長(zhǎng)輸管道管柱的故障分析與處理

長(zhǎng)輸管道管柱的故障分析與處理

管道長(zhǎng)距離輸送的介質(zhì)通常是燃料、天然氣等硬質(zhì)和有毒物質(zhì)。由于其輸送距離較長(zhǎng),又往往需要穿越城鄉(xiāng)等人員密集場(chǎng)所,一旦長(zhǎng)輸管道出現(xiàn)事故,無論是經(jīng)濟(jì)損失,還是社會(huì)影響,都是巨大的。因此,正確辨識(shí)長(zhǎng)輸管道的危險(xiǎn)、有害因素,是對(duì)其實(shí)施有效控制的先決條件。1儲(chǔ)存和運(yùn)輸設(shè)備和設(shè)施的潛在和有害因素1.1管道磨損產(chǎn)生的原因目前,國(guó)內(nèi)除公稱直徑較小(一般為DN150以下)的輸送管道采用無縫鋼管外,其它都采用螺旋縫埋弧焊鋼管。這種鋼管焊縫長(zhǎng)度較長(zhǎng),焊縫產(chǎn)生缺陷的概率高;焊縫受力情況復(fù)雜,內(nèi)壁存在較大的拉應(yīng)力;并且?guī)缀纬叽绮环€(wěn)定,裝配、焊接后易形成錯(cuò)邊、棱角等。在運(yùn)行過程中受壓力、熱應(yīng)力等載荷作用,加上管道內(nèi)部介質(zhì)和外部土壤的腐蝕,將造成腐蝕或應(yīng)力腐蝕、疲勞或腐蝕疲勞等失效。彎頭等管件受介質(zhì)沖刷、熱脹冷縮產(chǎn)生變形而可能產(chǎn)生事故隱患。在運(yùn)行過程中,管線內(nèi)外部嚴(yán)重腐蝕;油溫或氣溫突然變化,管線急劇膨脹或收縮;管線受外力壓軋、打擊等,都將造成事故。1.2管道布置不合理a)材料、壓力等級(jí)選用或使用錯(cuò)誤。b)制造尺寸、精度等不能滿足實(shí)際要求。c)閥門密封失效。d)自動(dòng)控制等閥門的控制系統(tǒng)失靈,手動(dòng)操作閥門的閥桿銹死或操作困難。e)管道布置不合理,造成附加應(yīng)力或出現(xiàn)振動(dòng)。f)使用過程中閥門誤動(dòng)作、閥門限位開關(guān)失靈、閥門故障等,未按要求進(jìn)行檢驗(yàn)、維護(hù)等。1.3離心式輸油泵往復(fù)式輸油泵具有效率高、使用前不需要加油、液體黏度對(duì)泵的工作性能影響不大等優(yōu)點(diǎn),但常造成液流波動(dòng),這種液流脈動(dòng)作用在管道內(nèi)形成一種不穩(wěn)定流狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)開(關(guān))閥門或停泵等操作時(shí),這種不穩(wěn)定液流在管道內(nèi)產(chǎn)生壓力波動(dòng),嚴(yán)重時(shí)形成水擊,造成系統(tǒng)超壓、管道及設(shè)備、設(shè)施損壞。離心式輸油泵具有操作簡(jiǎn)單、液流無波動(dòng)、工作狀況易于調(diào)節(jié)、易于自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。但在泵入口處液體壓力過低的情況下,會(huì)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象,表現(xiàn)為泵體產(chǎn)生噪聲和振動(dòng),嚴(yán)重時(shí)會(huì)使泵葉片遭受“剝蝕”,導(dǎo)致?lián)P程下降,效率降低,設(shè)備基礎(chǔ)螺栓松動(dòng)及管道與設(shè)備連接處損壞。離心式壓縮機(jī)效率低,而且偏離工作點(diǎn)越遠(yuǎn),效率越低;當(dāng)流量降至某一數(shù)值時(shí)會(huì)發(fā)生喘振現(xiàn)象。喘振發(fā)生時(shí)機(jī)組激烈振動(dòng),并伴隨著異常的吼叫聲,管道和儀表也隨之振動(dòng)。嚴(yán)重的喘振會(huì)破壞壓縮機(jī)的密封系統(tǒng),損壞止推軸承,葉輪有可能被打壞,造成嚴(yán)重的事故。1.4儲(chǔ)罐安全附件a)支撐問題。地上平底儲(chǔ)罐或球罐都是支撐在混凝土基礎(chǔ)上,如果混凝土基礎(chǔ)設(shè)計(jì)或建造強(qiáng)度不能滿足承重要求,或者是建在不良地質(zhì)上,在使用過程中將出現(xiàn)混凝土基礎(chǔ)不均勻沉降。這種不均勻沉降將使儲(chǔ)罐傾斜,導(dǎo)致平底儲(chǔ)罐底板開裂,球罐支座處殼體開裂,連接管道斷裂,引起介質(zhì)泄漏。b)地層影響。地下LNG(液化天然氣)儲(chǔ)存設(shè)施基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、建造強(qiáng)度不足或處于不良地質(zhì)層時(shí),也會(huì)造成容器破壞,引起介質(zhì)泄漏。c)安全附件。儲(chǔ)罐的溫度、壓力、液位等安全附件或相應(yīng)控制系統(tǒng)發(fā)生故障、控制失靈。d)正壓保護(hù)失效。平底結(jié)構(gòu)的LNG儲(chǔ)罐氮?dú)庹龎罕Ｗo(hù)失效,或真空結(jié)構(gòu)夾層內(nèi)真空降低,絕熱保溫材料吸水失去絕熱作用,引起罐內(nèi)溫度、壓力急劇升高。e)保護(hù)層失效。LNG儲(chǔ)罐的絕熱保溫材料性能差,在使用一段時(shí)間出現(xiàn)老化、變質(zhì),難以起到絕熱保溫效果。f)呼吸閥、阻火器失效。油罐的呼吸閥被凍結(jié)、阻火器被堵塞,或進(jìn)出油量過大而超過呼吸閥的能力時(shí),引起油罐內(nèi)外壓力不平衡,造成脹罐或癟罐事故。g)浮頂油罐事故。浮頂油罐在透氣閥堵塞、密封設(shè)施不良、導(dǎo)向架卡阻、排水閥堵塞使浮頂積水時(shí),引起浮頂沉船,造成事故。h)安裝缺陷。儲(chǔ)罐安裝、施工存在裝配、焊接缺陷,而使用過程中又疏于檢查和管理,造成事故。i)腐蝕作用。儲(chǔ)罐的罐體在使用過程中遭受到周圍環(huán)境的大氣腐蝕、土壤腐蝕以及介質(zhì)腐蝕等,導(dǎo)致罐體厚度減薄及安全性能降低。特別是罐體底板,由于受到介質(zhì)沉降物及土壤的腐蝕,加上檢驗(yàn)檢測(cè)困難及底板處介質(zhì)泄漏后不易及時(shí)發(fā)現(xiàn),使之成為安全的薄弱環(huán)節(jié)。j)操作失誤。對(duì)于活動(dòng)容積儲(chǔ)罐,出氣量過多或進(jìn)氣量過多將使儲(chǔ)罐抽癟或?qū)㈢娬猪敵鏊獠?使氣體噴出;所儲(chǔ)氣體中氧含量過高、水封凍結(jié)或缺乏安全裝置等會(huì)造成火災(zāi)。k)檢修事故。檢修時(shí),天然氣等儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)未完全置換或清理不徹底,以及重新充氣時(shí)未徹底置換干凈,都會(huì)引起爆炸。1.5焊縫、管道有缺陷引起事故a)加熱爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或存在制造缺陷,特別是對(duì)于各熱脹冷縮部件的設(shè)計(jì)考慮不充分,或制造過程中被限制變形,在運(yùn)行時(shí)可能造成開裂或損壞。b)加熱管在加工制造時(shí)被損壞,或其與管板焊接存在缺陷,在壓力載荷、熱載荷或腐蝕條件下,焊縫及管道缺陷會(huì)擴(kuò)展,直至開裂造成事故。c)加熱爐停運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),低于露點(diǎn)溫度時(shí)的水蒸氣與積灰中的二氧化硫、三氧化硫等腐蝕管壁,縮短加熱爐的使用壽命甚至管壁穿孔。d)加熱爐都配有低壓高能點(diǎn)火裝置和自動(dòng)熄火保護(hù)裝置,這些聯(lián)鎖控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障,極易引起事故。e)加熱爐結(jié)構(gòu)不合理、爐管偏流造成爐管局部過熱,將爐管燒穿,引起大火。f)燃料油閥門關(guān)閉不嚴(yán),爐膛內(nèi)有油氣,重新點(diǎn)爐時(shí),未按規(guī)定程序進(jìn)行通風(fēng)吹掃,造成加熱爐內(nèi)油氣爆炸起火。g)加熱爐操作不當(dāng),或發(fā)生事故后判斷失誤,容易造成爆炸事故。1.6電氣線路故障診斷發(fā)生事故主要原因有a)危險(xiǎn)區(qū)域分級(jí)不準(zhǔn)確,防爆電氣設(shè)施等級(jí)確定錯(cuò)誤。b)電氣設(shè)施防爆性能或等級(jí)達(dá)不到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求;電氣設(shè)施雖然都符合要求,但系統(tǒng)連接后,可能整體防爆性能不能滿足工況要求;對(duì)已具有防爆性能的電氣設(shè)備、照明設(shè)備等進(jìn)行改裝、維護(hù)或修理后未經(jīng)防爆性能檢測(cè)就投入使用。c)電氣設(shè)備發(fā)生短路、漏電或過負(fù)荷等故障時(shí),將產(chǎn)生電弧、電火花、高熱。d)電動(dòng)機(jī)使用、維護(hù)不良,會(huì)引起著火事故,主要原因有:電動(dòng)機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行;在檢修時(shí),金屬物體等雜物混入電動(dòng)機(jī)或絕緣受損、繞組受潮,以及遇高壓電將絕緣擊穿等;電動(dòng)機(jī)各接頭處接觸不良;三相電動(dòng)機(jī)單相運(yùn)行;電動(dòng)機(jī)接地不良,電動(dòng)機(jī)外殼可能帶電,造成人員觸電傷亡事故。e)電氣線路短路、過載及接觸電阻過大都會(huì)導(dǎo)致電火花及電弧的產(chǎn)生,從而引發(fā)火災(zāi)事故。主要原因有:導(dǎo)線接頭不牢固、接觸不良,導(dǎo)致發(fā)熱,引燃導(dǎo)線的可燃物質(zhì)及周圍的可燃物質(zhì);電流超過額定電流值,溫度升高,加速導(dǎo)線絕緣材料的老化,甚至損壞,從而造成短路產(chǎn)生火花或電弧;電氣線路因意外情況導(dǎo)致兩相相碰而發(fā)生短路,產(chǎn)生瞬間放電。1.7除靜電裝置故障a)防雷、防靜電裝置的位置、連接方法不正確。b)避雷、除靜電裝置故障;防雷、防靜電裝置質(zhì)量差或維護(hù)不當(dāng)。c)孤立導(dǎo)體(如浮頂)與油罐接觸不良,造成靜電聚集。1.8汽車罐車作業(yè)失效,站區(qū)管理不符,造成設(shè)備老化a)罐車未定期檢驗(yàn)或日常檢查、維護(hù)不及時(shí),出現(xiàn)安全附件失效、連接閥門松動(dòng)、運(yùn)行部件疲勞等。b)輸油泵、壓縮機(jī)等轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的軸封失效,裝油鶴管或裝氣快速接頭疲勞、老化引起破損甚至斷裂,計(jì)量裝置失效引起汽車罐車冒頂事故,站區(qū)內(nèi)管線密封連接失效等。c)站區(qū)管理不嚴(yán),在危險(xiǎn)區(qū)動(dòng)火或帶入火種,如汽車排氣管未帶消火裝置,使用鐵質(zhì)工具,違章作業(yè)等。d)調(diào)車作業(yè)違章溜放、行駛違章等操作。e)發(fā)油臺(tái)的自控、遙控、計(jì)量?jī)x器儀表、閥門等設(shè)備未定期檢驗(yàn)、維護(hù)而產(chǎn)生故障。f)靜電接地不符合要求。1.9制造質(zhì)量問題a)安全閥、液位計(jì)、溫度測(cè)量?jī)x表、壓力表、緊急切斷裝置等安全附件存在制造質(zhì)量問題或出現(xiàn)故障失效。b)液位、溫度、壓力、流量等控制系統(tǒng)硬件設(shè)備選型不當(dāng)、質(zhì)量存在問題或控制用軟件不適合工藝要求,則有可能造成超壓、超溫、冒罐、混油、泄漏等事故。2員工和安全管理中的潛在危險(xiǎn)因素2.1電規(guī)范操作內(nèi)容違章作業(yè)包括違章指揮、違章操作、操作錯(cuò)誤等。主要表現(xiàn)為:(1)違章動(dòng)火;(2)違章電操作;(3)違章開關(guān)閥門;(4)輸送泵、壓縮機(jī)組操作違章;(5)檢修、搶修操作違章;(6)違章充裝。2.2安全管理不規(guī)范主要包括:(1)安全管理制度不完善;(2)安全管理資料不詳盡或資料遺失;(3)安全管理法規(guī)的宣傳和執(zhí)行不力;(4)安全意識(shí)薄弱。2.3檢驗(yàn)設(shè)備、手段相對(duì)落后主要包括:(1)檢驗(yàn)困難;(2)檢驗(yàn)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)不完善;(3)檢驗(yàn)設(shè)備、手段相對(duì)落后;(4)安全狀況評(píng)定難度大;(5)檢驗(yàn)人員缺乏經(jīng)驗(yàn)。3環(huán)境中危險(xiǎn)和有害因素的識(shí)別3.1自然環(huán)境中危險(xiǎn)和有害因素主要包括:(1)地震;(2)滑坡、崩塌;(3)地面沉降;(4)臺(tái)風(fēng);(5)雷電;(6)低溫;(7)洪水。3.2設(shè)施等設(shè)施作業(yè)主要包括:(1)無意破壞:在管道附近甚至管道上修建公路、房屋、建(構(gòu))筑物等設(shè)施,或進(jìn)行開挖溝渠、打井等作業(yè),造成嚴(yán)重占?jí)郝竦毓艿?增加管道的負(fù)荷,破壞了管道的恒壓狀態(tài);(2)有意破壞:盜、扒管道防腐層、儀器儀表、閥門或附屬設(shè)施,在管道上開孔盜油、盜氣,或者人為蓄意破壞管線設(shè)施等。4有害因素的識(shí)別4.1噪聲環(huán)境+近代環(huán)境絕對(duì)噪聲性林分子修復(fù)輸油泵、壓縮機(jī)等崗位存在噪聲危害。暴露在噪聲環(huán)境下,聽覺的敏感性下降。長(zhǎng)期在噪聲環(huán)境中工作缺乏防護(hù)措施,可引起聽覺疲勞。發(fā)生聽覺疲勞后,如果仍然長(zhǎng)期無防護(hù)地在強(qiáng)烈噪聲環(huán)境中持續(xù)工作,聽力損失逐漸加重,甚至不能恢復(fù),聽覺器官發(fā)生器質(zhì)性病變,造成噪聲性耳聾。噪聲還可能并發(fā)或加重其它疾病,甚至造成精神錯(cuò)亂。4.2皮膚長(zhǎng)期毒性作用在高溫作業(yè)環(huán)境下,人體通過呼吸、出汗及體表血管的擴(kuò)張向外散熱。若人體產(chǎn)生熱量大于散熱量時(shí),人體產(chǎn)生熱蓄積,促使呼吸和心率加快,皮膚表面血管的血流量增加。影響人體的水鹽代謝功能,發(fā)生水鹽平衡失調(diào);影響循環(huán)系統(tǒng),使心跳過速,心臟負(fù)擔(dān)加重;影響消化系統(tǒng),出現(xiàn)食欲減退、消化不良以及其它胃腸疾病;影響神經(jīng)系統(tǒng),使人的動(dòng)作準(zhǔn)確性、協(xié)調(diào)性、反應(yīng)速度以及注意力降低;影響泌尿系統(tǒng),引起腎功能不全,使機(jī)體的免疫力降低,抗病能力下降。一般在氣溫超過34℃,熱輻射強(qiáng)度在6.31J/(cm2·min)以上時(shí),就有可能引起中暑。4.3低