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風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別技術(shù)在乙烯球罐中的應(yīng)用

文檔作者：殷洪權(quán) 文檔來源：中國石油天然氣股份有限公司大慶石化分公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2020年11月26日
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第43卷增刊1
2O14年8月
石油化工設(shè)備
PETR0一CHEMICAL EQUIPMENT
Vo1．43 Supplement 1
Aug．2014
文章編號(hào)：1000—7466(2014)增刊1—0060—04
風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別技術(shù)在乙烯球罐中的應(yīng)用
殷洪權(quán)
(中國石油天然氣股份有限公司大慶石化分公司，黑龍江大慶 163714)
摘要：應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別技術(shù)對(duì)大型乙烯球罐的設(shè)計(jì)、制造、安裝及使用過程存在的危害因素進(jìn)行辨識(shí)
與分析，判斷設(shè)備發(fā)生事故和危害的可能性，并制定了相應(yīng)的預(yù)防控制措施，確保乙烯球罐的安全。
關(guān)鍵詞： 乙烯球罐；風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別；預(yù)防措施；應(yīng)用
中圖分類號(hào)：TE972；TQO53．2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B doi：10．3969／j．issn．1000—7466．2014．s1．019
Application of Risk Identification Technology in Ethylene Spherical Tank
YIN Hong—quan
(Daqing Petrochemical Company，CNPC，Daqing 163714，China)
Abstract：Application of risk identification technology for large ethylene spherical tank design，
manufacture，installation and use of the process of hazard identification and analysis，j udge the
possibility of equipment accidents and hazards，and formulate the corresponding prevention and
control m easures are used to ensure that the essence of the ethylene spherical tank product safety．
Key words： ethylene spherical tank；risk identification；prevention measures；application
危害因素的辨識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與控制是按照科學(xué)
的程序和方法，對(duì)系統(tǒng)中固有、潛在的危害加以辨
識(shí)，尋找有效安全的對(duì)策和措施，以消除或降低風(fēng)
險(xiǎn)口]。某大型石化企業(yè)120萬t／a乙烯改擴(kuò)建工程
需要在原乙烯儲(chǔ)存罐區(qū)新增5臺(tái)2 000 m。乙烯球
罐，屬重大危險(xiǎn)源。為確保5臺(tái)球罐的安全，采用風(fēng)
險(xiǎn)識(shí)別技術(shù)對(duì)乙烯球罐的失效模式以及設(shè)計(jì)、制造、
安裝、使用過程中存在的危害因素進(jìn)行了辨識(shí)與分
析，以判斷設(shè)備發(fā)生事故和危害的可能性，并制定了
相應(yīng)的預(yù)防控制措施。
1 球罐基本設(shè)計(jì)參數(shù)
5臺(tái)球罐設(shè)計(jì)參數(shù)相同，均為Ⅲ類容器，殼體材
質(zhì)JFE—HITEN610U2L，儲(chǔ)存介質(zhì)乙烯具有易燃、
易爆特性，裝量系數(shù)0．9，焊接接頭系數(shù)1．0，設(shè)計(jì)壽
命20 a。球罐公稱體積2 000 m。，公稱直徑
15 700 mm，設(shè)計(jì)壓力2．4 MPa，安全閥定壓
2．31 MPa，設(shè)計(jì)溫度一4O℃ ，工作溫度一27℃ ，名
義厚度46 mm，腐蝕裕量2．0 mm。
2 球罐失效模式及危害
乙烯球罐的失效模式有脆性斷裂失效、韌性斷
裂失效、彈塑性失效、泄漏失效、腐蝕失效及沖蝕失
效。失效模式下產(chǎn)生的危害主要是爆炸、泄漏、破損
和變形l2]。危害造成的后果：① 附近的操作人員或
其他人員可能受到灼燙、燒傷、窒息、中毒、炸傷等傷
害。② 設(shè)備及周圍設(shè)施損壞，發(fā)生火災(zāi)。③ 環(huán)境受
到污染。
3 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及預(yù)防措施
3．1 設(shè)計(jì)過程
球殼材料為JFE—HITEN610U2I ，鍛件材料選
用08MnNiCrMoVD，屬于高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼，具有一定
的再熱裂紋敏感性[3]。設(shè)備焊接前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，接
管和殼體焊接后應(yīng)立即進(jìn)行后熱消氫處理。進(jìn)行焊
后消除應(yīng)力熱處理時(shí)要盡可能避開出現(xiàn)再熱裂紋敏
感區(qū)間，鋼材回火溫度為610℃ ，因此嚴(yán)格控制熱處
收稿日期：2014—03—16
作者簡介：殷洪權(quán)(1970一)，男，黑龍江大慶人，高級(jí)工程師，學(xué)士，主要從事壓力容器與化工設(shè)備管理及檢維修等工作。
增刊l 殷洪權(quán)：風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別技術(shù)在乙烯球罐中的應(yīng)用
理溫度為(5804-15)。C 。
壓力超限是球罐失效的主要原因之一，為避免
因壓力超限造成對(duì)球罐的破壞，設(shè)計(jì)中應(yīng)設(shè)置安全
閥和壓力檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。
球罐中的乙烯隨溫度上升壓力劇增，為了避免
夏季高溫導(dǎo)致的介質(zhì)壓力升高對(duì)球罐產(chǎn)生破壞，應(yīng)
設(shè)計(jì)檢測(cè)介質(zhì)溫度系統(tǒng)和降溫噴淋設(shè)施。乙烯一旦
泄漏，將對(duì)人員生命財(cái)產(chǎn)及球罐安全運(yùn)行造成極大
安全隱患。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)物料泄漏情況，需設(shè)計(jì)安
全檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。
在一定條件下，靜電放電是易燃、易爆物料的點(diǎn)
火源，在球罐上設(shè)靜電接地系統(tǒng)可有效消除靜電聚
集。乙烯罐區(qū)為Ⅱ類防爆區(qū)，設(shè)計(jì)中選用的電氣設(shè)
備設(shè)施須符合防爆標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。按照防火設(shè)計(jì)
規(guī)范要求，在罐區(qū)內(nèi)設(shè)置消防設(shè)施。
3．2 制造過程
制造單位對(duì)有懷疑的材料必須進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，待符
合設(shè)計(jì)文件及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求后方可進(jìn)行制造。
在壓制球殼板過程中，若壓制順序不合理，球殼
板中會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，禁止采用先壓中間部
件等急劇成型方法，應(yīng)采取先壓兩頭后壓中間的成
型工藝。球殼板過壓后校形會(huì)產(chǎn)生裂紋等缺陷，應(yīng)
采取多次成型工藝。
3．3 運(yùn)輸過程
為了防止運(yùn)輸中球殼板的損傷、變形以及雨水
等對(duì)球殼板的腐蝕，在球殼板外側(cè)應(yīng)刷防銹漆，并采
用凸面朝上或立式發(fā)貨方式。為了防止運(yùn)輸中發(fā)生
傾覆事故，制造廠應(yīng)制作可靠的包裝托架。
3．4 現(xiàn)場安裝過程
現(xiàn)場安裝組焊前，施工單位應(yīng)編制球罐施工技
術(shù)方案，經(jīng)監(jiān)理公司、業(yè)主單位批準(zhǔn)后方可施工。
在組對(duì)吊裝過程中，繩索老化、吊耳焊接不牢
固、指揮失誤等均可能導(dǎo)致球殼板墜落，危及球罐及
人身安全。因此在吊裝前應(yīng)對(duì)繩索、吊耳焊接等用
具進(jìn)行檢查，吊車等設(shè)備應(yīng)檢測(cè)合格，吊車司機(jī)、指
揮等人員應(yīng)持證上崗。
在球罐組裝過程中，強(qiáng)力組裝會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中，
禁止用導(dǎo)鏈、千斤頂、大錘等工具強(qiáng)力組對(duì)，同時(shí)嚴(yán)
格控制錯(cuò)邊量和棱角度L5j。
組裝過程中防止發(fā)生架桿、跳板等工卡具對(duì)球
殼板的損傷，拆腳手架時(shí)嚴(yán)禁扔架桿、跳板等工卡
具。架桿與球殼板接觸部件應(yīng)綁扎軟質(zhì)材料。
為避免焊接順序不合理增加球殼的應(yīng)力集中，
應(yīng)采用先縱焊縫后環(huán)焊縫、先大坡口后小坡口、分道
退焊等工藝。焊接缺陷對(duì)安全運(yùn)行有較大的影響，
應(yīng)選用技術(shù)水平較高的焊工進(jìn)行焊接，盡可能減小
焊接線能量，認(rèn)真執(zhí)行預(yù)熱、后熱等工藝，并做好無
損檢測(cè)工作。為了確保無損檢測(cè)的公正合理，建議
由第三方進(jìn)行無損檢測(cè)¨6]。
熱處理溫度不均勻會(huì)影響熱處理效果，并且可
能產(chǎn)生新的應(yīng)力集中。應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范合理布
置測(cè)溫點(diǎn)，熱處理過程中及時(shí)控制升、降溫速度，用
自動(dòng)記錄儀連續(xù)記錄各測(cè)溫點(diǎn)的溫度l7]。
水壓試驗(yàn)超壓可能造成球罐破裂(強(qiáng)度失效)，
為確保球罐安全，應(yīng)在球罐上、下位置分別設(shè)置1個(gè)
校驗(yàn)合格的壓力表，并在水壓試驗(yàn)中及時(shí)觀測(cè)試驗(yàn)
壓力，避免超壓。氣密性試驗(yàn)后嚴(yán)禁開啟法蘭密封
面(尤其第一道法蘭密封面)，以免在球罐使用中產(chǎn)
生泄漏。
球罐外防腐層局部受到破壞會(huì)加劇該部位的腐
蝕，造成應(yīng)力分布不均，導(dǎo)致局部彈性甚至塑性失
效，可能導(dǎo)致局部穿孔或裂隙。因此球罐外防腐施
工時(shí)應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，確保除銹和涂刷質(zhì)量合格。
3．5 使用過程
3．5．1 介質(zhì)超壓
球罐中介質(zhì)壓力超壓將造成球罐的破裂(強(qiáng)度
失效)，為了避免超壓，使用單位應(yīng)經(jīng)常定期檢查、維
護(hù)壓力控制系統(tǒng)，確保其始終處于正常使用狀態(tài)。
在操作狀態(tài)下，應(yīng)保證球殼與安全閥處于連通狀態(tài)，
中間設(shè)閥門時(shí)，應(yīng)保證工作時(shí)中問閥門處于完全開
啟狀態(tài)，并加鉛封。對(duì)安全閥等附件要定期檢驗(yàn)，保
證安全閥的泄放壓力不超過球罐的設(shè)計(jì)壓力。
3．5．2 介質(zhì)超溫(低溫脆斷)
介質(zhì)超溫指的是高于最高溫度或低于最低溫
度。該球罐工作溫度除了與介質(zhì)、壓力有關(guān)外，還與
介質(zhì)流動(dòng)的速度有直接關(guān)系，由相應(yīng)的溫度場計(jì)算
可知，介質(zhì)流動(dòng)速度加快，球罐內(nèi)部出現(xiàn)的最低溫度
越低。因此應(yīng)嚴(yán)格控制進(jìn)氣速度，應(yīng)以管線上不出
現(xiàn)結(jié)霜為準(zhǔn)。隨溫度的升高，乙烯飽和蒸汽壓急劇
升高，會(huì)迅速超過設(shè)計(jì)壓力，導(dǎo)致球殼彈性失效、塑
性失效乃至爆破，所以應(yīng)嚴(yán)格控制介質(zhì)溫度。設(shè)計(jì)
中根據(jù)需要在罐內(nèi)設(shè)置了現(xiàn)場溫度計(jì)和溫度變送器
監(jiān)控介質(zhì)溫度，在介質(zhì)溫度超過設(shè)計(jì)溫度時(shí)應(yīng)開啟
罐體消防噴淋降溫。
在設(shè)備使用過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查、維護(hù)溫度控制
系統(tǒng)，使其始終處于正常使用狀態(tài)，保證控制介質(zhì)溫
度處于正常操作溫度范圍內(nèi)。
石油化工設(shè)備 2014年第43卷
3．5．3 密封失效
罐區(qū)泄漏或揮發(fā)產(chǎn)生的乙烯在達(dá)到爆炸極限并
滿足點(diǎn)火熱能要求時(shí)，將發(fā)生燃爆事故。事實(shí)表明，
法蘭密封面處較容易發(fā)生介質(zhì)泄漏。為盡量降低現(xiàn)
場介質(zhì)泄漏概率，設(shè)計(jì)中將與工藝管口連接的法蘭
選用凹凸面，密封墊片采用纏繞墊片?？紤]乙烯易
燃、易爆的特點(diǎn)，在球罐罐頂及罐底等可能存在泄漏
的地方設(shè)置可燃?xì)馓絵貝4器，當(dāng)可燃?xì)鉂舛瘸迺r(shí)在
控制室和現(xiàn)場報(bào)警。同時(shí)為操作人員配備移動(dòng)便攜
式氣體檢測(cè)報(bào)警儀，使用單位應(yīng)充分利用該設(shè)備，隨
時(shí)檢驗(yàn)現(xiàn)場易燃、易爆氣體情況，確保球罐周圍環(huán)境
安全 。
3．5．4 球罐充裝
球罐充裝系數(shù)為0．9，充裝過滿容易導(dǎo)致超壓，
可能造成彈性失效。而抽取物料過度，會(huì)導(dǎo)致球罐
處于負(fù)壓工況，有可能造成剛性失穩(wěn)。在設(shè)備使用
過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查液位控制系統(tǒng)，確保其處于正常
使用狀態(tài)。若出現(xiàn)異常，應(yīng)立即處理消除隱患，確保
液位控制準(zhǔn)確無誤。
3．5．5 高強(qiáng)鋼裂紋
球罐球殼所用材料為JFE—HITEN610U2L，屬
于高強(qiáng)度調(diào)制型裂紋敏感性材料，使用中應(yīng)隨時(shí)留
意球殼板以及焊接接頭部位是否有裂紋產(chǎn)生，應(yīng)嚴(yán)
格按照TSGR7001-2004《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)
程》 ]進(jìn)行定期檢查檢修維護(hù)。
3．5．6 防腐層及保溫層
球罐外防腐層局部受到破壞，會(huì)加劇該部位的
腐蝕，造成應(yīng)力分布不均，導(dǎo)致局部彈性甚至塑性失
效，可能導(dǎo)致局部穿孔或裂隙。
保溫層破壞失去保溫作用可能導(dǎo)致球罐球殼局
部處于低溫狀態(tài)，發(fā)生材料低溫狀態(tài)下的脆性破壞。
保溫層局部破壞處易于進(jìn)水，會(huì)加速保溫材料的粉
化、老化及罐體腐蝕，且影響罐體隔熱保溫效果，增
加溫度和壓力控制難度Ⅲl 。
在日常運(yùn)行中應(yīng)對(duì)球罐外防腐層及保溫層進(jìn)行
維修保養(yǎng)，對(duì)破壞的防腐層和保溫層及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，
防止損害的進(jìn)一步發(fā)生。
3．5．7 靜電放電
系統(tǒng)管路、設(shè)備中物料的流動(dòng)、人員著裝不符合
防靜電要求等均可產(chǎn)生靜電。在一定條件下，靜電
放電是易燃、易爆物料的點(diǎn)火源。在本球罐中設(shè)置
防靜電接地板將球罐與接地系統(tǒng)可靠連接，確保消
除靜電。生產(chǎn)中應(yīng)經(jīng)常檢查靜電接地，保持接地線
良好的導(dǎo)電性。
4 事故狀態(tài)處置及防護(hù)措施
4．1 介質(zhì)少量泄漏
應(yīng)將泄漏污染區(qū)人員迅速撤離至上風(fēng)處，嚴(yán)格
限制出入，切斷火源并盡可能切斷泄漏源。建議應(yīng)
急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿消防防護(hù)服。
用工業(yè)覆蓋層或吸附／吸收劑蓋住泄漏點(diǎn)附近的下
水道等地方，防止氣體進(jìn)入。合理通風(fēng)，加速擴(kuò)散，
利用噴霧狀水進(jìn)行稀釋、溶解，構(gòu)筑圍堤或挖坑收容
產(chǎn)生的大量廢水。
平時(shí)應(yīng)制定堵漏工藝措施并演練，發(fā)生少量泄
漏時(shí)嚴(yán)格按應(yīng)急預(yù)案及堵漏工藝措施進(jìn)行堵漏。
4．2 介質(zhì)大量涌出和爆炸
按現(xiàn)場手動(dòng)報(bào)警按鈕、聲光報(bào)警器，報(bào)警信號(hào)引
入罐區(qū)火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)。
平時(shí)應(yīng)制定急救預(yù)案并演練，包括應(yīng)急救援組
織的詳細(xì)職責(zé)，應(yīng)急救援行動(dòng)的指揮與協(xié)調(diào)，應(yīng)急救
援中可用的人員、設(shè)備、設(shè)施、物質(zhì)和其他資源，人員
疏散、搶救措施，報(bào)警和上報(bào)，防護(hù)用具的配備和正
確使用，切斷介質(zhì)輸入和輸出口以及收集涌出介質(zhì)
等。發(fā)生乙烯大量涌出和爆炸時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按應(yīng)急預(yù)案
處置。
5 結(jié)語
應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別技術(shù)，對(duì)乙烯球罐設(shè)計(jì)、制造、安
裝及生產(chǎn)運(yùn)行各階段進(jìn)行了全面的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，并制
訂了相應(yīng)的預(yù)防措施。5臺(tái)球罐于2012—08投產(chǎn)使
用，運(yùn)行狀態(tài)良好。
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