付 杰

(晉控金石化工集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050000)

0 引 言

晉控金石化工集團(tuán)有限公司(簡稱金石化工集團(tuán))石家莊循環(huán)化工園區(qū)分公司液氨罐區(qū)設(shè)有南、北2個(gè)球罐，容積均為2 026 m3，液氨球罐直徑為15 700 mm，筒體材質(zhì)Q370R、厚度52 mm，工作壓力1.43 MPa、工作溫度40 ℃，正常生產(chǎn)中球罐液位控制在3 075～11 060 mm范圍內(nèi)，球罐液位控制低低限2 120 mm、高高限12 430 mm。液氨球罐屬于金屬壓力容器，使用過程中受壓力和溫度變化的影響，其材料的硬度、塑性、韌性均可能會下降，因此液氨球罐運(yùn)行期間須進(jìn)行定期檢驗(yàn)，以消除缺陷，防止爆裂事故的發(fā)生。

2021年4月，金石化工集團(tuán)石家莊循環(huán)化工園區(qū)分公司的液氨北球罐委托河北省弘瑞石油化工鍋爐壓力容器檢測站進(jìn)行定期檢驗(yàn)，對于液氨球罐使用單位來說，檢驗(yàn)前和檢驗(yàn)后的工藝處理尤為重要，工藝處理之好壞和處理時(shí)間的長短不僅影響著檢驗(yàn)的進(jìn)度，同時(shí)還可能制約著前后工序的生產(chǎn)負(fù)荷。此外，定期檢驗(yàn)過程中有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格執(zhí)行也須高度重視。因此，有必要對本次液氨北球罐定期檢驗(yàn)的全過程進(jìn)行全面而系統(tǒng)的梳理與總結(jié)。

1 液氨球罐工藝流程簡介

金石化工集團(tuán)石家莊循環(huán)化工園區(qū)分公司液氨罐區(qū)南、北2個(gè)球罐采用并聯(lián)形式，設(shè)置有收液管線、出液管線、回流管線、氣相排放管線、放空管線等且互相連通。前工序氨合成系統(tǒng)生產(chǎn)的液氨經(jīng)閃蒸減壓后通過收液總管送至球罐儲存，再由出液總管引至出料泵或裝車泵入口，由泵送至氨用戶或槽車(外賣)，球罐內(nèi)壓力通過氣相排放管線將氣氨泄至凈化氨吸收洗滌裝置(凈化318裝置)予以調(diào)節(jié)。

2 液氨球罐檢驗(yàn)前工藝處理方案及理論用時(shí)

液氨北球罐檢驗(yàn)前先通過裝車泵將罐中的液氨盡量售賣至低限(液位)，再利用中壓氮?dú)饨o球罐充壓，通過回流管線將剩余液氨壓至南球罐，待中控液位顯示降至“0”后氣氨泄至凈化氨吸收洗滌裝置(凈化318裝置)予以回收，隨后進(jìn)行多次氮?dú)庵脫Q直至氣相管線內(nèi)取樣分析NH3含量<30 mg/m3后，盲板隔絕北球罐相關(guān)氨介質(zhì)管線，之后在0～0.2 MPa之間反復(fù)充泄壓后進(jìn)行空氣置換通風(fēng)處理，直至罐內(nèi)取樣分析結(jié)果滿足受限空間作業(yè)要求為止。

本次北球罐工藝處理前內(nèi)存液氨260 t，按照現(xiàn)用裝車泵打量50 t/h計(jì)算，液位降至低低限液位2 120 mm時(shí)(折合液氨剩余量為60 t)需用時(shí)4 h，之后的中壓氮?dú)庋a(bǔ)入加壓排液每次充泄壓約4 h，反復(fù)5次，需用時(shí)20 h，則理論上北球罐排液共需時(shí)24 h。本次北球罐工藝處理前顯示罐內(nèi)表壓為1.3 MPa，則罐內(nèi)氣氨量為1.3×10×2026=26 338 m3，北球罐內(nèi)氣氨通過氣氨排放管線送至凈化318裝置進(jìn)行吸收以制成濃度約13%的氨水，再經(jīng)氨水泵送至供汽車間氨水儲罐用于鍋爐煙氣脫硝；凈化318裝置每天外供氨水2次，每次約13 m3，粗略計(jì)算，以氨水密度1 000 kg/m3、液氨汽化比約1 317 m3/t計(jì)，則每天凈化318裝置可處理氣氨量為13×2×13%×1317=4 451 m3，而北球罐內(nèi)氣氨量為26 338 m3，則罐內(nèi)氣氨凈化吸收洗滌需時(shí)約6 d。合計(jì)罐內(nèi)液氨及氣氨工藝處理總用時(shí)約7 d。

3 液氨球罐檢驗(yàn)前工藝處理內(nèi)容及過程

3.1 液氨排放處理

關(guān)閉北球罐收液遙控閥、回流遙控閥、南球罐出液遙控閥及上述管線的雙道切斷閥。聯(lián)系儀表(人員)將北球罐D(zhuǎn)CS、SIS相關(guān)聯(lián)鎖摘除，由裝車泵將北球罐內(nèi)液氨外送售賣，其液位降至2 120 mm時(shí)停裝車泵。之后，通過平衡盤處閥門導(dǎo)通中壓氮?dú)庵帘鼻蚬逇庀喙芫€閥門，充壓至罐內(nèi)壓力升至1.4 MPa時(shí)關(guān)閉中壓氮?dú)忾y，打開北球罐回流管線DCS遙控閥及其手動切斷閥，通過回流管線將北球罐內(nèi)殘余的液氨壓至南球罐，當(dāng)北球罐中控遠(yuǎn)傳液位降至“0”后，現(xiàn)場人員通過南球罐回流管線根部閥處聲音判斷是否過氣，當(dāng)聽到過氣聲音間隔0.5 min關(guān)閉北球罐回流遙控閥1次，如此反復(fù)充壓排液5次，屆時(shí)北球罐內(nèi)殘余液氨基本排凈。

3.2 氣氨排放及氮?dú)庵脫Q

聯(lián)系調(diào)度室通知凈化318裝置崗位，通過打開北球罐頂部手動放空閥將罐內(nèi)氣氨送至凈化318裝置回收，首次罐內(nèi)壓力降至0.3 MPa時(shí)關(guān)閉手動放空閥，利用中壓氮?dú)饨o北球罐充壓，充至0.6 MPa后關(guān)閉中壓氮?dú)忾y并打開之前的泄放閥泄壓，視北球罐內(nèi)溫度變化及其底部液氨管線結(jié)霜情況，后續(xù)充壓至0.4 MPa、泄壓至0.2 MPa以下，如此反復(fù)連續(xù)充泄壓15～20次，直至氣相管線內(nèi)取樣分析NH3含量<30 mg/m3。充泄壓期間，開/關(guān)閥門及調(diào)整氣氨排放前務(wù)必聯(lián)系調(diào)度室，經(jīng)同意后方可進(jìn)行操作。

3.3 盲板隔絕

(1)北球罐收液管線根部閥后加盲板(DN150，300LB)，出液管線根部閥前加盲板(DN300，300LB)，回流管線第二道閥后加盲頭(DN80，300LB；回流管接口位于球罐底部人孔處，需拆下短節(jié)加盲頭)。

(2)北球罐氣相管線根部閥前加盲板(DN100，300LB)，2臺氣相安全閥前切斷閥后加盲板(DN100，300LB)，手動放空至凈化氨吸收洗滌裝置管線第二道閥前加盲頭(DN150，300LB)，液氨泵逆回流管線進(jìn)北球罐手動放空管線閥后加盲頭(DN80，300LB；手動放空管接口位于球罐頂部人孔處，需拆下短節(jié)加盲頭)。

3.4 空氣置換及通風(fēng)處理

在北球罐底部人孔處接軸流風(fēng)機(jī)對其進(jìn)行吹干及空氣置換，為保證罐內(nèi)干燥及氧含量合格，需將頂部人孔部分封堵，防止罐內(nèi)氣體直通排走；通風(fēng)處理直至在罐頂部人孔向下取樣分析罐內(nèi)氧含量≥20%、可燃?xì)饧坝卸練怏w含量為0，方可滿足安全作業(yè)要求。注意取樣分析需選擇罐體內(nèi)多處采集樣本，至少在上、中、下3處區(qū)域進(jìn)行取樣分析，防止存在局部不合格現(xiàn)象。

4 液氨球罐定期檢驗(yàn)過程及要求

4.1 定檢前的準(zhǔn)備工作

(1)定檢前，由所屬車間、機(jī)械動力處聯(lián)合確認(rèn)是否滿足人員進(jìn)入北球罐的安全要求，確認(rèn)內(nèi)容如下：一是查驗(yàn)與北球罐相連管線是否均用鋼制盲板進(jìn)行了有效隔絕且設(shè)置有明顯的標(biāo)識牌；二是自上而下選取9處取樣位置分別進(jìn)行可燃及有毒物質(zhì)、氧含量檢測，確認(rèn)是否達(dá)到可燃及有毒物質(zhì)未檢出、氧含量約21%的要求；三是確認(rèn)罐內(nèi)防護(hù)設(shè)施的配備情況。

(2)北球罐內(nèi)部、外部搭設(shè)腳手架，查驗(yàn)每層腳手架是否均采用雙架板，架板之間是否加裝了防護(hù)欄，搭設(shè)尺寸是否符合要求--各層腳手架間距約2 m、邊緣距罐壁約300 mm。

(3)對北球罐罐內(nèi)約25%的焊縫(主要選取熱影響區(qū)及對接焊縫)和罐外支柱與球殼板連接焊縫進(jìn)行清理打磨，打磨寬度為焊縫兩側(cè)200 mm，以打磨出金屬光澤為準(zhǔn)；另外，選取的測厚點(diǎn)部位也需打磨出金屬光澤。

4.2 宏觀檢查

宏觀檢查主要項(xiàng)目包括：北球罐的銘牌、內(nèi)部表面的腐蝕情況、是否存在裂紋和鼓包變形等缺陷、相連的設(shè)備口法蘭緊固螺栓是否完好，設(shè)備基礎(chǔ)、地腳螺栓、立柱易熔塞是否齊全完好，設(shè)備保溫情況是否良好，等等。

4.3 壁厚測定

采用超聲波測厚方法測定壁厚，要求測定點(diǎn)數(shù)足夠且位置具有代表性。本次北球罐壁厚測定，每塊球殼板沿焊縫測量4個(gè)點(diǎn)、接管處測量2個(gè)點(diǎn)，具體選擇部位如下：液位經(jīng)常上下浮動的部位，易受腐蝕、沖蝕的部位，制造成型時(shí)壁厚減薄部位，使用中易產(chǎn)生變形及磨損的部位，表面缺陷檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)的可疑部位，接管部位，等等。遇到母材存在夾層缺陷時(shí)，應(yīng)當(dāng)增加測定點(diǎn)數(shù)或者用超聲檢測查明夾層分布情況以及與母材表面的傾斜度，同時(shí)作圖記錄。

4.4 無損檢測

對北球罐內(nèi)表面對接焊縫進(jìn)行100%熒光磁粉檢測，局部拆除外保溫，對6根支柱與球殼板連接焊縫進(jìn)行磁粉檢測抽查，對對接管角焊縫進(jìn)行磁粉檢測。如檢測期間發(fā)現(xiàn)焊縫有表面裂紋或補(bǔ)焊過的部位，有必要進(jìn)行超聲波檢測。

4.5 安全附件檢查

對北球罐的液位計(jì)、安全閥、溫度計(jì)、壓力表、易熔塞、緊急切斷閥等安全附件進(jìn)行檢查，要求其在檢定有效期內(nèi)且外觀情況良好。

4.6 強(qiáng)度校核

強(qiáng)度檢驗(yàn)后，若焊縫腐蝕深度超過腐蝕余量或檢驗(yàn)人員對其強(qiáng)度有所懷疑，需進(jìn)行強(qiáng)度校核。

4.7 問題處理

① 經(jīng)宏觀檢查、無損檢測及各專業(yè)性檢查后，若發(fā)現(xiàn)有相關(guān)性缺陷，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理；② 修補(bǔ)焊縫缺陷可采用打磨或焊接等方法，切記采用焊接方法修補(bǔ)時(shí)應(yīng)采用挖補(bǔ)，不能直接采用貼補(bǔ)或補(bǔ)焊的方式；③ 設(shè)備修復(fù)后需經(jīng)專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)檢；④ 若安全附件超過有效期或不合格，需進(jìn)行校驗(yàn)或更換。

5 液氨球罐定期檢驗(yàn)結(jié)果

本次液氨北球罐定檢的時(shí)間段為2021年4月6-8日，4月17日檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)出具了正式的檢驗(yàn)報(bào)告，依據(jù)《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(TSG 21-2016)和所屬檢測站質(zhì)量體系文件要求，北球罐的安全狀況等級綜合評定結(jié)果為2級，符合使用要求，下次的檢驗(yàn)日期為2027年4月。定檢結(jié)果具體內(nèi)容如下。

5.1 宏觀檢查結(jié)果

北球罐銘牌、內(nèi)部表面、相連的設(shè)備口法蘭緊固螺栓、設(shè)備基礎(chǔ)、地腳螺栓、立柱易熔塞等齊全且完好，設(shè)備保溫情況未見異常。

5.2 壁厚測定結(jié)果

本次定檢共選取了272個(gè)測厚點(diǎn)進(jìn)行檢測，實(shí)測北球罐最小壁厚為50.36 mm，滿足使用要求；同時(shí)，選取了罐體內(nèi)表面20%以上的對接焊縫，以及正北及兩側(cè)、正南及兩側(cè)共計(jì)6個(gè)支腿腳焊縫，進(jìn)行了100%熒光磁粉檢測，未發(fā)現(xiàn)缺陷磁痕顯示。

5.3 安全附件檢驗(yàn)結(jié)果

北球罐安全附件包括2臺氣相安全閥、遠(yuǎn)傳及就地壓力表、液位計(jì)、緊急切斷閥、溫度計(jì)、易熔塞等，經(jīng)檢驗(yàn)全部正常，滿足使用要求。

6 定期檢驗(yàn)后液氨球罐的投用

6.1 投用前的準(zhǔn)備工作

① 拆除北球罐內(nèi)部、外部腳手架，專人清掃罐內(nèi)雜物、鐵銹等；② 引消防水從北球罐罐頂自上而下進(jìn)行沖洗，沖洗期間將消防帶在罐內(nèi)進(jìn)行甩動噴水，保證各處噴灑到位，之后從球罐底部引消防水沖洗底部區(qū)域，沖洗結(jié)束后用風(fēng)機(jī)將罐內(nèi)水分吹干；③ 所屬車間及機(jī)械動力處再次聯(lián)合對北球罐內(nèi)部進(jìn)行檢查確認(rèn)，保證其內(nèi)部無任何異物殘留；④ 聯(lián)系儀表車間檢驗(yàn)是否有相關(guān)儀表問題需要處理，若無，則進(jìn)行北球罐人孔恢復(fù)工作。

6.2 氮?dú)庵脫Q

北球罐上、下人孔恢復(fù)后，將氣相管線根部閥前盲板(DN100，300LB)及頂部手動放空至凈化318裝置第二道閥前盲頭(DN150，300LB)抽出，通過平衡盤處閥門導(dǎo)通中壓氮?dú)庵帘鼻蚬逇庀喙芫€閥門，用中壓氮?dú)獬鋲褐?.3 MPa后，自球罐頂部手動放空管線排放，如此反復(fù)多次置換，之后在北球罐頂部手動放空管處取樣分析氧含量，氧含量<0.5%則置換合格。

6.3 盲板抽出

(1)北球罐收液管線根部閥后抽盲板(DN150，300LB)，出液管線根部閥前抽盲板(DN300，300LB)，回流管線第二道閥后拆盲頭(DN80，300LB)。

(2)北球罐2臺氣相安全閥前切斷閥后抽盲板(DN100，300LB)，液氨泵逆回流管線進(jìn)北球罐手動放空管線閥后抽盲頭(DN80，300LB)。

6.4 氣密性試驗(yàn)查漏及引氨

(1)北球罐氮?dú)庵脫Q合格后，用中壓氮?dú)獬鋲褐?.4 MPa后進(jìn)行氣密性檢查，若發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，泄壓，立即聯(lián)系檢修人員進(jìn)行處理，漏點(diǎn)消除后繼續(xù)進(jìn)行充壓查漏。

(2)查漏查出的所有漏點(diǎn)消除后，關(guān)閉中壓氮?dú)忾y，通過北球罐頂部手動放空將罐體泄壓至0.05 MPa，之后緩慢打開北球罐與南球罐的氣相連通閥，北球罐引入氣氨，引氨期間繼續(xù)對北球罐相關(guān)法蘭進(jìn)行查漏，遇漏點(diǎn)立即處理，直至南球罐與北球罐壓力平衡；隨后，依次打開北球罐收液管線、出液管線、回流管線相關(guān)聯(lián)閥門，使北球罐與南球罐液相連通，至此，北球罐開始投用。

7 液氨球罐定檢工作中的不足及改進(jìn)建議

7.1 工藝處理期間的不足及改進(jìn)

(1)氣氨排放時(shí)間與理論用時(shí)相差較大。理論上北球罐氣氨排放需時(shí)6 d，實(shí)際用時(shí)為8.5 d，主要原因是前后工序缺乏有效的協(xié)調(diào)--凈化氨吸收洗滌裝置內(nèi)溶液濃度升高后，洗滌塔吸收能力變差，導(dǎo)致洗滌塔頂部散發(fā)強(qiáng)烈的異味，鑒于環(huán)保管控要求，北球罐無法按計(jì)劃進(jìn)行泄壓排放，最終導(dǎo)致氣氨排放實(shí)際用時(shí)延長。因此，液氨球罐定檢工作啟動后，建議相關(guān)部門及時(shí)做好協(xié)調(diào)工作，凈化氨吸收洗滌裝置據(jù)分析結(jié)果及時(shí)更換溶液，保證洗滌塔的吸收效果，從而縮短氣氨的排放時(shí)間。

(2)可燃有毒氣體(含量)達(dá)標(biāo)時(shí)間較長。在北球罐盲板隔絕、打開人孔后，僅采用了通風(fēng)置換的方式導(dǎo)致可燃有毒氣體(含量)達(dá)標(biāo)時(shí)間較長。因此，建議球罐盲板隔絕、打開人孔后使用自制多孔式膠管接入消防水在設(shè)備內(nèi)進(jìn)行噴灑，達(dá)到水噴淋吸收的目的，進(jìn)一步吸收罐內(nèi)的余氨，以縮短可燃有毒氣體(含量)達(dá)標(biāo)時(shí)間。

7.2 檢測檢驗(yàn)期間的不足及改進(jìn)

因前期北球罐罐內(nèi)焊縫打磨寬度較小，檢測時(shí)檢測站人員提出異議，導(dǎo)致打磨的大部分焊縫返工，檢測時(shí)間有所延長。因此，建議檢測前提前做好溝通，按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊縫的處理，減少不必要的返工工作。

7.3 投用期間的不足及改進(jìn)

(1)氮?dú)庵脫Q期間，充壓閥打開一段時(shí)間后北球罐罐內(nèi)壓力無變化，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)是氣相根部閥前盲板未抽出，暴露了操作人員檢查不到位、責(zé)任意識淡薄的隱患。為杜絕這種現(xiàn)象再次出現(xiàn)，后制定了盲板閉合的崗位、工段、車間三級確認(rèn)制度，以徹底消除定檢工作中的這一低級錯(cuò)誤。

(2)充壓查漏期間，北球罐頂部手動放空閥處法蘭的漏點(diǎn)始終無法消除，經(jīng)檢查，確認(rèn)是由于檢修人員認(rèn)為舊墊片無明顯損壞繼續(xù)使用所致。因此，建議動過的法蘭口再次恢復(fù)時(shí)需更換為新墊片，這是因?yàn)椴鹣碌拈y門墊片無論有無明顯損壞其密封性和強(qiáng)度必定會下降，更換為新墊片可消除泄漏隱患。

8 結(jié)束語

液氨球罐作為儲存類金屬壓力容器，其安全性能指標(biāo)在化工企業(yè)生產(chǎn)中有著舉足輕重的地位，為避免其在使用過程中出現(xiàn)缺陷性問題以及隱患發(fā)展問題，須按有關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行定期檢驗(yàn)。本次液氨北球罐的定期檢驗(yàn)工作，檢驗(yàn)前進(jìn)行了液氨和氣氨排凈、氮?dú)庵脫Q、盲板隔絕、空氣置換、通風(fēng)等工藝處理，做好了罐內(nèi)搭腳手架、打磨焊縫等準(zhǔn)備工作；檢驗(yàn)時(shí)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)、幾何尺寸、外觀、隔熱層、安全附件等的宏觀性檢查，進(jìn)行了無損探傷、強(qiáng)度校核、問題處理，并出具了檢驗(yàn)報(bào)告；檢驗(yàn)后進(jìn)行了罐內(nèi)清理、氮?dú)庵脫Q、抽出盲板、充壓試漏等工作，之后正常投用?？傮w而言，本次液氨球罐定檢工作較為順利，期間有不足之處也有值得借鑒的經(jīng)驗(yàn)，希望上述關(guān)于液氨球罐定檢全過程的梳理與總結(jié)能為業(yè)內(nèi)提供一些參考與借鑒，達(dá)到少走彎路、經(jīng)驗(yàn)共享的目的。