烴類管線帶壓包焊風險控制研究范文

本站小編為你精心準備了烴類管線帶壓包焊風險控制研究參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要:介紹了烴類管線出現泄漏后，特殊情況下在線包焊時，需要落實的一系列的風險控制措施和作業程序，尤其是實際壁厚下管線在線施焊耐受壓力的測算方法和泄漏管道在線包焊前的初步漏點消除方案。

關鍵詞:烴類管線;帶壓包焊;風險控制

烴類管線出現泄漏在無法進行能量隔離、釋放且風險可控的情況下需要進行消漏時，特殊情況下需要在線包焊。因烴類管線帶壓包焊風險較高，行業內不提倡，本文僅討論出現泄漏的管線內非劇毒介質、非高溫高壓、非儲存類(大的管道罐)或不流通的管線且化工生產單位的專業技術人員經過實際勘察與停工消缺的綜合風險評價對比后，確需帶壓包焊的情況。各石化企業都在不斷積累烴類管線帶壓包焊的技術和風險控制經驗，目前行業內可以借鑒的經驗和規范為GB/T28055－2011《鋼質管道帶壓封堵技術規范》。帶壓包焊與打卡具注膠等帶壓封堵技術方式不同，存在幾大難點:泄漏點部位的烴類管線的許用應力是否滿足帶壓施焊的要求，焊接過程中是否會出現突然破裂，產生次生火災、爆炸中毒事故;帶壓包焊前如何消除泄漏點的烴類泄漏以滿足動火要求;帶壓施焊管道內介質流的性質和氧平衡指數，是否能夠在高溫焊條作用下發生燃燒或反應等。

1烴類管道帶壓施焊的壁厚和介質壓力要求

1．1管線在線施焊承焊最小壓力計算公式國家及行業機械封堵的施工規范中，對管線在線施焊皆有承焊最小壓力計算公式，因此首先對國家及行業規范中的壓力計算公式進行對比和選取。1．1．1GB/T28055－2011鋼質管道帶壓封堵技術規范計算方法管道允許帶壓施焊的壓力計算如下:式中:p———管道允許帶壓施焊的壓力，MPa;σs———管材的最小屈服極限，MPa;t———焊接處管道的實際壁厚，mm;c———因焊接引起的壁厚修正量，mm，參見表1;F———安全系數，參見表2;D———管道外徑，mm。SY/T6150－2011鋼制管道封堵技術規程計算方法中c通常取2.4mm，F值，原油、成品油管道取0.6，天然氣、煤氣管道取0.5。上述公式中的屈服極限即屈服強度，是金屬材料發生屈服現象時抵抗微量塑性變形的應力。對于無明顯屈服的金屬材料，規定以產生0.2%殘余變形的應力值為其屈服極限，稱為條件屈服極限或屈服強度。大于此極限的外力作用，將會使零件永久失效，無法恢復。當應力超過彈性極限，進入屈服階段后，變形增加較快，此時除了產生彈性變形外，還產生部分塑性變形。當應力達到B點后，塑性應變急劇增加，應力應變出現微小波動，這種現象稱為屈服。這一階段的最大、最小應力分別稱為上屈服點和下屈服點。由于下屈服點的數值較為穩定，因此以它作為材料抗力的指標，稱為屈服點或屈服強度(ReL或Rp0.2)。有些鋼材(如高碳鋼)無明顯的屈服現象，通常以發生微量的塑性變形(0.2%)時的應力作為該鋼材的屈服強度，稱為條件屈服強度。管材的最小屈服極限有相應的對照表，計算過程中可根據實際選取，管道的外徑、設計壁厚亦可從相應的管道對照表中選取。

1．2實際測算與注意事項說明SY/T6150－2011中的管道安全系數，針對的是石油天然氣、煤氣等管道，相比之下，GB/T28055－2011對帶壓施焊的壓力計算更加通用。某裝置4″烴類管線存在針型砂眼，管線經過初步冷補后，烴類介質暫時不漏，需對管線做進一步處理。該管線材質為20#鋼，管道最小屈服極限235MPa;管線設計壁厚6.02mm，實際壁厚減薄至5.1mm，管內介質設計壓力1.4MPa，計算該管線是否可進行帶壓包焊，以常用焊條為準(3.2mm直徑)。p=2*235*(5.1－2.0)*0.4/114.3=5.1MPap(設計)＜p(實際減薄管道計算值)，該管線可實施帶壓包焊。

2帶壓包焊前如何消除泄漏點的烴類泄漏

烴類管線帶壓包焊風險較高，除了進行管道施焊許用應力計算外，焊接前還要消除漏點處的介質泄漏，常用的方法:根據管道晶格的實際和壁厚情況，進行砂眼的高速擠壓堵住漏點;低壓管道，使用管道急救包緊密纏繞或使用帶壓封堵鋼帶綁扎，然后注膠密封;使用管道局部冷補技術等。管道局部冷補技術:使用防爆設備將管道表面的腐蝕鐵銹清理干凈，鑒于泄漏部位管壁較薄，除銹時防止產生火花及敲破管道，造成介質泄漏;將管道上的大小泄漏點全部冷補堵漏，消除泄漏點后，觀察48h，然后進行漏點檢測，保證不漏，否則需繼續冷補處理;使用鋼帶或急救包纏繞該處管道，纏繞后使用密封膠涂抹，徹底止住泄漏;管壁減薄嚴重，測算后，接近管道帶壓施焊許用應力時，務必采用鋼帶加固;利用防爆泥包裹的方式將堵漏部位有效保護，避免外層管道焊接時鋼帶及堵漏膠起火燃燒［2］。至于管道在在線包焊前，采用何種暫時性封堵漏點的方法，需要專業人員對管線進行宏觀檢查、支吊架冷熱態檢查、測厚檢查、彎管不圓度測量、硬度檢測、蠕脹測量、腐蝕分析等初步評估后商討論證決定。

3帶壓施焊管道內介質的流動速度、氧平衡指數，熱穩定性風險分析

烴類管線帶壓貼焊部位管道外臂會產生局部高溫，這個高溫會不會造成次生危害取決于管道介質的流動速度，氧平衡指數，熱穩定性。原則上介質正常流動過程中，介質不會因焊點處單點溫升產生自身溫度升高，上升到需要進行氧平衡測算分析，熱穩定分析的高度。介質的流速越高，傳熱系數越高，越可以忽略焊點溫升的次生影響。當然考慮到焊點管道可能是介質死點、介質低流速、介質高粘度，這時候就要考慮介質氧平衡測算及熱反應穩定性評估，對上述因素行業內有較成熟的評估公式及測算方法，不再贅述，測算完畢后，進行風險評估定級。當然如果管道介質受熱后的氧平衡風險和熱穩定性風險是顯而易見的，風險不可控，此時為規避風險，裝置必須實施泄壓及能量隔離后檢修。

4烴類管線帶壓包焊安全管理要領

4．1對泄漏管線做詳細全面評估對減薄烴類管線做詳細全面評估，在條件允許的情況下需包含如下內容:宏觀檢查、支吊架冷熱態檢查、測厚檢查、彎管不圓度測量、硬度檢測、蠕脹測量等。必要時還需應力計算。日常生產過程中，需連續生產的情況下，主要選擇宏觀檢查、支吊架檢查、工藝系統排查無誘導腐蝕因子后，使用測厚數據計算管道帶壓施焊壓力后選擇是否帶壓包焊。需要注意的是測厚點數據必須全面可靠，測厚結束后由設研出具測厚報告或專業分析。

4．2JSA分析和應急預案要求帶壓包焊前必須編制詳細的作業計劃書，計劃書內步驟應包含初步消漏、管道測厚，壓力計算、外包管道扁鐵夾具制作等。必須對作業準備和過程進行全面的JSA分析，分析的每項條款和具體削減措施必須具有高度的針對性。JSA方案內的各類風險削減措施必須與現場施工人員和管控人員深度交底并簽字確認。同時烴類管線帶壓包焊的次生風險較高，作業前需編制可執行的應急預案，將應急預案交當班班組和現場作業人員學習，進行預演練。現場配備隔離式呼吸器并要求消防車待命。

4．3對帶壓包焊點的焊條選擇實施反向壓力測算對帶壓包焊點的焊條選擇實施反向壓力測算，與管線內流體介質設計壓力做比對，大于設計壓力方可包焊。當管道實際壁厚確定后，是否能夠帶壓包焊很大程度上決定于焊條的直徑。當然，實際壁厚越小，與焊接修正量的差值越小，管道推薦安全系數F亦越小，壓力計算值越遠離設計值，管線帶壓施焊的條件越無法達到。根據中國石油管道公司廊坊技術服務中心相關人員的數學模型關于管道焊接許用壓力推導，當管道壁厚小于5mm時，對于在線管道，不宜直接在腐蝕區帶壓施焊［3］，但可以采取延長包焊弧板或調整包焊弧板位置的方法蓋住腐蝕區，另選焊點，在無腐蝕或微蝕區焊點的壓力測算依然按照國標的計算公式進行推導。

4．4施焊部位的惰性氣體保護焊接前務必使用烴類氣體檢測設備檢測，確保漏點部位已無烴類泄漏。為確保安全，焊接過程中焊點周圍使用氮氣保護，防止管道急救包或纏繞鋼帶死點少量泄漏的烴類聚積，焊接時產生局部著火、爆炸等次生事故。

4．5焊接工藝選擇按照國內的相關研究，減薄管線的焊接要選擇合適的焊接工藝。根據待焊管道腐蝕情況，選用合適的焊接工藝。對于16Mn材質的管道，如果腐蝕深度在1～2mm，并且管壁厚度等于7～9mm，在帶壓補焊時，宜采用低氫焊條，同時采用直流反接;如果腐蝕量過大，最好停輸補焊［3］。但是企業可根據實際情況，要請焊接專家現場評估，使用科學、符合實際情況的焊接工藝。4．6同一管線相鄰部位帶壓施焊時不宜多部位同時進行帶壓施焊時各個動火部位不宜同時進行，前一處動火部位的封堵、焊接工作完成后，方可進行下個部位的封堵、焊接等工作;另帶壓包焊作業的許可證辦理執行地區公司風險作業許可證管理程序。人員、機具的具體要求執行地區公司統一標準。

5結語

烴類管線出現泄漏后，原則上必須進行能量隔離消缺，但是在條件不具備、搶險或其他特殊等不得以情況下需要選擇在線消漏包焊作業。因該作業風險較高，本文進行了一系列技術探索和總結，削減風險的關鍵在于措施要科學和全面，措施科學的重點是對漏點處管線能否能在線包焊需要進行詳細計算和評估，且包焊前必須保證原漏點已經采用應急措施初步消除。

參考文獻

［1］張石超．長輸管道帶壓施焊許用壓力的確定［J］．油氣儲運，2008，27(8):47－48．

［2］劉升華．硫銨工段煤氣管道的帶壓包焊處理［J］．燃料與化工，2016，47(2):52－53．

作者：李少林 曹永建 劉澤涵 米孜拉夫 麥麥提 管云龍 單位：中國石油獨山子石化分公司乙烯廠