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（中國石油化工股份有限公司石家莊煉化分公司，河北石家莊，050099）

摘 要：煉化裝置小接管在使用過程中易發(fā)生故障，給裝置安全運行帶來威脅。本文分析了小接管在設(shè)計、安裝、檢驗、使用管理等環(huán)節(jié)上存在的不足，并歸納總結(jié)了相應(yīng)的改進措施。尤其是在使用管理階段，采取基于風(fēng)險分級管控的方法，加強小接管的風(fēng)險分析、檢查、檢驗及問題處理，有助于降低小接管出現(xiàn)故障的可能性，為裝置長期、穩(wěn)定、安全運行提供保證。

關(guān)鍵詞：煉化裝置 小接管 管理 風(fēng)險分級 檢驗

前 言

一直以來，煉化裝置對設(shè)備的管理重點往往放在本體上，對與設(shè)備相連接的小接管在設(shè)計、安裝、檢驗、使用管理等環(huán)節(jié)中往往未給予足夠的重視。而恰恰是這些小接管在使用過程中易成為薄弱點。由于這些小接管處于第一道閥門內(nèi)側(cè)，一旦發(fā)生故障，處理起來困難較大，且安全風(fēng)險較高。因此，預(yù)防和應(yīng)對這些小接管存在的安全風(fēng)險就成為了保障裝置安全生產(chǎn)的一個不可忽視的方面。

1 小接管的定義

小接管是指在設(shè)備本體或管道上采用焊接連接的DN40及以下的支管結(jié)構(gòu)，包括直接焊接支管，以及采用半管接頭（加強管嘴或半管箍）、支管座（管臺）或三通連接的支管結(jié)構(gòu)。

2 小接管在設(shè)計、安裝、檢驗、使用管理階段存在的不足

2.1設(shè)計階段

對于壓力容器上≤DN50的小接管，已廣泛采用長高徑法蘭（LWN）型式^[1]，但仍有一部分小接管為直接開孔焊接型式。按照《GB150壓力容器》中4.5.1焊接接頭分類，接管與殼體連接的接頭屬于D類焊接接頭；對于公稱直徑≥DN250mm的接管與接管對接接頭和接管與高頸法蘭的對接接頭有明確的無損檢測要求^[2]，對于公稱直徑＜DN250mm的接管與接管對接接頭和接管與高頸蘭對接接頭的檢測要求則按設(shè)計文件規(guī)定，而設(shè)計文件中常常對D類焊接接頭沒有明確要求。

對于壓力管道上的小接管，設(shè)計考慮了支管座、半管接頭和三通等連接方式，但也存在支管與主管直接焊接連接的情況。按照《GB20801壓力管道規(guī)范工業(yè)管道》中檢查范圍和驗收準則的要求，對于被劃分為Ⅳ、Ⅴ級的只進行目視檢查或小比例的檢驗。而且按照2014年版特種設(shè)備目錄規(guī)定，公稱直徑＜DN50mm管道不屬于壓力管道。這樣可能會導(dǎo)致一些壓力管道小接管或不屬于壓力管道的小接管在設(shè)計過程中被忽略監(jiān)管。

2.2安裝階段

小接管在安裝階段存在的風(fēng)險一方面源于設(shè)計文件中對上述焊接接頭、小接管型式等要求不高、不明確；另一方面在于一些承插角焊縫、對接焊縫為現(xiàn)場手工焊接，受焊工技術(shù)水平、現(xiàn)場條件、天氣環(huán)境等影響較大，檢測、檢驗比例較低，有些缺陷不能及時發(fā)現(xiàn)。

2.3檢驗階段

壓力容器定期檢驗項目以宏觀檢驗、壁厚測定、表面缺陷檢測、安全附件檢驗為主。其中，壁厚測定時要求測定位置應(yīng)當(dāng)有代表性，有足夠的測點數(shù)，厚度測點位置選擇要包括接管部位；表面缺陷檢測時接管角接接頭應(yīng)當(dāng)重點檢測。但定期檢驗仍然是以容器本體為主，對小接管的測厚、表面缺陷檢測未必全面。

壓力管道定期檢驗項目厚度測點位置選擇要包括支管連接部位；對彎頭(彎管)、三通和徑管等的測定抽查比例見下表：

表1

檢驗人員認為有必要時，對支管角縫等部位進行外表面無損檢測抽查。由此可見，壓力管道定期檢驗時同樣對小接管沒有太多要求，對小接管檢驗不夠全面。

2.4使用管理階段

2.4.1小接管臺賬不完善

煉化裝置小接管數(shù)量較多，臺賬建立不完善，比如：內(nèi)容不全，只統(tǒng)計了容器的小接管，管道、大機組、機泵附屬小接管未涵蓋；小接管介質(zhì)危害性、腐蝕風(fēng)險、保溫情況、振動情況、是否盲端等信息統(tǒng)計不全。這樣，就會造成小接管管理存在一定缺失，小接管風(fēng)險評價不準確等問題。

2.4.2小接管日常運行狀態(tài)不佳

小接管與設(shè)備本體在同樣的介質(zhì)環(huán)境下工作，但由于直徑較小或處于盲端，小接管的內(nèi)部流速過高或過低，容易沖刷或積存污垢、鐵銹或積液，形成更加惡劣的腐蝕、沖刷環(huán)境^[3]；人工焊接的小接管與設(shè)備本體的內(nèi)部接觸位置可能缺陷，易形成局部腐蝕環(huán)境或薄弱點；小接管在運行中長時間處于振動狀態(tài)，容易產(chǎn)生接管根部疲勞；小接管附近框架、支撐、設(shè)備、管道等布置不合理或變形，可能會對小接管施加擠壓外力，導(dǎo)致小接管變形甚至開裂；部分小接管外保溫層破損，雨水易滲入并積存，小接管易受溫差、水汽腐蝕等因素影響而造成開裂、泄漏^[4]。

小接管內(nèi)部腐蝕案例見下圖：

圖1

小接管疲勞斷裂案例見下圖：

圖2

小接管外保溫層下腐蝕案例見下圖：

圖3

2.4.3小接管日常檢查不到位

由于小接管臺賬涵蓋不全，日常檢查自然不會到位；小接管信息統(tǒng)計不全，風(fēng)險評價不準確，日常檢查頻次、檢查內(nèi)容可能會出現(xiàn)不足；有的小接管位置逼仄，造成日常檢查不便或檢查遺漏；一些試壓留下的小盲頭可能包在保溫里，容器備用小接口、工藝上不常用的小短節(jié)、掃線盲頭等加盲板后時間太久易被忽視。另外，小接管日常檢查不仔細、使用檢查方法簡單、檢測不全面等也會為小接管的管理留下風(fēng)險。

3 小接管管理改進

3.1設(shè)計階段

小接管盡可能采用支管連接管件與主管焊接的形式進行連接，盡可能采用對接焊接，減少角焊縫，避免直接焊接小接管；存在振動工況的小接管，應(yīng)設(shè)計可靠的支撐結(jié)構(gòu)；設(shè)備和管道設(shè)計時，設(shè)置的小接管數(shù)量應(yīng)盡可能少；小接管設(shè)置位置應(yīng)考慮與附近平臺、框架、管道等的膨脹變形距離；小接管位置考慮檢查、操作的便捷性，減少設(shè)置在平臺下、裙座內(nèi)等情況；可能存在保溫層下腐蝕的小接管外部采取涂料防腐措施。

3.2安裝階段

直接支管、支管座、三通與設(shè)備、主管道的焊接選用全焊透結(jié)構(gòu)；支管連接管件需現(xiàn)場加工坡口的，不應(yīng)采用熱加工方式；小接管施焊前必須編制焊接工藝卡，焊接前進行技術(shù)交底；盡可能在預(yù)制階段完成開孔；無法進行背面清根的支管接頭，應(yīng)采用氬弧焊打底；小接管焊接工藝及驗收要求應(yīng)與主管道要求一致，至少不低于主管道要求；小接管安裝時應(yīng)當(dāng)設(shè)置必要支架，并固定牢固；小接管部位的防腐保溫作為施工質(zhì)量檢查的重點內(nèi)容，保溫結(jié)構(gòu)確保不能進水。

3.3檢驗階段

小接管的檢驗納入壓力容器、壓力管道全面檢驗方案中；檢驗方案應(yīng)至少包括：小接管基本情況及檢驗范圍，檢驗項目、檢測方法、檢測比例或檢測數(shù)量等；小接管閥（或法蘭）前對接焊縫應(yīng)100%射線探傷，角焊縫應(yīng)進行100%的滲透或磁粉探傷，合格級別應(yīng)與設(shè)備或主管道相同。

3.4使用管理階段

3.4.1小接管臺賬完善

按照小接管定義完善小接管臺賬，涵蓋容器、管道、轉(zhuǎn)動設(shè)備附屬接管等，避免遺漏。臺賬中要列清楚小接管的規(guī)格、連接方式、材質(zhì)、投用時間、介質(zhì)、操作溫度、操作壓力、存在的腐蝕風(fēng)險、是否存在流動死區(qū)、是否存在疲勞工況、有無保溫等^[5]，以利于后續(xù)開展小接管風(fēng)險評價。小接管臺賬示例如下表：

表2

3.4.2小接管風(fēng)險評價

小接管臺賬完善后，參照《GB/T26610承壓設(shè)備系統(tǒng)基于風(fēng)險的檢驗實施導(dǎo)則》對小接管進行風(fēng)險評價。首先對小接管失效可能性進行打分，按分數(shù)高低分為1、2、3級；再依據(jù)設(shè)備分級對失效后果進行分級，分為A、B、C級；然后按照小接管風(fēng)險等級矩陣圖確定小接管的風(fēng)險等級，如下圖：

圖4

對小接管失效可能性進行打分時，要考慮幾個方面：設(shè)備損傷模式、小接管專項失效規(guī)律、檢查檢測問題等。其中，設(shè)備損傷模式主要有：減簿；環(huán)境開裂；材質(zhì)劣化；機械損傷。減薄主要是內(nèi)部均勻腐蝕、點蝕、沖蝕，外部大氣腐蝕、保溫層下腐蝕等；環(huán)境開裂主要有應(yīng)力腐蝕開裂、氫致開裂、連多硫酸開裂、氯化物開裂等；材質(zhì)劣化主要有高溫氫損傷、石墨化、σ相脆化、回火脆化、滲碳等（一般與主體設(shè)備共同考慮，不單獨作為小接管風(fēng)險評價的內(nèi)容）；機械損傷主要有疲勞、應(yīng)力或蠕變破裂、過載等。小接管專項失效規(guī)律主要考慮流動死區(qū)、疲勞工況、使用年限、連接方式等。檢查檢測問題主要考慮宏觀檢查，厚度、裂紋檢測結(jié)果等。基于上述設(shè)備損傷模式、小接管專項失效規(guī)律因素編制小接管失效可能性打分表如下：

表3

然后，結(jié)合檢查檢測問題對失效可能性分值進行加分調(diào)整，如下表：

表4

按照上述兩表對小接管失效可能性進行打分，得到的分值對應(yīng)不同的失效可能性級別如下：

表5

對小接管失效后果的分級直接引用了所屬主體設(shè)備或管道的級別。設(shè)備或管道的分級是按照《煉化企業(yè)設(shè)備分級管理程序》要求，從設(shè)備對生產(chǎn)過程的重要性、設(shè)備維修費用、設(shè)備故障后果安全及環(huán)保危害性、設(shè)備維修復(fù)雜程度及故障頻次等方面分配不同權(quán)重進行打分分級的，共分為A、B、C三級，其中A類為關(guān)鍵設(shè)備、B類為主要設(shè)備、C類為一般設(shè)備。

3.4.3小接管使用管理中的檢查檢測

在對小接管進行風(fēng)險評價確定其高、中、低風(fēng)險等級后，按照下表要求進行檢查檢測：

表6

對于存在腐蝕風(fēng)險的小接管，停車檢測時主要采用超聲測厚和宏觀檢查等方法，在線檢測時主要采用超聲測厚、脈沖渦流、宏觀檢查、紅外成像等方法；對于存在應(yīng)力腐蝕、疲勞等開裂風(fēng)險的小接管，停車檢測和在線檢測時都主要采用磁粉、滲透、射線、相控陣、宏觀檢查等方法。

宏觀檢查時，主要檢查接管及其焊縫有無腐蝕、裂紋、泄漏、鼓包、變形、機械接觸損傷，支承件變形、開裂，防腐層的破損、剝落，隔熱層破損、脫落、潮濕等；檢查小接管支架支撐剛度和強度是否足夠、主管和支管是否存在振動；小接管與設(shè)備、建構(gòu)筑物間距是否存在膨脹收縮位移受限等。采用磁粉或滲透的方法可以檢測表面裂紋（不銹鋼不適合磁粉檢測，可采用ACFM交變電磁場檢測）；采用相控陣的方法可以檢測外徑32mm以上小接管角焊縫及熱影響區(qū)裂紋。

3.4.4小接管問題處理

小接管根部防腐層脫落或輕微腐蝕的應(yīng)進行重新除銹防腐；對檢測發(fā)現(xiàn)的薄弱部位，進行包盒子、補強、更換或停工處理；利用檢修時機對高風(fēng)險部位進行材質(zhì)升級或更換為厚壁管；拆除設(shè)置不合理或多余的小接管^［6］；具備拆除小接管保溫條件的，應(yīng)盡量拆除保溫；懸臂過長或振動大的小接管，應(yīng)增加固定支撐和管卡。

日常生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)小接管問題后，在未有效或徹底解決之前，應(yīng)列出巡檢監(jiān)護表格，屬地人員應(yīng)定期巡檢和監(jiān)護，直到問題徹底解決，同時對問題和解決方案記錄并歸檔。

對已更換的小接管，分類選取典型試樣分析失效原因^［7］；建立小接管故障檔案庫，對同類故障的處理方法發(fā)揮指導(dǎo)作用，縮短今后處理故障的時間。

4 結(jié)語

煉化裝置容器、管道上的小接管在設(shè)計、安裝、檢驗、使用管理階段均存在不同程度的風(fēng)險，易發(fā)生腐蝕、裂紋、泄漏等故障，可能會導(dǎo)致嚴重后果。因此，必須對小接管管理提高重視程度，從設(shè)計、安裝、檢驗、使用管理等全過程采取相應(yīng)措施，降低小接管使用的風(fēng)險。尤其是在使用管理階段，采取基于風(fēng)險分級管控的方法，加強小接管的風(fēng)險分析、檢查、檢驗及問題處理，降低小接管出現(xiàn)故障的可能性，為裝置長期、穩(wěn)定、安全運行提供保證。

參考文獻

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［4］張秉乾.煉化裝置壓力管道小接管隱患分析及檢測［J］.華東科技:綜合,2021,9:292-292,305.

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［7］沈炳生,陳秋菊,呂忠,王永民,任新廣.設(shè)備及管線小接管隱患治理［J］.中國設(shè)備工程,2014,05:66-67.

第一作者簡介：陳俊芳（1981-），男，河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)工程管理碩士，現(xiàn)在中石化石家莊煉化分公司從事設(shè)備管理工作，高級工程師，河北省石家莊市裕華區(qū)石煉路1號石家莊煉化分公司。