设备及管线小接管隐患治理
2014-01-29
（中国石油大港石化公司，天津 300280）
设备及管线小接管隐患治理
沈炳生，陈秋菊，吕 忠，王永民，任新广
（中国石油大港石化公司，天津 300280）
针对中国石油大港石化公司2012年接连发生的两起设备及管线小接管断裂事件进行了认真的分析，对于发现的保温下腐蚀严重的小接管进行了补强处理，并定期进行检查、检测，以确保设备安全运行。
小接管；补强处理；炼油厂
2012年4月、10月，公司催化裂化装置的吸收稳定区接连两次出现小接管断裂事件。其1发生在催化裂化装置稳定液化气线一个废弃的采样口，其2发生在催化裂化装置气压机出口油气分离罐D-2301。
一、原因分析
1．事件1分析
此小管线原为采样口，于1996年投用，断裂前已弃用。管线直径为25mm，壁厚3mm，工作压力0．2MPa、介质温度44℃，介质为含硫化氢、氢气、胺类、盐类等杂质的液化气。该小接管安装微向下倾斜，易在盲头部位产生水的聚集，引起小接管内部严重的腐蚀。断裂处实测管壁最薄1．2mm，内部可见很厚的锈层，属于典型的盲肠死角。
2．事件2分析
(1)情况综述
D-2301为气压机出口油气分离罐，上液面计上引压管短接管发生了爆管。小接管运行温度40℃，压力1．5MPa，罐内介质为油气、凝缩油、油水，管内介质为油气。小接管的服役起始时间是1996年12月，终止时间是2012年10月。
(2)宏观观察
小接管的爆开长度约15cm。接管发生了明显的塑性变形，观察到爆破后接管的内表面呈黑色，且明显可见爆破部位的管线减薄严重。另外爆管无明显的胀粗现象，爆管后，破裂纵向边缘的厚度约0．8mm，与爆管位置相对的管线壁厚约1．8mm，并且除爆破部位外，从残余部分的横截面观察，管壁厚度基本一致，说明管线其余部分的腐蚀形式为均匀减薄，爆破部位减薄相对严重一些。
(3)合金元素分析
通过各合金元素含量对比，除锰元素外，基本符合GB8163-2008《流体输送用无缝钢管》中20钢的规定，因此可推断该接管材质为20钢。依据GB222《钢的成品化学成分允许偏差》之规定，偏差不应超过0．03，可见虽然锰含量偏高，但是也在允许偏差规定内，说明材质合格。
(4)金相检验
爆管纵截面的金相组织为铁素体加珠光体组织，并可见带状组织分布，为正常碳钢金相组织，未见异常。另外，从边缘的形貌可以看出，接管爆管部位发生的是均匀腐蚀减薄，未见其他缺陷组织。
(5)电镜观察
对接管内表面进行电镜观察，发现其内表面附着有较致密的产物层，产物形状分为球状和块状两种。
(6)能谱分析
对接管爆管部位内表面不同部位进行能谱分析，内表面所含元素除铁元素外，主要含有硫、氧、碳等三种元素，其中与腐蚀相关的元素主要是硫和氧元素。其他部位的元素种类无变化，仅硫和氧元素的含量有差异，在靠近基体的表面，硫含量要高于产物较厚的区域表面，且从产物形状上看，主要是硫化亚铁产物。
(7)事件2分析总结
小接管内壁生成较为致密的硫化亚铁膜，腐蚀相对轻微。均匀减薄主要由于外壁为保温下腐蚀引起。
二、隐患治理
1．专项检查
针对此种情况，公司于2012年11月份制定“关于开展设备及管线上小接管安全隐患排查通知”，重点排查介质为瓦斯、硫化氢、苯类、液化气及C6以下的液化烃、油品介质温度大于250℃的位置小接管。采用方法为外部宏观检查、腐蚀凹坑深度仪测量外部腐蚀深度、小接管超声波测厚，主要检查外部的保温下腐蚀情况及内部的腐蚀减薄。
共检查出40多点保温下严重腐蚀，使用腐蚀凹坑深度仪测量腐蚀深度达1．5mm。
2．修复处理
经过讨论决定，使用多层高强复合材料腐蚀修复补强技术在不停产的状况下对于以上发现的小接管进行补强修复处理。达到延长使用寿命、增强管段强度和减缓腐蚀的作用。
(1)施工步骤
①采用防爆工具对表面进行人工除锈，除锈等级达到ST3．0级，清除出小接管本体及连接设备或管线约直径200mm圆形面积。
②表面进行清洁。
③采用金属修补剂进行表面修复，修复技术的主要作用是：防渗、耐磨、耐冲击、增强剪切强度、耐热。
④增强层施工，增强技术的主要作用是：整体耐冲击性、防止龟裂、增加硬度、承受压力、承担轴向拉力。
⑤控固层施工，控固技术的主要作用是：加强管体的韧性、拉伸强度、加强管线的防腐绝缘性能。
⑥表面层施工。
(2)主要技术要求
①除锈后的小接管管体主要采用环氧树脂、聚氨脂树脂、丙烯酸树脂等为基料，添加金属、陶瓷、塑料、水泥及无机填料等，通过合理配比，对管体腐蚀坑蚀点深度进行本体腐蚀修复，使管体坑蚀区与原管体找平。
②修复后的小接管表面达到强度和厚度后，采用增强技术进行加强处理。主要是通过采用环氧类合成调配材料，内加纤维丝和金属网，经过特殊工艺在修复层外形成增强层。使得修复层与原有管体有机结合为一体，增强腐蚀管体的强度。
③增强层完成后采用环氧类及其他树脂类材料和无碱玻璃纤维，分层粘结，在增强层表面形成控固层，增强管道的整体性能。
2013年2月修复后至今使用状况良好。
三、总结
1．加强日常设备管理
各车间对设备及管线上小接管分类建立台账。针对高风险小接管：主要包括介质为瓦斯、硫化氢、苯类、液化气及C6以下的液化烃、油品介质温度大于250℃的。车间对每季度至少进行一次日常检查，装置检修进行全面检查，并保留记录；机动设备处每月进行抽查、每半年进行专项检查、装置检修进行全面检查。
(1)日常检查内容
①外观检查，检查焊口、管件、管线等部位是否泄漏，外部腐蚀、保温、防冻凝情况等。
②定期测厚，对易腐蚀的高风险小接管，进行定点测厚。对水平位置的短管，测厚点要重点放在截面的底部，并在检测报告图样上注明最薄点的坐标尺寸。
(2)装置停工检查内容
①装置停工检修时是进行小接管检验维修的最好时机，对一些根部位于“联合平台”下面，不方便检查的，检修时要切割平台板、高空部位搭架子等，以确保达到检查检验条件。对于受位置限制无法准确检查、检测的，可根据使用时间、腐蚀情况进行更换。
②对于容易忽视部位的小接管，如塔类容器裙座内的接管，应搭脚手架进行检验，设备底座里的接管要仔细检查。接管与法兰的焊缝检验有难度，但不能忽视。对于更换下来的接管，如果存在裂纹、腐蚀等缺陷，要取样分析类型和产生原因。
③进行测厚检查。
④进行内窥镜检查。
⑤依据情况进行无损检测。
2．加强小接管部位防腐保温施工管理
虽然小接管根部部位面积小，但由于支架或位置的限制，外防腐除锈、刷油等的施工要比大面积刷油的容器本体难度大，该部位的防腐质量对设备的影响要大于设备其它部位，施工时要设为质量重点控制点。小接管部位的防腐可以增大涂层厚度，建议涂层厚度大于250μm；保温施工一定要保证防水。
[1] 石化装置压力容器、压力管道小接管隐患及管理[J]．石油化工设备，2012．
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1671-0711（2014）05-0066-02
2014-02-28）
