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氮气管网全面检验浅析

更新时间:2009-03-28

0 概述

某厂氮气管网系统遍布整个厂区,为各个分厂供应氮气,管道大多架空敷设,高度为3~20 m,管系总长约为30 km。

管网从20世纪80年代开始运行,在某次射线检测抽查中发现整个管网超标缺陷较多,部分管道壁厚减薄情况比较严重,在某些环境比较恶劣的地方,管道的腐蚀状况也较为严重,对安全生产造成了隐患。故对该管网进行了一次全面检验,目的是为了查清管道中的超标缺陷,以及确定这些缺陷是否影响管道的安全运行。

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1 检验的重点

鉴于原始资料较为缺乏,故使用单位只提供了管道的工作压力、工作温度、材质以及管道台账等基本信息。由于该管网工作介质为氮气,因此可去除对管道材料的球化、石墨化、蠕变损伤、氢腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等缺陷的检验以及焊接接头的硬度测试。本次检验主要以宏观检查、壁厚测定、无损检测 (射线检测)、安全保护装置检验以及应力分析为主。

由于该氮气管网投入使用的时间较早,且在之前的射线检测抽查中发现了大量超标缺陷,管道整体安全状况不容乐观,因此根据 《在用工业管道定期检验规程》中的有关规定,需提高管道、管件的测厚比例,并挑选一部分焊缝进行射线检测。该管网遍布厂区各处,分布密度大,连接点众多,且管道规格种类较多,管件数量较多,若以随机抽查的方式对该管网进行壁厚抽查和射线检测,不仅费时费力,而且没有针对性,无法有效把握管网整体的安全状况。所以在此次全面检验中,对需测厚管件以及需要射线检测焊缝的选择主要考虑以下四种情况: (1)现场宏观检查的实际情况; (2)之前射线检测抽查中发现问题的管件和焊缝; (3)壁厚减薄比较严重的管件的焊缝; (4)该管网进行应力计算的结果。

手动试切对刀中,如果确定了一把基准刀,且在刀偏表中输入它的刀偏置为零,而且非基准刀相对于基准刀有一定的刀偏置,这种试切对刀方法叫相对刀偏法对刀。每一把刀具都独立建立自己的补偿偏置值,即在刀偏表中每把切削刀都有刀偏置。这种对刀方法方便检查对刀的准确性和监控设备安全性,在教学实习应用更广泛。但必须注意的是,机床在对刀前必须先回机械零点。

2 应力分析的必要性

那么,能不能开发出更多用途呢?当然可以。研究人员发现,苎麻茎叶粗,蛋白质含量普遍高于20%,粗纤维含量普遍低于18%。同时,赖氨酸等限制性氨基酸、钙等矿质元素含量显著高于禾本科饲草,更富含绿原酸、熊果酸、黄酮等生命活性物质,可成为草食动物的优质蛋白质饲料。

3 检测管网安全等级的确定

(4)在对管网中的安全附件进行检验时,发现大部分位于厂区偏僻角落的压力表和安全阀都未经校验,部分压力表表盘破损,甚至已经不能够正常读数。

(1)使用单位应及时更换在宏观检查中发现泄漏的阀门。管网中的管件、管道、阀门以及支吊架等有油漆剥落现象的地方,需重新刷好油漆,并加强日常的巡检维护工作,特别是较偏僻的区域。

(2)对该管网的管件和管道进行超声波测厚时,未发现有局部减薄的部位。由于没有管道规格的详细数据,无法按设计壁厚确定管道是否存在全面减薄的情况,找出该管网内各个规格的管件和管道测得的最小值,并对每个规格的管件和管道做强度校核,未发现有不合格的情况。总体来说,该管网腐蚀不严重,虽然有些管段外表面油漆剥落,但各个规格的管件和管道测厚值比较平均,没有同一规格的管件和管道测厚值差距较大的情况。之后再对该管网进行全面检验时可将结果与本次的测厚数据对比,能更直观地反应该管网的腐蚀情况。

在使用过程中,压力管道会受到各种荷载的影响,发生弯曲、变形、断裂等现象,直接影响使用寿命,也使得压力管道的安全管理问题难度很大。压力管道主要受到的荷载包括一次应力荷载和二次应力荷载。一次应力荷载指管道内外压力、自身重力及压力脉冲对管道的作用,以及管道因风力、地震等外部因素瞬间承受的荷载。二次应力荷载指管道运行时因热膨胀、冷态紧缩或管道设备位移产生的应力荷载。为防止管道出现塑性变形和疲劳损坏,必须进行管道内压荷载与持续荷载的一次应力分析计算,冷热膨胀位移的二次应力分析计算,以及管道系统与相关设备相互作用的受力分析,才能保证管道系统与设备的运行安全 [2]。本次全面检验的目的,是通过应力分析,将管道承受的较大荷载与材料的许用应力做对比,找出管道的薄弱部位,并有针对性地对这些薄弱部位进行检测,从而提高工作效率。

我国对压力管道缺陷评定的主要依据是GB/T 19624—2004《在用含缺陷压力容器安全评定》。该标准把缺陷分为平面缺陷 (裂纹、未熔合、未焊透及深度大于等于1 mm的咬边等)和体积型缺陷(凹坑、气孔、夹渣以及深度小于l mm的咬边等),并给出了含局部减薄、未焊透缺陷压力管道免于评定条件和塑性失效的工程评定方法。首次提出了含体积型缺陷压力管道在组合载荷作用下三维结构极限上、下限分析的逐步渐近法等3种塑性极限载荷分析的数值计算方法,首次建立了应用简便、精度高,且适用于任意应力应变关系材料的含周向面型缺陷压力管道的U因子工程评定方法 [3]。随着压力管道安全评定技术的日益成熟,及越来越多的应用于压力管道的全面检验中,对超标缺陷进行是否合乎使用标准的安全评定,一方面可减少过大的安全裕度,同时又考虑到了影响管道安全的各种因素。在保证安全的前提下,有条件地使用带缺陷的压力管道,不仅为使用单位带来了更大的经济效益,也为检验工作提供了必要的科学依据。

  

图2 380#焊缝裂纹

  

图3 390#焊缝附近母材裂纹

(2)根据 《在用工业管道定期检验规程》中第四十条的规定,对于检验中发现的裂纹,既可以进行修复处理消除缺陷,也可以采用安全评定的方法,确认缺陷是否会影响管道安全运行至下一个检验周期。

(1)现场宏观检查发现该管网外观总体完好,少数管段有油漆剥落的现象,且未发现管道有异常振动的情况;管道位置合理,未发现桡曲、下沉以及异常变形情况;支吊架总体完好,少数支吊架外表油漆剥落;少数阀门有泄漏的情况。

4 缺陷处理

本次研究结果显示,以呼吸科住院患者多重耐药菌检出率最高,这可能与此类患者多年龄较大,有慢性呼吸系统疾病及其它并发症,反复发生呼吸道感染而导致抗菌药物使用的次数较频繁、药物种类较多等因素有着密切的关系[3] 。肾病科多重耐药菌株检出率居次,这主要是因尿路感染、血液透析患者较多有关,尿路感染易反复发病,而血液透析患者的机体免疫功能较差,也易于发生多种感染性疾病,需要给予抗生素治疗有关。

本次射线检测共发现超标缺陷65处,其中包括37处圆形缺陷,2处未熔合,11处未焊透以及13条裂纹。从检测结果进行分析,制造时留下的初始缺陷较多,应在之后的检测中特别关注。

(3)根据射线检测及管道应力分析的结果,共挑选了约300条焊缝进行射线检测。应力分析显示管道中第380#和390#焊缝处应力较为集中,应力值接近材料的最大许用应力值,而且在之前的射线检测中也发现该2处焊缝都存在未熔合的超标缺陷。在本次射线检测中,还在这2处焊缝及附近的母材上发现了裂纹,射线检测底片分别如图2,图3所示。

(3)使用单位应立即更换未经校验以及已损坏的压力表和安全阀。鉴于该管网中压力表和安全阀数量较多,建议使用单位做好定期校验计划,分批对安全附件进行校验,既能避免漏检,也不影响管网的连续运行。

5 结束语

在检测比例相同的情况下,随机抽查管件和焊缝的方式虽然满足了 《在用工业管道定期检验规程》对压力管道检验的要求,但是无法保证所抽查的部位一定是安全隐患最大的部位。因此一般建议使用单位对管道的超标缺陷进行返修,若暂时没有条件返修的,必须经过安全评定后方可投入使用。

在本次检验中,应力分析不仅在压力管道的设计上起着显著作用,而且在压力管道的全面检验上也有着巨大的潜力。尤其是对于缺乏原始资料的压力管道,通过应力分析可以确定管道中应力载荷较大的危险点,从而有针对性地抽查检验,不仅能合理地确定压力管道的安全状况,还能显著提高检验的效率、准确性和可靠性。实践证明,将传统的工业管道检验检测手段与管道应力分析有机结合,有助于检验人员对压力管道的安全状况进行评价,降低管道缺陷带给企业的风险,也减少了相应的经济损失。

(3)是否紧急:根据已经获得的临床资料决定下一步先做什么检查后做什么检查?要不要加急检查?要不要床旁检查?必须判断获得的资料是否紧急?要不要紧急报告?如1例因呼吸困难入院患者,诊断哮喘。由心电图室常规作了心电图,没有立即阅图和发报告,第二天早上常规阅图才发现心电图显示急性心肌梗死。目前医院广泛执行的“危急值”报告制度,即一旦发现检查结果有明显异常或可能有严重后果,必须立即报告相关科室部门,并做相关记录,就能防止上述不良后果。

参考文献

[1] 张其莘,赵静,崔志伟.压力管道的应力分析及计算[J].石化技术,2006(1):148,204.

[2] 全国锅炉压力容器标准化技术委员会.承压设备无损检测:NB/T 47013—2015[S].北京:新华出版社,2015.

[3] 种玉宝,于惠君,刘明亮,等.在役含缺陷压力管道安全评定方法[J].石油化工设备,2010,39(6):20-22.

 
丁晓滢,胡晨
《化工装备技术》 2018年第02期
《化工装备技术》2018年第02期文献

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