液化烴球罐的質(zhì)量安全保障措施

莫健雄

摘 要：球罐是液化氣和輕烴液體儲(chǔ)存時(shí)經(jīng)常使用的一種容器，從材料選取、設(shè)計(jì)制造、管理運(yùn)行等方面，詳細(xì)闡述了液化烴球罐的質(zhì)量安全保障措施，目標(biāo)是提高液化烴球罐設(shè)計(jì)制造的質(zhì)量和安全性，保證其安全運(yùn)行，為避免事故發(fā)生提供相關(guān)的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：液化烴球罐；安全管理；質(zhì)量；檢驗(yàn)

中圖分類號(hào)：X937 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）12-0005-02

球罐作為大容量?jī)?chǔ)存容器，在石油、化工、冶金工程中應(yīng)用廣泛，可以用來(lái)儲(chǔ)存各種氣體和液化氣體。在煉化企業(yè)的工程項(xiàng)目中，由于液化烴球罐容量大、布置密集，一旦發(fā)生事故將造成極大的危害，因此，必須對(duì)液化烴球罐的質(zhì)量有極高的要求，在其設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行等過(guò)程中做好質(zhì)量管理，保證其在工作中的安全性。

1 液化烴球罐的材料選擇

液化烴球罐是一種常見(jiàn)的常溫或低溫儲(chǔ)存容器，其對(duì)選材的要求非常高，因?yàn)榻M裝焊接長(zhǎng)度大，需要進(jìn)行全方位焊接，而且體積龐大，容易引起介質(zhì)燃燒爆炸，一旦液化烴球罐焊接不成功就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。應(yīng)根據(jù)《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSGR 0004）、《鋼制壓力容器》（GB 150）和《鋼制球形儲(chǔ)罐》（GB 12337）的標(biāo)準(zhǔn)選擇液化烴球罐的材料，因?yàn)榻橘|(zhì)具有易燃、易爆的特點(diǎn)，所以設(shè)備在組裝過(guò)程中對(duì)溫度和壓力的要求必須嚴(yán)格，同時(shí)應(yīng)根據(jù)規(guī)定的制造工藝技術(shù)進(jìn)行組裝焊接，確保材料指標(biāo)中的強(qiáng)度、塑韌性和焊接性等特性符合液化烴球罐的要求才可以進(jìn)行焊接工作。

目前，我國(guó)企業(yè)生產(chǎn)的GB 713—2008《鍋爐與壓力容器用鋼板》球罐鋼板中主要有Q345R和Q375R兩種，《低溫壓力容器用低合金鋼鋼板》（GB 3531—2008）有16MnDR、15MnNiR和09MnNiDR三種，而《壓力容器用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板》（GB 19189—2003）主要生產(chǎn)07MnNiCrMoVR。普通鋼板的厚度只能限制在一定范圍內(nèi)使用，而且不具備穩(wěn)定性，同時(shí)加大了制造組裝時(shí)吊裝、焊接的難度，為了提高材料的性能，應(yīng)選用中厚板材料。在設(shè)計(jì)壓力高于1.6 MPa且容積達(dá)到4 000 m3以上時(shí)，應(yīng)使用調(diào)質(zhì)經(jīng)濟(jì)性好的鋼板作為材料，選用材料的同時(shí)應(yīng)考慮外界因素對(duì)組裝焊接的影響。

2 液化烴球罐的設(shè)計(jì)和制造

設(shè)計(jì)球罐前應(yīng)考慮溫度和壓力的組合關(guān)系和焊接強(qiáng)度的苛刻性，同時(shí)還要考慮載荷沖擊、反力沖擊、溫度梯度和熱膨脹不同壓力所帶來(lái)的影響。球罐的結(jié)構(gòu)原理主要包括確定結(jié)構(gòu)形式、幾何尺寸、分割球瓣的辦法，確定結(jié)構(gòu)支稱、球瓣幾何規(guī)格，確定入孔接管位置，設(shè)置附件，隔熱保冷設(shè)計(jì)，確定梯子平臺(tái)和相關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)等。

球罐的分瓣有3種形式：①桔瓣式。其優(yōu)點(diǎn)在于方便自行焊接、焊接處規(guī)律、裝配應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力勻稱；缺點(diǎn)是材料使用率較低、極板過(guò)小、材料的形成復(fù)雜、尺寸大小各不相同。②足球式。其優(yōu)點(diǎn)在于尺寸大小相同或類似，材料單一，用料節(jié)??；缺點(diǎn)是焊接處常會(huì)出現(xiàn)Y型或T型接口，焊接工程量太大，無(wú)法保證質(zhì)量，在球體焊接處需要支柱作為焊接輔助工具，給組裝和焊接帶來(lái)較大的難度。③混合式。其優(yōu)點(diǎn)在于極板分塊少且大，球體焊接時(shí)可以避開(kāi)支柱焊接；缺點(diǎn)是組裝過(guò)程復(fù)雜，制造工藝的技術(shù)要求太高，焊接處常有Y型和T型焊縫。

目前，液化烴球罐組裝的方式多采用混合式，因?yàn)榍蚬拊诤附舆^(guò)程中要考慮鋼板尺寸和球片抗壓能力的大小，所以在一般情況下可以使用大尺寸的球片，適當(dāng)提高焊接組裝的工作效率，降低焊接長(zhǎng)度，確保其質(zhì)量穩(wěn)定、可靠。焊接時(shí)，盡量使用鍛件，可以降低集中接管與球殼連接部位的數(shù)量。支柱和球殼板的連接部位應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化，確保結(jié)構(gòu)的柔性，減少應(yīng)力集中。球殼板不能有分層或拼接的現(xiàn)象，根據(jù)相關(guān)措施避免堆放、運(yùn)輸中的球片變形，準(zhǔn)備進(jìn)行組裝時(shí)要反復(fù)檢測(cè)球片尺寸并矯正尺寸的差數(shù)。因球罐焊接的工程大、勞動(dòng)量大，容易造成錯(cuò)邊、氣孔、夾渣、未熔合、未焊透和裂紋等焊接問(wèn)題，所以焊接時(shí)應(yīng)使用低氫皮焊條進(jìn)行焊接，同時(shí)氫復(fù)驗(yàn)應(yīng)根據(jù)《溶敷金屬中擴(kuò)散氫測(cè)定方法》（GB/T3965—1995）中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行擴(kuò)散。焊接過(guò)程中對(duì)焊接裂紋和焊接工藝進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果制訂焊接工藝計(jì)劃。在制造廠進(jìn)行支柱和接管的組裝時(shí)，要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)防止焊接變形，焊接完成后應(yīng)進(jìn)行熱處理，確保焊接前后尺寸吻合。

組裝球殼板過(guò)程中，應(yīng)按照組裝質(zhì)量的要求對(duì)吊裝就位后的專用卡具和定位方鐵中對(duì)口間隙、錯(cuò)邊量、棱角度、橢圓度等進(jìn)行調(diào)整。檢驗(yàn)合格之后應(yīng)進(jìn)行定位焊接，焊接時(shí)要根據(jù)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行對(duì)稱焊接，焊接縫合處應(yīng)保持一致，先進(jìn)行縱焊接，后進(jìn)行環(huán)焊接，把球體外部全部的焊縫焊接后，必須重新檢測(cè)表面紋路后再清理內(nèi)部焊根，使用焊環(huán)方式進(jìn)行焊接。焊接準(zhǔn)備工作之前將坡口和兩側(cè)50 mm內(nèi)的熔渣、氧化皮、油污和灰塵等垃圾清理干凈，應(yīng)嚴(yán)格控制焊接過(guò)程中的熱輸入量，避免造成不良影響。

控制質(zhì)量最主要的措施是無(wú)損檢測(cè)環(huán)節(jié)，球片在出廠前應(yīng)使用超聲波檢測(cè)儀對(duì)球皮片的坡口周邊100 mm的范圍內(nèi)仔細(xì)進(jìn)行檢測(cè)；對(duì)入孔、接管、中級(jí)板的焊接口和上支柱、赤道板、支柱蓋板必須進(jìn)行嚴(yán)格的探傷、滲透。使用射線探傷和超聲波探傷檢測(cè)儀對(duì)球罐焊接處進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，必須仔細(xì)檢查制造質(zhì)量的完好程度，在水壓試驗(yàn)后對(duì)調(diào)質(zhì)鋼制球罐中的全部焊接部位（球殼板中接焊縫內(nèi)、外表、內(nèi)部、接管、支柱與球板的焊接角和焊接處，清理干凈后的工、卡具部位和熱影響地帶）使用100%表面磁粉和滲透探傷檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)。

3 球罐的安全附件

使用安全附件對(duì)球罐物料指數(shù)進(jìn)行讀數(shù)和控制，避免球罐在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生異常損壞。為了避免球罐工作時(shí)超壓，應(yīng)對(duì)液化烴球罐配置安全閥，在球罐頂部氣相管線上配備全啟式安全閥兩個(gè)，并且兩個(gè)安全閥能夠保證在發(fā)生事故的情況下還能滿足最大泄放量，泄壓線與全廠瓦斯管網(wǎng)緊密相連也容易埋下安全隱患。因?yàn)橄募練鉁馗摺⒐庹諒?qiáng)，容易引起安全閥跳閘的情況，所以球罐外壁必須設(shè)置隔熱保溫層和安裝冷卻噴淋系統(tǒng)，確保球罐噴淋系統(tǒng)可以正常使用。

液化烴球罐可以選用磁翻板液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)或伺服液位計(jì)作為液位指標(biāo)，為有效保障球罐內(nèi)液化烴的穩(wěn)定，應(yīng)安裝液位報(bào)警系統(tǒng)，液位報(bào)警與入口緊急切斷閥必須緊密相連；為了防止液位報(bào)警系統(tǒng)失靈帶來(lái)的影響，可以在球罐進(jìn)、出口管線上安裝緊急切斷閥。如果罐內(nèi)液位超過(guò)一定高度時(shí)就會(huì)發(fā)出報(bào)警信息，以此保證儲(chǔ)罐安全儲(chǔ)料，同時(shí)應(yīng)安裝低液位報(bào)警系統(tǒng)，避免儲(chǔ)罐抽空。

為了防止球罐中閥門、法蘭等部位發(fā)生泄漏事故，應(yīng)在球罐底部管線或泵入口管線上安裝注水管線，同時(shí)在安裝過(guò)程中應(yīng)注意隔離注水管線。當(dāng)發(fā)生泄漏事故時(shí)，開(kāi)啟注水線，用泵將水引入罐內(nèi)，使用水將液化烴與泄漏點(diǎn)分離，然后根據(jù)泄漏部位的處理情況考慮是否需要把剩下的液化烴引入其他罐內(nèi)。

當(dāng)球罐工作過(guò)程中出現(xiàn)安全閥超壓排放、瞬間閃蒸物料、物料排放不恰當(dāng)和接管部位出現(xiàn)泄漏等問(wèn)題時(shí)，有可能是球殼局部部位的金屬因低溫工況而出現(xiàn)的異常，此時(shí)，工作人員應(yīng)按照材料的實(shí)際韌性進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并采取相應(yīng)的安全措施，防止事故的發(fā)生。

液化烴會(huì)在輸送時(shí)與罐壁、泵體和管內(nèi)壁發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生靜電，當(dāng)靜電累積到一定程度時(shí)就會(huì)擦出火花，導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。因此，一方面，防靜電電阻要<100 Ω，相連管線和球罐必須接地；另一方面，為了避免雷電的影響，罐區(qū)必須要有防雷的設(shè)備設(shè)施，所有的球罐防雷接地點(diǎn)都至少要有兩個(gè)，防雷接地電阻要<100 Ω，接地點(diǎn)沿罐周長(zhǎng)的間距也要小于30 m，防雷接地設(shè)施可同時(shí)作為防靜電設(shè)施。對(duì)設(shè)置了法蘭連接的閥件、管線和閥門，為了避免密封墊片產(chǎn)生的靜電導(dǎo)除隔絕現(xiàn)象出現(xiàn)，所有≤4根的螺柱連接的法蘭兩頭都必須要安裝導(dǎo)除靜電積聚的跨流柵（片）。

4 運(yùn)作監(jiān)管

在球罐運(yùn)作過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行操作，避免球罐壓力過(guò)高、罐壁超溫、液位異常，保證球罐安全、穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于高強(qiáng)鋼制球罐，應(yīng)根據(jù)相關(guān)要求把一些外界因素控制在限定值之內(nèi)，同時(shí)增強(qiáng)球罐底部接管法蘭密封點(diǎn)的管理，對(duì)關(guān)鍵零件提前做好防護(hù)措施，以備緊急使用。應(yīng)根據(jù)《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》和《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的相關(guān)要求對(duì)液化烴球罐進(jìn)行定期檢查，檢驗(yàn)球罐各個(gè)部位是否存在變形、腐蝕、缺陷等情況，然后根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果，提出修理措施。使用抗拉強(qiáng)度為540 MPa的球罐時(shí)，必須每年定期進(jìn)行檢驗(yàn)，其余類型的球罐使用3年后就必須檢查一次。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，只有保證球罐的設(shè)計(jì)、選材、制造等各個(gè)方面的質(zhì)量，并及時(shí)對(duì)球罐進(jìn)行定期檢測(cè)和維護(hù)，按照防護(hù)措施進(jìn)行焊接，才可以提高液化烴球罐設(shè)備的可靠性、安全性。

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〔編輯：張思楠〕