压力容器在燃气行业的应用与管理

    燃气是城市能源供应的重要组成部分，也是重要的城市基础设施之一。进入21世纪以来，我国燃气事业发展迅速，设施水平不断提高，用户也不再局限于大城市，而逐步向中小城市甚至乡镇延伸。燃气是一种易燃、易爆、有毒的气体，这种特性使燃气行业成为一个高危行业，其生产、供应、使用过程中的每一个环节都有可能发生泄漏、爆炸和中毒事故。压力容器是燃气行业密不可分的重要储存、供应设施，加上燃气的供应涉及千家万户，一旦发生重大事故，势必影响城镇燃气的正常运行，危及公共安全，甚至影响到社会稳定。因此，燃气行业压力容器的安全管理工作是安全生产的重要组成部分，是我国实现安全发展的重要内容。结合20年的管理实践，现将压力容器在燃气行业的应用与管理分析如下：

    一、压力容器在燃气行业的使用管理

    1．燃气企业压力容器使用登记制度

    在使用压力容器的燃气企业，压力容器投入使用前或投入使用后30日内，应当按照要求到直辖市或者设区的市的质量技术监督部门逐台办理使用登记手续。经核准予以注册的压力容器，将由登记机关发给《压力容器使用证》及注明压力容器安全状况等级和注册编号。登记标志的放置位置应当符合有关规定。

    2．燃气企业的使用单位的责任

    燃气企业使用单位应当对压力容器的安全管理负责，并且配备具有压力容器专业知识，熟悉国家相关法律、法规、安全技术规范和标准的工程技术人员作为安全管理人员，负责压力容器的安全管理工作。

    3．燃气企业压力容器的安全管理

    压力容器使用单位的安全管理工作主要包括以下内容：

    (1)燃气企业必须认真贯彻执行国家有关压力容器安全的法规及安全技术规范；

    (2)燃气企业应建立健全压力容器安全管理制度，制定压力容器安全操作规程：

    (3)燃气企业及时办理压力容器使用登记，建立压力容器技术档案；

    (4)燃气企业负责压力容器的设计、采购、安装、使用、改造、维修、报废等全过程管理；

    (5)燃气企业管理人员应组织开展压力容器安全检查，至少每月进行一次自行检查，并且做好检查记录工作；

    (6)燃气企业应组织实施年度检查并且出具检查报告：

    (7)燃气企业必须编制压力容器的年度定期检验计划，督促安排落实特种设备定期检验和事故隐患的整治工作；

    (8)燃气企业应及时向主管部门和当地质量技术监督部门报送当年压力容器数量和变更情况的统计报表、压力容器定期检验计划的实施情况、存在的主要问题及处理情况等：

(9)燃气企业应按照规定报告压力容器事故，组织、参加压力容器事故的救援、协助调查和善后处

 (10)燃气企业应组织开展压力容器作业人员的教育培训工作；

    (11)燃气企业应制定事故救援预案并且组织演练，同时做好详细的演习记录。

    4·燃气企业压力容器技术档案的管理

    根据TSGR 0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》《压力容器使用登记管理规则》的要求，压力容器的使用单位，应当逐台建立压力容器技术档案并且由其管理部门统一保管，技术档案应包括(1)压力容器档案卡、特种设备使用登记证、压力容器使用登记表：    (2)压力容器设计文件，包括设计图样、技术条件、强度计算书，必要时包括设计和安装使用说明书：

    (3)压力容器制造、安装、技术条件和资料，即：竣工图样、产品质量证明书及产品铭牌的拓印件、压力容器产品安全质量监检证书、移动式压力容器还应提供产品使用说明书(含安全附件说明书)、底盘使用说明书、随车工具及安全附件清单等；

    (4)检验、检测记录及有关检验的技术文件和资 (5)修理方案、实际修理情况记录以及有关的技  术文件和资料；

(6)压力容器技术改造的方案、图样、材料质量  证明书、施工质量检验技术文件和资料； 

(7)安全附件校验、修理和更换记录：

    (8)有关事故的记录资料和处理报告。

    5·燃气行业压力容器操作责任人

    每台压力容器都应有操作人员。燃气行业压力容器的操作人员应：

    (1)定期参加培训，学习压力容器的基本知识，熟悉国家颁发的安全技术法规、技术标准中有关安全使用的内容。要熟记本岗位的工艺流程、有关容器的l结构、类别、技术参数和主要技术性能。

    (2)燃气行业要严格遵守安全操作规程，掌握好本岗位压力容器操作程序和操作方法及对一般事故的排除技能，并做到认真填写操作运行记录或工艺生产t己录，加强对容器和设备的巡回检查和维护保养。

    (3)燃气行业压力容器的操作人员应了解生产流程中各种介质的物理性能和化学性质，了解它们之间可能引起的物理化学反应，以便在发生意外情况时，能做到判断准确，处理正确及时。

    (4)燃气行业压力容器操作人员应掌握各种压力容器安全附件的型号、规格、性能及用途，经常保持安全附件的齐全、灵活、准确可靠。

    (5)燃气行业压力容器操作人员应取得当地压力容器监察机构颁发的“压力容器操作人员合格证”后，方能独立承担压力容器的操作。

    (6)燃气行业压力容器操作人员年龄应年满18岁以上，初中以上文化程度，必须热爱本职工作，工作认真负责，身体健康和无妨碍岗位操作的疾病和生理缺陷，并经医院体格检查合格。

    (7)燃气行业压力容器操作人员应履行的职责：必须严格执行各项规章制度，．精心操作，认真填写操作运行记录或生产工艺记录，确保生产安全运行。当发现压力容器有异常现象危及安全时，应采取紧急停机措施并及时向上级报告。对任何有害压力容器的违章指挥，应拒绝执行。

 

  二、燃气行业压力容器的定期检验

  1．燃气行业压力容器的报检

    燃气行业的使用单位应当于压力容器定期检验有效期届满前1个月向特种设备检验机构提出定期检验要求。检验机构接到定期检验要求后，应当及时进行检验。

    2．燃气行业压力容器定期检验周期的管理

    燃气行业压力容器定期检验是指在压力容器停机时进行的检验和安全状况等级评定。压力容器一般应当于投用后3年内进行首次定期检验。下次的检验周期，由检验机构根据压力容器的安全状况等级，按照以下要求确定：

    (1)安全状况等级为1、‘2级的，一般每6年一次；

    (2)安全状况等级为3级的，一般3至6年一次。

    (3)安全状况等级为4级的，应当监控使用，其检验周期由检验机构确定，累计监控使用时间不得超过3年；

    (4)安全状况等级为5级的，应当对缺陷进行处理，否则不得继续使用；

    (5)压力容器安全状况等级的评定按照《压力容器定期检验规则》进行，符合其规定条件的，可以适当缩短或者延长检验周期；

    (6)应用基于风险的检验(RBI)技术的压力容  器，按照fsG R∞04—2009的要求确定检验周期。

    3．燃气行业压力容器定期检验内容

    (1)外部检查：外部检验是指在用压力容器运  行中的定期在线检查，每年至少进行一次。外部检查可以由检验单位有资格的检验员进行，也可由经安全监察机构认可的使用单位压力容器专业人员进行。

    (2)内外部检验：内外部检验是指在用压力容器停机时的检验。内外部检验应由检验单位有资格的检验员进行。检验人员应当根据压力容器的使用情况、失效模式制定检验方案。定期检验的方法以宏观检查、壁厚测定、表面无损检测为主，必要时可以采用超声波检测、射线检测、硬度测定、金相检验、材质分析、涡流检测、强度校核或者应力测定等。

    (3)耐压试验：耐压试验是指压力容器停机检验时，所进行的超过最高使用压力的液压试验或气压试验。对固定式压力容器，每两次内外部检验期间内，至少时行一次耐压试验；对移动式压力容器，每6年至少进行一次耐压试验。

    三、燃气行业压力容器安全附件的管理

    压力容器用的安全装置包括：安全阀、爆破片装置、紧急切断装置、压力表、液面计、测温仪表、快开门式压力容器的安全连锁装置。

    1．燃气行业安全阀的选用与安装要求

    (1)对易燃介质或毒性程度为极度、高度或中度危害介质的压力容器，应在安全阀或爆破片的排出口装设导管，将排放介质引至安全地点，并进行妥善处理，不得直接排入大气。

    (2)安全阀应垂直安装，并应装设在压力容器的液面以上的气相空间部分或装设在与压力容器气相空间相连的管道上。安全阀装设位置应便于检查和维修。

    (3)安全阀与压力容器之间一般不宜装设截止阀门。为实现安全阀的要现校验，可在安全阀与压力容器之间装设爆破片装置。

    (4)由于介质的缘故，安全阀需要经常清洗或更换，经使用单位主管压力容器安全的技术负责人批准，可在安全阀(爆破片装置)s压力容器之闯装设截止阀门，为确保压力容器正常运行期间截止阀是全开的，在截止阀上加铅封或锁定装置。

    (5)安全阀一般每年至少校验一次，拆卸进行校  验有困难时应采用在现场校验。现场校验时，使用单位主管压力容器安全的技术负责人和具有相应资格的检验人员应到场确认。校验合格的安全阀应加铅封。

    (6)爆破片装置应进行定期更换。对于超过****设计爆破压力而未爆破的爆破片应立即更换；在苛刻条件下使用的爆破片装置应每年更换；一般爆破片装置应在2至3年内更换。

    2．燃气行业压力表的选用与安装要求

    (1)选用的压力表必须与压力容器的介质相适应。

    (2)设计压力小于1.6MPa压力容器使用的压力表的精度不得低于2.5级，设计压力大于或者等于1.6MPa压力容器使用的压力表的精度不得低于1.6级。

    (3)压力表盘刻度极限值应当为****允许工作压力的1.5至3.0倍，表盘直径不得小于lOOmm。

    (4)压力表的校验和维护应符合国家计量部门的有关规定。压力表安装前应进行校验，在刻度盘上应划出指示最高工作压力的红线，注明下次校验日期，压力表校验后应加铅封。

    (5)压力表的安装位置应便于操作人员的观察和清洗，且应避免受到热烤、冻结或震动的不利影响。

    (6)压力表与压力容器之间，应装设三通旋塞或针形阀；旋塞或针形阀应有开启标记和锁紧装置；压力表与压力容器之间，不得连接其他任何配件或接管。

    (7)用于蒸汽介质的压力表，在压力表与压力容器之间应装有存水弯管；用于具有腐蚀性或高黏度介质的压力表，在压力表和压力容器之间应设能隔离介质的缓冲装置。

    3．燃气行业液面计的安装与使用要求

    (1)根据压力容器的介质、****允许工作压力和温度选用。

    (2)在安装使用前，对设计压力不大于IOMPa的压力容器用液位计进行1．5倍液位计公称压力的液压试验，对设计压力大于或者等于IOMPa的压力容器的}瘦位计进行1．25倍液位计公称压力的液压试验。

    (3)储存0℃以下介质的压力容器，选用防霜液位讯

    (4)寒冷地区室外使用的液位计，选用夹套型或者保温型结构的液位计。

    (5)用于易爆、毒性程度为极度、高度危害介质的液化气体压力容器上，有防止泄漏的保护装置。

    (6)要求液面指示平稳的，不允许采用浮子 (标)式液位计。

    (7)液面计应安装在便于观察的位置，如液面计的安装位置不便于观察，应增加其他辅助设施。大型压力容器还应有集中控制的设施和警报装置；液面计最高和最低安全液位应作出明显标志。

    (8)压力容器运行操作人员应加强对液面计的维护管理，保持完好和清晰。使用单位应根据运行实际情况规定液面计的检修周期，但液面计的检修周期不得超过压力容器内外部检验周期。

近年来压力容器爆炸事故时有发生，如1997年6月26日北京东方化工厂乙烯球罐发生爆炸，1998年3月5日陕西省西安市煤气公司液化石油汽贮罐爆炸事故等。压力容器爆炸时，不但会造成极大的人身伤亡事故，而且有时还会引起火灾或更强烈的爆炸。因此，研究分析压力容器爆炸事故，找出事故原因，对预防事故、保障设备安全有着极其重要作用。压力容器的破坏形式主要是根据国际《压力容器、锅炉和管道委员会》提出的方法，依照破坏形态和破坏原因，压力容器破坏形式可分以下几种：

    1．燃气行业压力容器过度的塑性变形

    当压力载荷大大超过设计数值时，容器的器壁变薄，最后达到不稳定点，即当压力稍许增加时，容器就会因过度塑性变形而发生破裂。当容器发生过度塑性变形破裂时，断口为撕断状态，容器破坏时不产生碎片或者仅有少量碎块，爆破口的大小视容器爆破的膨胀能量而定。除压力的影响以外，金属材料在高温下的蠕变也是引起塑性变形的一个重要原因，在蠕变过程中，材料发生连续的塑性变形，在塑性变形积累到相当长时间后，将以破裂而告终。

    2．燃气行业压力容器过度的弹性变形

    弹性变形是固体在外力的作用下表现出的一种行为，当外力撤出后，物体能够恢复原来形状的能力称为弹性性质，而具有这种可逆性的变形就叫做弹性变形，过度的弹性变形可能使容器呈现不稳定状态，甚至达到失稳程度。

    3．燃气行业压力容器的大应变疲劳

    压力容器在交变应力的作用下，位于容器的某些局部区域(如开孔接管周围、局部结构不连续处等)受力****的金属晶粒将会产生滑移并逐渐发展成为微小裂纹，且裂纹两端不断扩展，最终导致容器的疲劳破坏。疲劳首先出现在上述高应力的局部区域，即出现在这些高应力引起的大应变的地方，这种破坏就称大应变疲劳。压力容器的疲劳破坏一般具有以下特征：

    (1)容器没有明显的变形。

    (2)破裂的断口存在两个区域：疲劳裂纹产生至扩展区和最后断裂区。

    (3)容器常因开裂泄漏而失效。

    (4)疲劳破坏总是在容器经过反复的加载和卸载以后发生。

    4．燃气行业压力容器的腐蚀疲劳

    腐蚀疲劳是金属材料在腐蚀和应力的共同作用下引起的一种破坏形式。在材料的腐蚀疲劳中，一方面由于腐蚀使金属表面局部损坏并促使疲劳裂纹的产生和发展；另一方面，交变的拉伸应力破坏金属表面的保护膜并促使表面腐蚀的产生。在交变应力的作用下，被破坏的保护膜无法再次形成，沉积在腐蚀坑中的腐蚀产物又阻止氧的扩散使保护膜难以恢复。所以腐蚀坑的底部始终处在活性状态之下而构成了腐蚀电池的阳极。就这样在腐蚀与交变应力的联合作用下，裂纹不断发展直至金属最后断裂。

    5．燃气行业压力容器的应力腐蚀

    应力腐蚀是在金属腐蚀介质和拉伸应力的共同作用下产生的一种破坏形式。金属发生应力腐蚀时，腐蚀和应力这两个因素是相互促进的。一方面，腐蚀使金属的有效截面积减小和表面形成缺口，产生应力集中；另一方面，应力的存在加速了腐蚀的进展，使表面的腐蚀缺口向深处扩展，最后导致断裂。

  6．燃气行业压力容器的脆性破裂

  工程上把没有明显塑性变形的断裂统称为脆性断裂或破裂，而压力容器的脆性破裂是指由塑性材料制成的压力容器，破裂时呈脆性破裂特征。破裂容器的工作应力远远低于材料的强度极限，甚至低于材料的屈服极限。压力容器发生脆性断裂的特征是：

    (1)容器器壁没有明显的伸长变形，容器的厚度一般没有改变。

    (2)断口呈金属光泽的结晶状，裂口齐平与主应力方向垂直。

    (3)脆性破裂的容器常呈碎块状，且常有碎片飞   出。

    (4)破裂事故多数在温度较低的情况下发生。

    (5)脆性断裂更容易在高强度钢制的压力容器和用中、低强度制造的厚壁容器上发生。

    7．燃气行业压力容器的氢腐蚀破坏在高温高压下'吸附在钢表面的氢分子部分分解为氢原子或离子而固溶于钢表面层并向钢内扩散，它以氢脆和氢腐蚀两种方式影响着钢的性能。氢脆是由于氢扩散并溶解于金属晶格中，使钢在缓慢变形时产生脆性现象，此时钢的塑性显著降低。氢腐蚀是指氢原子或离子扩散进入钢中，将结合成氢分子，并部分地与微孔壁上的碳或碳化物及非金属夹杂物产生化学反应，这些不易溶解的气体生成物聚积在晶界原有的微隙内，形成局部高压，造成应力集中，使晶界变宽，发展成微裂纹，降低了钢的机械性能。

    总之，随着燃气事业的快速发展和市政公用事业市场化进程的不断加快，压力容器在现代生活中越来越普及，如压力管道、液化石油气储罐、液化石油钢瓶、车用天然气气瓶以及压缩天然气撬车等，还有越来越多的隶属不同行业、不同部门的单位进入燃气市场中来，这就造成了从业人员安全意识淡薄、安全知识匮乏、缺少压力容器专业技术和经营管理经验，并严重制约燃气行业的健康发展。因此，做好压力容器的安全管理工作，加强从业人员培训，建立压力容器严格的管理制度和操作规程，全面提高燃气行业压力容器管理水平和专业技术水平，是减少和避免各种压：力容器事故、保证人民群众生命和财产安全重要举措，是实现燃气行业安全发展的重要内容。