液氨球罐全面定期检验工作总结

付 杰

(晋控金石化工集团有限公司，河北 石家庄 050000)

0 引 言

晋控金石化工集团有限公司(简称金石化工集团)石家庄循环化工园区分公司液氨罐区设有南、北2个球罐，容积均为2 026 m3，液氨球罐直径为15 700 mm，筒体材质Q370R、厚度52 mm，工作压力1.43 MPa、工作温度40 ℃，正常生产中球罐液位控制在3 075～11 060 mm范围内，球罐液位控制低低限2 120 mm、高高限12 430 mm。液氨球罐属于金属压力容器，使用过程中受压力和温度变化的影响，其材料的硬度、塑性、韧性均可能会下降，因此液氨球罐运行期间须进行定期检验，以消除缺陷，防止爆裂事故的发生。

2021年4月，金石化工集团石家庄循环化工园区分公司的液氨北球罐委托河北省弘瑞石油化工锅炉压力容器检测站进行定期检验，对于液氨球罐使用单位来说，检验前和检验后的工艺处理尤为重要，工艺处理之好坏和处理时间的长短不仅影响着检验的进度，同时还可能制约着前后工序的生产负荷。此外，定期检验过程中有关规范和标准的严格执行也须高度重视。因此，有必要对本次液氨北球罐定期检验的全过程进行全面而系统的梳理与总结。

1 液氨球罐工艺流程简介

金石化工集团石家庄循环化工园区分公司液氨罐区南、北2个球罐采用并联形式，设置有收液管线、出液管线、回流管线、气相排放管线、放空管线等且互相连通。前工序氨合成系统生产的液氨经闪蒸减压后通过收液总管送至球罐储存，再由出液总管引至出料泵或装车泵入口，由泵送至氨用户或槽车(外卖)，球罐内压力通过气相排放管线将气氨泄至净化氨吸收洗涤装置(净化318装置)予以调节。

2 液氨球罐检验前工艺处理方案及理论用时

液氨北球罐检验前先通过装车泵将罐中的液氨尽量售卖至低限(液位)，再利用中压氮气给球罐充压，通过回流管线将剩余液氨压至南球罐，待中控液位显示降至“0”后气氨泄至净化氨吸收洗涤装置(净化318装置)予以回收，随后进行多次氮气置换直至气相管线内取样分析NH3含量<30 mg/m3后，盲板隔绝北球罐相关氨介质管线，之后在0～0.2 MPa之间反复充泄压后进行空气置换通风处理，直至罐内取样分析结果满足受限空间作业要求为止。

本次北球罐工艺处理前内存液氨260 t，按照现用装车泵打量50 t/h计算，液位降至低低限液位2 120 mm时(折合液氨剩余量为60 t)需用时4 h，之后的中压氮气补入加压排液每次充泄压约4 h，反复5次，需用时20 h，则理论上北球罐排液共需时24 h。本次北球罐工艺处理前显示罐内表压为1.3 MPa，则罐内气氨量为1.3×10×2026=26 338 m3，北球罐内气氨通过气氨排放管线送至净化318装置进行吸收以制成浓度约13%的氨水，再经氨水泵送至供汽车间氨水储罐用于锅炉烟气脱硝；净化318装置每天外供氨水2次，每次约13 m3，粗略计算，以氨水密度1 000 kg/m3、液氨汽化比约1 317 m3/t计，则每天净化318装置可处理气氨量为13×2×13%×1317=4 451 m3，而北球罐内气氨量为26 338 m3，则罐内气氨净化吸收洗涤需时约6 d。合计罐内液氨及气氨工艺处理总用时约7 d。

3 液氨球罐检验前工艺处理内容及过程

3.1 液氨排放处理

关闭北球罐收液遥控阀、回流遥控阀、南球罐出液遥控阀及上述管线的双道切断阀。联系仪表(人员)将北球罐DCS、SIS相关联锁摘除，由装车泵将北球罐内液氨外送售卖，其液位降至2 120 mm时停装车泵。之后，通过平衡盘处阀门导通中压氮气至北球罐气相管线阀门，充压至罐内压力升至1.4 MPa时关闭中压氮气阀，打开北球罐回流管线DCS遥控阀及其手动切断阀，通过回流管线将北球罐内残余的液氨压至南球罐，当北球罐中控远传液位降至“0”后，现场人员通过南球罐回流管线根部阀处声音判断是否过气，当听到过气声音间隔0.5 min关闭北球罐回流遥控阀1次，如此反复充压排液5次，届时北球罐内残余液氨基本排净。

3.2 气氨排放及氮气置换

联系调度室通知净化318装置岗位，通过打开北球罐顶部手动放空阀将罐内气氨送至净化318装置回收，首次罐内压力降至0.3 MPa时关闭手动放空阀，利用中压氮气给北球罐充压，充至0.6 MPa后关闭中压氮气阀并打开之前的泄放阀泄压，视北球罐内温度变化及其底部液氨管线结霜情况，后续充压至0.4 MPa、泄压至0.2 MPa以下，如此反复连续充泄压15～20次，直至气相管线内取样分析NH3含量<30 mg/m3。充泄压期间，开/关阀门及调整气氨排放前务必联系调度室，经同意后方可进行操作。

3.3 盲板隔绝

(1)北球罐收液管线根部阀后加盲板(DN150，300LB)，出液管线根部阀前加盲板(DN300，300LB)，回流管线第二道阀后加盲头(DN80，300LB；回流管接口位于球罐底部人孔处，需拆下短节加盲头)。

(2)北球罐气相管线根部阀前加盲板(DN100，300LB)，2台气相安全阀前切断阀后加盲板(DN100，300LB)，手动放空至净化氨吸收洗涤装置管线第二道阀前加盲头(DN150，300LB)，液氨泵逆回流管线进北球罐手动放空管线阀后加盲头(DN80，300LB；手动放空管接口位于球罐顶部人孔处，需拆下短节加盲头)。

3.4 空气置换及通风处理

在北球罐底部人孔处接轴流风机对其进行吹干及空气置换，为保证罐内干燥及氧含量合格，需将顶部人孔部分封堵，防止罐内气体直通排走；通风处理直至在罐顶部人孔向下取样分析罐内氧含量≥20%、可燃气及有毒气体含量为0，方可满足安全作业要求。注意取样分析需选择罐体内多处采集样本，至少在上、中、下3处区域进行取样分析，防止存在局部不合格现象。

4 液氨球罐定期检验过程及要求

4.1 定检前的准备工作

(1)定检前，由所属车间、机械动力处联合确认是否满足人员进入北球罐的安全要求，确认内容如下：一是查验与北球罐相连管线是否均用钢制盲板进行了有效隔绝且设置有明显的标识牌；二是自上而下选取9处取样位置分别进行可燃及有毒物质、氧含量检测，确认是否达到可燃及有毒物质未检出、氧含量约21%的要求；三是确认罐内防护设施的配备情况。

(2)北球罐内部、外部搭设脚手架，查验每层脚手架是否均采用双架板，架板之间是否加装了防护栏，搭设尺寸是否符合要求--各层脚手架间距约2 m、边缘距罐壁约300 mm。

(3)对北球罐罐内约25%的焊缝(主要选取热影响区及对接焊缝)和罐外支柱与球壳板连接焊缝进行清理打磨，打磨宽度为焊缝两侧200 mm，以打磨出金属光泽为准；另外，选取的测厚点部位也需打磨出金属光泽。

4.2 宏观检查

宏观检查主要项目包括：北球罐的铭牌、内部表面的腐蚀情况、是否存在裂纹和鼓包变形等缺陷、相连的设备口法兰紧固螺栓是否完好，设备基础、地脚螺栓、立柱易熔塞是否齐全完好，设备保温情况是否良好，等等。

4.3 壁厚测定

采用超声波测厚方法测定壁厚，要求测定点数足够且位置具有代表性。本次北球罐壁厚测定，每块球壳板沿焊缝测量4个点、接管处测量2个点，具体选择部位如下：液位经常上下浮动的部位，易受腐蚀、冲蚀的部位，制造成型时壁厚减薄部位，使用中易产生变形及磨损的部位，表面缺陷检查时发现的可疑部位，接管部位，等等。遇到母材存在夹层缺陷时，应当增加测定点数或者用超声检测查明夹层分布情况以及与母材表面的倾斜度，同时作图记录。

4.4 无损检测

对北球罐内表面对接焊缝进行100%荧光磁粉检测，局部拆除外保温，对6根支柱与球壳板连接焊缝进行磁粉检测抽查，对对接管角焊缝进行磁粉检测。如检测期间发现焊缝有表面裂纹或补焊过的部位，有必要进行超声波检测。

4.5 安全附件检查

对北球罐的液位计、安全阀、温度计、压力表、易熔塞、紧急切断阀等安全附件进行检查，要求其在检定有效期内且外观情况良好。

4.6 强度校核

强度检验后，若焊缝腐蚀深度超过腐蚀余量或检验人员对其强度有所怀疑，需进行强度校核。

4.7 问题处理

① 经宏观检查、无损检测及各专业性检查后，若发现有相关性缺陷，应及时进行处理；② 修补焊缝缺陷可采用打磨或焊接等方法，切记采用焊接方法修补时应采用挖补，不能直接采用贴补或补焊的方式；③ 设备修复后需经专业检测机构进行复检；④ 若安全附件超过有效期或不合格，需进行校验或更换。

5 液氨球罐定期检验结果

本次液氨北球罐定检的时间段为2021年4月6-8日，4月17日检验机构出具了正式的检验报告，依据《固定式压力容器安全技术监察规程》(TSG 21-2016)和所属检测站质量体系文件要求，北球罐的安全状况等级综合评定结果为2级，符合使用要求，下次的检验日期为2027年4月。定检结果具体内容如下。

5.1 宏观检查结果

北球罐铭牌、内部表面、相连的设备口法兰紧固螺栓、设备基础、地脚螺栓、立柱易熔塞等齐全且完好，设备保温情况未见异常。

5.2 壁厚测定结果

本次定检共选取了272个测厚点进行检测，实测北球罐最小壁厚为50.36 mm，满足使用要求；同时，选取了罐体内表面20%以上的对接焊缝，以及正北及两侧、正南及两侧共计6个支腿脚焊缝，进行了100%荧光磁粉检测，未发现缺陷磁痕显示。

5.3 安全附件检验结果

北球罐安全附件包括2台气相安全阀、远传及就地压力表、液位计、紧急切断阀、温度计、易熔塞等，经检验全部正常，满足使用要求。

6 定期检验后液氨球罐的投用

6.1 投用前的准备工作

① 拆除北球罐内部、外部脚手架，专人清扫罐内杂物、铁锈等；② 引消防水从北球罐罐顶自上而下进行冲洗，冲洗期间将消防带在罐内进行甩动喷水，保证各处喷洒到位，之后从球罐底部引消防水冲洗底部区域，冲洗结束后用风机将罐内水分吹干；③ 所属车间及机械动力处再次联合对北球罐内部进行检查确认，保证其内部无任何异物残留；④ 联系仪表车间检验是否有相关仪表问题需要处理，若无，则进行北球罐人孔恢复工作。

6.2 氮气置换

北球罐上、下人孔恢复后，将气相管线根部阀前盲板(DN100，300LB)及顶部手动放空至净化318装置第二道阀前盲头(DN150，300LB)抽出，通过平衡盘处阀门导通中压氮气至北球罐气相管线阀门，用中压氮气充压至0.3 MPa后，自球罐顶部手动放空管线排放，如此反复多次置换，之后在北球罐顶部手动放空管处取样分析氧含量，氧含量<0.5%则置换合格。

6.3 盲板抽出

(1)北球罐收液管线根部阀后抽盲板(DN150，300LB)，出液管线根部阀前抽盲板(DN300，300LB)，回流管线第二道阀后拆盲头(DN80，300LB)。

(2)北球罐2台气相安全阀前切断阀后抽盲板(DN100，300LB)，液氨泵逆回流管线进北球罐手动放空管线阀后抽盲头(DN80，300LB)。

6.4 气密性试验查漏及引氨

(1)北球罐氮气置换合格后，用中压氮气充压至1.4 MPa后进行气密性检查，若发现漏点，泄压，立即联系检修人员进行处理，漏点消除后继续进行充压查漏。

(2)查漏查出的所有漏点消除后，关闭中压氮气阀，通过北球罐顶部手动放空将罐体泄压至0.05 MPa，之后缓慢打开北球罐与南球罐的气相连通阀，北球罐引入气氨，引氨期间继续对北球罐相关法兰进行查漏，遇漏点立即处理，直至南球罐与北球罐压力平衡；随后，依次打开北球罐收液管线、出液管线、回流管线相关联阀门，使北球罐与南球罐液相连通，至此，北球罐开始投用。

7 液氨球罐定检工作中的不足及改进建议

7.1 工艺处理期间的不足及改进

(1)气氨排放时间与理论用时相差较大。理论上北球罐气氨排放需时6 d，实际用时为8.5 d，主要原因是前后工序缺乏有效的协调--净化氨吸收洗涤装置内溶液浓度升高后，洗涤塔吸收能力变差，导致洗涤塔顶部散发强烈的异味，鉴于环保管控要求，北球罐无法按计划进行泄压排放，最终导致气氨排放实际用时延长。因此，液氨球罐定检工作启动后，建议相关部门及时做好协调工作，净化氨吸收洗涤装置据分析结果及时更换溶液，保证洗涤塔的吸收效果，从而缩短气氨的排放时间。

(2)可燃有毒气体(含量)达标时间较长。在北球罐盲板隔绝、打开人孔后，仅采用了通风置换的方式导致可燃有毒气体(含量)达标时间较长。因此，建议球罐盲板隔绝、打开人孔后使用自制多孔式胶管接入消防水在设备内进行喷洒，达到水喷淋吸收的目的，进一步吸收罐内的余氨，以缩短可燃有毒气体(含量)达标时间。

7.2 检测检验期间的不足及改进

因前期北球罐罐内焊缝打磨宽度较小，检测时检测站人员提出异议，导致打磨的大部分焊缝返工，检测时间有所延长。因此，建议检测前提前做好沟通，按照相关规范和标准进行焊缝的处理，减少不必要的返工工作。

7.3 投用期间的不足及改进

(1)氮气置换期间，充压阀打开一段时间后北球罐罐内压力无变化，经检查，发现是气相根部阀前盲板未抽出，暴露了操作人员检查不到位、责任意识淡薄的隐患。为杜绝这种现象再次出现，后制定了盲板闭合的岗位、工段、车间三级确认制度，以彻底消除定检工作中的这一低级错误。

(2)充压查漏期间，北球罐顶部手动放空阀处法兰的漏点始终无法消除，经检查，确认是由于检修人员认为旧垫片无明显损坏继续使用所致。因此，建议动过的法兰口再次恢复时需更换为新垫片，这是因为拆下的阀门垫片无论有无明显损坏其密封性和强度必定会下降，更换为新垫片可消除泄漏隐患。

8 结束语

液氨球罐作为储存类金属压力容器，其安全性能指标在化工企业生产中有着举足轻重的地位，为避免其在使用过程中出现缺陷性问题以及隐患发展问题，须按有关规范要求进行定期检验。本次液氨北球罐的定期检验工作，检验前进行了液氨和气氨排净、氮气置换、盲板隔绝、空气置换、通风等工艺处理，做好了罐内搭脚手架、打磨焊缝等准备工作；检验时进行了结构、几何尺寸、外观、隔热层、安全附件等的宏观性检查，进行了无损探伤、强度校核、问题处理，并出具了检验报告；检验后进行了罐内清理、氮气置换、抽出盲板、充压试漏等工作，之后正常投用。总体而言，本次液氨球罐定检工作较为顺利，期间有不足之处也有值得借鉴的经验，希望上述关于液氨球罐定检全过程的梳理与总结能为业内提供一些参考与借鉴，达到少走弯路、经验共享的目的。