陳向平

（中國石油青海油田格爾木煉油廠，青海 格爾木 816099）

化工裝置的生產(chǎn)往往只注重加熱爐或硫含量高易造成露點腐蝕部位的監(jiān)控及管理。在合成氨及甲醇等化工生產(chǎn)裝置，由于氣體成分大多為H2、CO、CO2、CH4、N2、H2O 等組分。 在裝置進行工藝調(diào)整時，容易忽略露點腐蝕的危害，從而發(fā)生管道腐蝕減薄突然撕裂等安全事故，對人員及設(shè)備造成極大危害。2014年鹽湖集團一套化工裝置突然出現(xiàn)了彎管爆裂引發(fā)的傷人事故，為查明事故原因，市安監(jiān)局抽調(diào)了省化工設(shè)計院，省鍋監(jiān)所、化工裝置專家成立了調(diào)查小組對此次事故展開了原因調(diào)查，筆者作為調(diào)查組成員參與了此次事件的調(diào)查工作，對事故原因提出了分析觀點。本文展開技術(shù)分析，舉一反三，闡明了由于工藝調(diào)整不當形成露點腐蝕的認識及對化工裝置的危害。

1 事故及工藝流程簡介

1.1 事故描述

某合成氨化工裝置在正常運行期間，中壓變換反應(yīng)氣管路的彎管（ψ508mm×12.7mm）突然發(fā)生爆裂，由于大量可燃氣體的噴出，引發(fā)著火事故。該事故造成15m外的一名取樣女職工受傷，旁邊一泵房外墻全部燒毀，部分儀表設(shè)施設(shè)備燒壞，裝置緊急停工，事故直接經(jīng)濟損失約300萬元。圖1為閃爆后現(xiàn)場圖片。

圖1 彎管閃爆后的現(xiàn)場圖片

1.2 事故管線處工藝流程簡介及事故前的工藝調(diào)整

中壓變換反應(yīng)氣流程示意簡圖如圖2所示。

中變氣來自加熱爐，設(shè)計壓力3.68MPa，加熱到290℃后進入鍋爐水加熱器換熱，中變氣溫度控制在210℃以上進入中變反應(yīng)器進行化學反應(yīng)。在實際操作中由于該裝置在較長時間沒有實現(xiàn)滿負荷運行，因此中變氣經(jīng)過鍋爐水加熱器后溫度無法達到設(shè)計溫度進入中變反應(yīng)器，因此裝置在操作中實際采用開啟鍋爐水加熱器的旁路控制閥進行溫度控制，從而實現(xiàn)裝置的工藝生產(chǎn)要求。而設(shè)計的正常流程（2#線）流通氣量非常小，實際操作中只是采用防凍保溫等措施作為輔助流程控制達8個月之久。

圖2 中壓變換反應(yīng)氣流程示意簡圖

2 事故原因分析

通過對該裝置現(xiàn)場的查驗及事發(fā)當日前兩個月的操作數(shù)據(jù)的查看分析，查看工藝管道內(nèi)的氣體組成成分及含量分析，筆者初步提出了以下分析觀點：

（1）該管道設(shè)計操作壓力3.68MPa，操作溫度290℃。在實際操作中，為了提高中變氣進入反應(yīng)器的溫度，該裝置在較長時間內(nèi)（約8個月）一直采用中變氣不經(jīng)過鍋爐水預熱器，而是走旁路進入反應(yīng)器進行調(diào)節(jié)控制，主管道在實際操作中僅采用微開方式防凍，實際壓力遠低于設(shè)計壓力，工藝調(diào)整未考慮到露點腐蝕環(huán)境的產(chǎn)生[1]。

（2）1#管道實際操作壓力3.1MPa，操作溫度240℃。造成爆裂處的2#管道實際操作壓力為1.9～2.1MPa，現(xiàn)場也無監(jiān)控儀表，操作環(huán)境形成了露點腐蝕的條件。

（3）中變反應(yīng)管道內(nèi)氣質(zhì)設(shè)計成分及體積分數(shù)為：H244.8%，CO214.849%，H2O 36.29%，CO 2.449%，CH41.373%，C2H60.121%，Ar 0.054%。查蒸汽壓在3.1MPa下水的飽和溫度為237℃，1.9MPa下水的飽和溫度為209℃。由于爆管處的管線在約8個月的時間里處于低于設(shè)計壓力的條件下工作，因此在2#管道具備了CO2溶于水形成了酸腐蝕的條件，而且H2體積分數(shù)為44.8%，同時也具備了氫腐蝕條件。

（4）在同壓力等級，操作參數(shù)及條件相同的同一條工藝管道上，在存在腐蝕介質(zhì)及腐蝕條件的前提下，查圖紙卻存在1#管道設(shè)計為600LB（1LB=0.45359kg），壁厚15mm，而2#管道設(shè)計為 300LB，壁厚12.7mm不同壓力等級的設(shè)計管道，因此在設(shè)計方面存在材質(zhì)使用等級考慮不周的隱患 （見圖1的 1#、2# 管道）。

（5）出現(xiàn)爆管的彎頭設(shè)計壁厚為12.7mm，爆裂啟裂于管外彎壁厚最薄處的壁厚小于1.0mm。爆裂彎頭顯示內(nèi)壁存在腐蝕及沖刷痕跡，因此判定管道內(nèi)存在腐蝕沖刷現(xiàn)象。

綜上形成如下初步結(jié)論：該裝置發(fā)生的彎管爆管是由于腐蝕沖刷造成彎管壁厚減薄，當彎管無法承受3.1MPa的工作壓力時，彎管從腐蝕沖刷的最薄處突然撕裂。由于管道內(nèi)含有濃度較高的氫氣、一氧化碳等可燃氣體，在高壓力氣體大量噴出的過程中產(chǎn)生靜電，進而導致著火事件。

3 鑒定結(jié)果

為了獲得科學權(quán)威的原因分析，該化工廠將爆裂管件送到了專業(yè)石油化工設(shè)備檢測所進行了檢測鑒定。鑒定結(jié)果及報告于1個月后發(fā)到市安監(jiān)局及該公司，鑒定結(jié)果如下：

沖刷腐蝕是導致管件發(fā)生爆裂的主要原因，根據(jù)出口管運行操作壓力3.1MPa，操作溫度200℃；介 質(zhì) ： 中 變 氣 （H2，44.8% ；CO2，14.849% ；H2O，36.29% ；CO，2.449% ；CH4，1.373% ；C2H6，0.121% ；Ar，0.054%），可知：水的冷凝點約為190℃。壓力恒定在3.1MPa，當溫度低于190℃時將會出現(xiàn)冷凝水析出，另外介質(zhì)中含有14.849%的CO2，分壓為0.48MPa，將會發(fā)生二氧化碳腐蝕。

建議：

（1）當壓力不變時，控制溫度高于190℃；

（2）對管線的其它部位進行檢測，尤其是管盲端，測溫測壓管，不流動區(qū)域等死區(qū)、容易低溫冷凝部位；

（3）控制氣體流速在3～10m/s范圍內(nèi)，避免流速過高引起沖刷。

4 結(jié)語

露點腐蝕在煉油和化工裝置具有廣泛存在性和危害性[1]。在生產(chǎn)管理及調(diào)整中不僅要關(guān)注煙氣腐蝕、硫腐蝕等容易引起關(guān)注的腐蝕現(xiàn)象及部位，同時還要注意在工藝調(diào)整，指標下達，指標控制等多方面考慮露點腐蝕、腐蝕性氣體存在的腐蝕環(huán)境，消除腐蝕環(huán)境的存在，確保生產(chǎn)調(diào)整，設(shè)備及工藝管道長周期安全運行。