石油化工成套装置压力容器及压力管道定期检验的基本要求和关注点

2020-09-09毛国均柴军辉钱盛杰

化工装备技术 2020年4期

毛国均* 柴军辉，钱盛杰胡健胡永

（1.宁波市特种设备检验研究院 2.宁波市劳动安全技术服务公司 3.中海石油宁波大榭石化有限公司）

0 引言

宁波市化工产业主要以石油化工、橡胶、塑料和染料等领域为主，宁波市现有2 个“2019 中国化工园区30 强”的化工园区——宁波石化经济技术开发区和大榭开发区，此外还有规模稍小的台塑工业园区和小港化工区。随着大型石油化工园区相继建成投用，特种设备的定期检验任务日趋繁重，为了更高效地完成定期检验工作，保障设备安全运行，对石油化工成套装置压力容器及压力管道定期检验的基本要求和关注点进行了总结，并从以下7 方面进行简单介绍。

1 基本要求和关注点

1.1 检验准备时间宽裕，检验程序到位

从部分事故的调查结果来看，除了重视设备本质安全以外，是否就可以不重视检验程序，甚至忽视呢？答案显然是否定的，因为检验程序不到位可能造成检验风险提高、检验效率和检验质量降低等影响。举几个简单的例子：（1）资料未详细审查就编制的方案可能漏洞百出，包括因结构或标准不允许等而误定检验项目，如固定管板式换热器壳程表面无损检测部位选择内表面以及5 mm 厚奥氏体不锈钢对接焊缝选用超声波检测等；（2）未编制检验方案直接实施检验容易出现漏检等情况，如上次检验发现的超标缺陷未消除而采取降级或者监控处理情况下，本次检验未按要求对原有埋藏超标缺陷进行复检，又如未按要求对补焊过的部位进行埋藏缺陷检测等；（3）未进行施工交底直接实施检验可能会出现错检，如上下或者左右几台同材质同规格设备若不仔细核对铭牌或者标志容易出现错检等情况；（4）现场检验完成后，若无完整有效的书面反馈可能导致检出缺陷无法得到有效处理，因为口头反馈无法精确描述缺陷定位，易造成误解。

一般建议在当年下半年提交第2 年的成套装置压力容器压力管道检验计划，若应用RBI 技术检测则应同时提供检验策略，确保后续各项工作开展具有充裕的时间。提交的检验计划应只多不少，因为删除多余项远比临时新增检验项容易处理得多。

1.2 确保检验方案的科学性与可操作性

编制出既科学又符合实际且具可操作性的检验方案，是检验全面、准确、高效、低成本的基础保障。

以容器为例，其检验项目、无损检测方法及比例、重点检验部位等应由检验方案确定，强调检验方案就是要强调检验机构的责任（检验机构对检验方案负责），相对减轻检验人员的个人责任风险。必要时应与使用单位会签检验方案，使检验方案更具针对性，同时也能适当降低责任风险。

在定期检验时，如果检验项目过多、比例过大，将会延误进度、浪费时间、增加成本；反之，如果检验项目过少、比例过小，则通过检验得到的信息不充分，不能准确判断设备的安全状况，甚至导致缺陷漏检，留下隐患。因此，定期检验方案的科学性和针对性十分重要，检验人员的预测能力和判断能力更重要。检验人员在编制检验方案时，应着重关注下列因素：合法性（符合各项法规及标准）；合理性（内容符合客观实际，条款有据可查，受到双方认可）；针对性（针对具体情况有的放矢，选择方法得当，不做多余项目，不漏必要项目，比例恰如其分，重点部位指示明确）；严密性（方案完整、程序清楚、内容全面、依据充分、表达明确）；可行性（选择的项目和方法符合检验单位技术与装备水平，适应现场条件且便于执行，计划与进度安排满足生产要求，对因实际情况无法实施的检验内容，具有较好的处理方法）。

检验机构拿到使用单位提供的检验计划后，由主要牵头（负责）部门着手组织编制检验方案（含检验预定表）。为了使方案更具检验有效性，设备首检时，必须审查设计、制造、安装资料，非首检时，则必须审查上次的检验报告。重点关注原缺陷部位，如果缺陷未消除，则应复验其尺寸变化情况。埋藏缺陷检测抽查部位不宜重复（复验除外），应用基于风险的检验（RBI）技术检测时，务必加强审查提供的检验策略内容和形式的符合性，并提出自己的修改意见，切忌“拿来主义”（介质等参数错误导致检测比例不合理；铁磁性材料对接焊缝表面检测项目选择渗透检测；薄壁奥氏体不锈钢对接焊缝埋藏缺陷检测选择超声检测；夹套容器夹套表面检测部位选择内表面，内筒表面检测部位选择外表面；RBI 评估报告中未给出下次停机检验日期等均应避免）。

之前检验时比较关注设备的结构问题、埋藏缺陷，而忽视了其应力分布情况、介质环境影响，检验时往往随机或大比例抽查焊缝拍片，但经过较长时间的在役设备定期检验后，设备的制造质量已经有了较大进步，原来的检测方法已不能满足如今的实际检验需求了。GB/T 30579—2014《承压设备损伤模式识别》标准中对损伤模式（机理）和失效模式进行了介绍，充分了解该标准既有助于制定检验方案，也有利于评价检验结果。尽量做到检验方案是基于损伤模式（机理）、失效模式以及使用情况来制定的，符合实际又具备可操作性，如塔类设备由于结构原因应适当降低无损检测抽查比例，同时其重点检测部位、高塔顶部管道埋藏缺陷检测尽可能选择超声检测而避免选择渗透检测。另外，检验方案中应尽可能避免出现以下情况：（1）常温工况下碳素钢制设备选择金相检测；（2）存在介质环境开裂机理的设备表面无损检测部位仅选择外表面；（3）换热器一程介质为冷却水一程介质为极度危害介质，为方便实施只检水程而忽略极度危害介质程；（4）忽视奥氏体不锈钢的隔热层应力腐蚀开裂倾向；（5）增加大型带外隔热层卧罐开罐检验时外架搭设以及外隔热层拆除工作。

检验方案确定后，现场检验工作量也可基本确定，再根据检验工作量和计划的检验时间网络编制检验策划，并进行人员体系组织和任务分配。

1.3 现场技术交底应把握原则、灵活处理

现场技术交底不是仅把检验方案（含检验项目预定表）的要求套用到现场容器或者管道，而是应该了解现场工艺和设备结构后将检验方案（检验项目预定表）进行灵活调整，把更具有效性和可操作性的检验要求告知准备单位和无损检测理化分包单位。

一般在停工前1～2 个月左右便可以开始开展现场交底工作，交底工作需要多方协作。使用单位工艺员/设备员将容器管道位置告知检验检测人员和检验条件准备（含架子搭设、保温拆除和表面打磨）人员。检验人员在与交底人员进行工况、材质、规格等参数现场核对的基础上，将具体待检项目、待检部位（注意区分管/壳程、夹套/内筒以及重点关注液面波动部位、补焊部位、泵进出口部位等）、待检数量、检验条件准备要求（含架子搭设部位、保温拆除部位和表面打磨要求等）告知无损检测理化分包人员（若有分包）和检验条件准备人员。尤其要尽量明确待检部位，例如根据损伤模式、失效模式以及使用情况确定需要检测的接管角焊缝、弯头和对接焊缝，确定宏观检验和壁厚测定的重点部位，而不能只笼统要求检测几个弯头/几条焊缝，更不能只检测方便检测的部位。交底时可能会发现部分检测方法由于现场条件限制不易实施，可以考虑选择工况相近的部位来替代，部分部位无法实施检测时应根据检测目的变更检验策略或者检验方案，但应保证检验的有效性，所有检验方案调整都应在实施检验之前履行方案变更手续。交底开始到停工吹扫之间可用于外架预搭，保温预拆，管道运行状态下外部宏观检验以及壁厚测定等项目实施，但开展处于设备运行状态下的作业时应经过使用单位的安全评估。另外需要注意的是，提前检验时若采用高温测厚应注意比对仪器探头，若对仪器可靠性有怀疑，应在停工检修时进行抽查复检。

1.4 与各准备单位通力协作、齐头并进

检验检测工作的顺利开展离不开检验条件准备单位的通力协作，检验方要实时掌握待检设备的检验条件准备情况（可以将检验条件准备情况分为待检、待打磨、待拆保温、待搭架子、待开人孔等各种实时状态），协调各检验条件准备单位齐头并进，提高工作效率，尤其是要避免出现架子未搭安排拆保温，保温未拆安排打磨等情况。同时还要明确检验条件准备工作由使用单位负责，并主要靠使用单位落实，检验方主要负责专业技术方面的协助管理工作。现场条件错综复杂，检验条件也无法一次准备到位，所以建立通畅高效的沟通渠道（微信项目临时工作群等）及和谐的工作氛围很有必要，以便发现问题后及时解决。

1.5 检验检测分工不分家，同步做好质量控制

检验除了宏观检验、壁厚测定、无损检测、理化检测、安全附件检验等项目以外，还应包括分包单位实施的无损、理化检测项目。分包检测的进度和质量直接影响整个检验工作，所以决不能把检验和分包检测人为地划分界限，检验人员更不能在检验过程中对分包检测情况不闻不问。

充分了解待检设备的损伤模式，对检验检测项目的选取至关重要。如压力容器本体在使用过程中主要存在腐蚀减薄、环境开裂、材质劣化、机械损伤等损伤模式。对腐蚀减薄最有效的检验项目是宏观检验和测厚测定；对环境开裂和机械损伤最有效的检验项目是宏观检验和表面无损检测；对于材质劣化有效性最高的检验项目是材料分析、硬度测定、金相检验和表面无损检测。也就是说，宏观检验、壁厚测定和表面无损检测这3 项检验可以覆盖除材质劣化外的大部分损伤模式，这也是TSG 21—2006《固定式压力容器安全技术监察规程》把这3 种检验项目作为压力容器定期检验常规检验必须项目的初衷。

近几年在石化装置检验中通过宏观检验和壁厚测定发现问题的占比逐年增大，这跟检验人员的意识加强有很大关系。首检设备要加强宏观检验，从而将制造遗留的表面缺陷检出并修复，避免表面缺陷在使用过程中扩展甚至衍生出其他危害性缺陷。宏观检验中的“铭牌与标志检验”容易被忽略，以至于在检验时设备已更换而未察觉，存在较大的风险。另一方面，可以通过宏观检验大致了解该设备的整体使用情况，如隔热层有无破损、结构是否合理、排污疏水是否异常、错边量棱角度有无超标等，然后考虑检验项目和检验部位的调整情况。对存在局部腐蚀/点状腐蚀（含保温层下腐蚀和垢下腐蚀）以及氢鼓包损伤的设备来说，宏观检验也是非常有效的检验方法。近几年来，测厚检验在湿硫化氢环境下的设备氢致开裂损伤检测中发挥了很大作用，同时也得益于相控阵等新技术的发展，以前受到损伤认知的限制，当设备测厚数据不稳定时，只考虑母材存在分层缺陷，甚至有些新检验员会因为测厚数据不稳定而另找其他部位进行测厚，直至测出“满意”的数值，这是本末倒置，甚至可能漏检危险性很大的氢致开裂缺陷。近几次检测中已经多次出现测厚异常并经相控阵确认为母材分层和氢致开裂的案例。测厚部位的选择也值得重视和强调，TSG 21—2016 规范里进行了明确规定，但在实际检验过程中却有不少检验人员从未了解过设备的液位波动情况、物料进出及流动情况以及冲刷情况。

无损检测需关注以下5 个方面：（1）表面无损检测部位选取时应关注泵出入口附近管道的焊接接头，重点关注容器介质侧或者保温侧有环境开裂倾向的部位，重点关注具有埋藏缺陷的复验部位，无异常情况时不应该在同一部位重复进行埋藏缺陷检测；（2）发现裂纹或者其他超标缺陷时应按相关法规规定进行扩检；（3）特殊结构的专用检测工艺必须经无损检测责任师审核；（4）存在分包情况时，明确无损检测分包工作量和超标缺陷的反馈时间、形式以及渠道；（5）存在分包情况时，必须对分包方提供的无损检测报告内容和符合性进行确认、审核和转化。

理化检测时应特别关注铁素体含量测定，奥氏体不锈钢容器椭圆形封头直边及小半径部位，奥氏体不锈钢管道的弯管部位，这2 个部件如果采用冷成型加工工艺，则可能会存在加工（冷作）硬化现象，材料组织会产生形变马氏体，影响材料的力学性能。因此可以通过铁素体含量测定初步判断设备是否存在加工（冷作）硬化现象，对铁素体含量异常部位（母材）进行渗透检测以确认其是否开裂。

大型成套装置中的压力容器、压力管道的气密性试验（泄漏试验）是用系统密封试验来代替的，TSG D7005—2018《压力管道定期检验规则——工业管道》规定：泄漏试验由使用单位负责实施，检验机构负责确认。检验人员如何有效开展泄漏试验的确认工作呢？作者认为可以以资料审查的形式进行确认，必要时去现场抽查。

1.6 牢固树立发现问题是过程，解决问题才是目的的检验理念

检验人员不仅要有发现问题的能力，更要有解决问题的能力。例如若在宏观检验中发现结构不合理，不能直接判定该容器“不符合要求”并停止使用，而是要严格按照TSG 21—2006 规范中相关要求执行；又如射线检测检出Ⅲ级缺陷或者Ⅳ级缺陷，要先确认该缺陷有没有超出其产品标准，而不能直接下结论。因为不是所有的问题（缺陷）都是必须处理的，发现问题后要尽可能详细地采集数据信息并记录，并按照TSG21—2016 或者TSG D7005—2018 规范进行安全状况等级评定，如果通过降级（2 级或者3 级）、缩短检验周期（1～5a）或者降低允许运行参数等可以继续使用的设备，要跟使用单位及时沟通，征求其意见后再下结论。如果发现4 级或者5 级的问题（缺陷），则必须进行处理，处理方式包括采用修理方法消除缺陷或者进行合于使用评价。如果使用单位选择采用修理方法消除缺陷，检验人员可以根据自身的专业水平协助使用单位和修理单位制定尽量合理的修理方案，从而更有效地消除缺陷、解决问题。

1.7 检验工作要有始有终、合理闭环

现场检验工作结束后应第一时间整理检验记录并尽快出具检验报告。对于存在需要处理的缺陷设备的检验报告，如果当报告需要进入报告审核环节时，有效的缺陷处理资料（合于使用评价报告或者修理竣工资料）仍无法提供的，建议先出具结论为“不符合要求”的报告，待有效的缺陷处理资料提供后再出具整改确认报告。对于需要进行修理监检的修理工作，先经过监检合格出具监检证书后再出具定期检验报告或者整改确认报告。