标规划的合理性和计划的可行性;三是合理选择风险对策,形成最佳风险对策组合。
  风险控制通常分为预防性风险控制和降低或减少风险损失两个方面。预防风险的对策和措施在于消除或降低风险发生的概率。降低或减少风险损失措施在于降低损失的严重程度或遏制损失进一步发展,使损失量最小化。
参考文献:略