文/肖 飚

【特種設(shè)備安全知識(shí)講座 第20期】

針對(duì)特點(diǎn)科學(xué)檢把握關(guān)鍵保安全

文/肖 飚

隨著新能源的日益發(fā)展，天然氣和氫氣作為新興能源，用途日益廣泛，而管束式集裝箱作為該類高壓氣體介質(zhì)的主要運(yùn)輸工具，近年來數(shù)量呈現(xiàn)快速增長的趨勢。由于這類運(yùn)輸設(shè)備的工作壓力均達(dá)到20 MPa以上，且多運(yùn)行在工業(yè)區(qū)和公路上，如果發(fā)生事故，后果不堪設(shè)想。因此，對(duì)該類設(shè)備進(jìn)行細(xì)致、可靠的檢驗(yàn)是確保其安全運(yùn)行的基本保障手段。本期講座邀請(qǐng)上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院在用容器檢驗(yàn)室高級(jí)工程師肖飚，為大家介紹一起管束式集裝箱管路角焊縫出現(xiàn)穿透性裂紋的案例。

一、關(guān)鍵詞點(diǎn)擊

1. 管束式集裝箱

管束式集裝箱主要是由承壓的鋼瓶、框架、管路、安全附件及行走裝置（或者無動(dòng)力半掛行走機(jī)構(gòu)）等裝置或部件組成，以實(shí)現(xiàn)物流轉(zhuǎn)移為目的的瓶式運(yùn)輸設(shè)備。管束式集裝箱如圖1所示。該類設(shè)備主要以運(yùn)輸壓縮氣體類介質(zhì)為主，如天然氣、氫氣、氦氣等。

圖1 管束式集裝箱示意圖

2. 管路結(jié)構(gòu)

管路系統(tǒng)屬于設(shè)備的重要組成部分，考慮到管束式集裝箱的使用安全，規(guī)定管道不宜采用非金屬管路，且管路對(duì)接和角接、焊接接頭應(yīng)進(jìn)行100%無損檢測。同時(shí)，該類設(shè)備在運(yùn)輸和裝卸過程中，震動(dòng)和溫差變化都會(huì)影響管路系統(tǒng)的密封性，所以管路結(jié)構(gòu)采用能夠承受一定伸縮、扭轉(zhuǎn)變形的撓性結(jié)構(gòu)。

二、檢驗(yàn)案例介紹

在全面檢驗(yàn)中，針對(duì)管路系統(tǒng)共有4道檢驗(yàn)、檢測工序，按順序依次是管路角焊縫滲透檢測、閥門正反向泄漏檢測、水壓試驗(yàn)、氣密性試驗(yàn)，而氣密性試驗(yàn)是針對(duì)管束式集裝箱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)置的一個(gè)停止點(diǎn)，即必須由檢驗(yàn)員到現(xiàn)場確認(rèn)合格。這樣安排是因?yàn)楣苁郊b箱盛裝介質(zhì)為壓力達(dá)20 MPa的氣體介質(zhì)，而前階段檢驗(yàn)檢測工序均是將每一個(gè)部件拆卸下來進(jìn)行獨(dú)立檢驗(yàn)，驗(yàn)證的是單個(gè)部件的安全性能，而在重新組裝完畢后，必須通過一次整體氣密試驗(yàn)來驗(yàn)證所有的焊接部位、螺紋連接部位是否密封可靠，保證該設(shè)備的整體可靠性。

某公司一臺(tái)管束式集裝箱于2005年投入使用，在管路檢測的前3道工序中未發(fā)現(xiàn)該管路存在異常情況，因此組裝完畢后，進(jìn)入最后一道工序即氣密試驗(yàn)。在試驗(yàn)時(shí)突然發(fā)現(xiàn)該管路的D24角焊縫泄漏，裂紋位置見圖2中的D24。隨后立即停止氣密試驗(yàn)，卸壓后對(duì)該管排進(jìn)行角焊縫滲透檢測，卻未能直接檢出角焊縫存在穿透性裂紋?，F(xiàn)場檢驗(yàn)員商議后對(duì)管路進(jìn)行第二次水壓試驗(yàn)，在水壓試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)D24角焊縫處有水滴滲漏。在確定滲漏點(diǎn)后，再通過滲透檢測法檢出該裂紋，裂紋形貌見圖3。

圖2 D24角焊縫部位為裂紋位置

圖3 滲透檢測穿透性裂紋形貌照片

三、案例原因分析

1.由于在制造過程中角焊縫內(nèi)部存在埋藏缺陷，隨著使用時(shí)間增加，該缺陷逐步擴(kuò)展為穿透性裂紋；

2. 針對(duì)該類裂紋的檢測有一定難度，在耐壓試驗(yàn)過程中，承受20 MPa以下的內(nèi)壓時(shí)，無水滴滲漏現(xiàn)象，當(dāng)壓力達(dá)到33.4 MPa時(shí)，要間隔數(shù)分鐘才有一滴水滲漏；

3.常壓狀態(tài)下，裂紋基本閉合，用滲透法很難檢出該裂紋，只有在20 MPa的氣密試驗(yàn)中，將肥皂水噴在該接頭部位，才能有效發(fā)現(xiàn)泄漏情況。

處理方法：根據(jù)該裂紋產(chǎn)生的位置，檢驗(yàn)站與使用單位聯(lián)系確認(rèn)，決定割除該接頭，由修理單位補(bǔ)焊維修，經(jīng)無損檢測，水壓試驗(yàn)合格后出具質(zhì)量證明書。

從這次案例中得到如下啟示：對(duì)于盛裝易燃易爆及高壓氣體介質(zhì)的管束式集裝箱，氣密試驗(yàn)非常必要，在本次檢驗(yàn)中對(duì)于在滲透檢測和水壓試驗(yàn)中難以發(fā)現(xiàn)的缺陷，最后通過氣密試驗(yàn)進(jìn)行了排查，避免造成設(shè)備帶病運(yùn)行。

四、專家點(diǎn)評(píng)

1.根據(jù)TSG R7001-2013《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》規(guī)定，管路、閥門存在以下缺陷情況時(shí)，不得繼續(xù)使用：

① 管路遭受火災(zāi)或者出現(xiàn)裂紋、明顯變形、影響安全使用的機(jī)械接觸損傷；

② 高壓軟管未進(jìn)行更換；③ 管路、排污裝置堵塞；

④ 閥門變形、腐蝕、泄漏、開閉不靈活；⑤ 管路系統(tǒng)水壓試驗(yàn)不合格。

該臺(tái)設(shè)備通過本次檢驗(yàn)，符合上述第①條和第⑤條描述的情況，因此不得繼續(xù)使用。

2.由于氫氣是易燃易爆介質(zhì)，爆炸下限非常低，且與空氣混合后，受強(qiáng)光照射就會(huì)引起爆燃。在滿載運(yùn)輸過程中，從裂紋中泄漏出的氫氣在操作艙內(nèi)聚集，若引起爆炸，所產(chǎn)生的沖擊力會(huì)引起操作艙內(nèi)閥門、管路附件損壞。閥門等配件若損壞，可能會(huì)引起二次泄漏，造成大量氫氣泄漏，二次泄漏導(dǎo)致的高速氣流摩擦產(chǎn)生靜電，極易致氫氣著火，其后果難以控制。因此運(yùn)輸氫氣等介質(zhì)是絕不允許微量泄漏情況存在的，排除該泄漏點(diǎn)對(duì)于設(shè)備安全運(yùn)行有重要的價(jià)值。

3.通過本案例，體現(xiàn)了管束式集裝箱整車進(jìn)行氣密試驗(yàn)的重要性。通過該項(xiàng)試驗(yàn)，首先可對(duì)耐壓試驗(yàn)和表面檢測中未發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行復(fù)查，在設(shè)備整體承受工作壓力時(shí)還可以對(duì)各連接部位的裝配密封性進(jìn)行檢查，因此氣密試驗(yàn)是針對(duì)管束式集裝箱檢驗(yàn)特點(diǎn)制定的非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，屬于必查項(xiàng)目。綜上所述，只有針對(duì)各類設(shè)備的特點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)檢驗(yàn)，才能做到高質(zhì)高效保安全。

（支持單位：上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院）