石油化工设备小接口处的安全隐患分析、检验和治理措施

在石油化工生产企业中，通常会在设备主体或者管道上直接开孔，DN50 及其以下的半管接头、支管座和支管结构，都是通过焊接进行连接的，这些都被称为小接管，小接管一般位于设备或管接管的第一道阀的内侧，它的作用是安装测量温度、压力和液位等参数的仪器和安全泄放装置。

1 小接管的构造特征

1.1 角焊焊缝构造

小接管的焊接方法一般有插接式、安放式、嵌套式三种，石油化工装置设备和管线上的小接管与主体的连接形式主要是插入式或者放置式，这两种方法都会在小管与设备或者管体的连接处形成角焊缝。

1.2 径管的壁厚偏小

由于小口径管件的管径比较小，在设计中所选择的管件的壁厚往往要比设备及管件的壁厚小得多。

1.3 过程中不能流通的过程中容易产生盲端

小口径管件末端一般与各类监控仪器或常闭阀相连，在小口径管件中不能流通，容易形成盲端，造成腐蚀性介质的积聚和集中。

1.4 难以进行焊接，非破坏性测试的不便

小接管直径小，位置特殊，一般不能进行自动焊接，而需要人工进行，这给焊接带来了极大的不便，并且大多数小接管都是现场成对焊接的。在焊缝质量检验中，常用的无损探伤方法很难适用，特别是焊缝内壁较难检测。

1.5 在外部负载或在震动条件下使用

小型管口端常与各种监控仪表、阀门和盲板等配件相连，构成悬臂结构，使其长期处于外部荷载作用下；同时，由于受相邻设备的振动或管内流体介质的撞击作用，许多小型管状管长期处于振动状态。

2 小型接插件中常见的安全隐患源

2.1 在设计时遇到的一些问题

根据 TSG21-2016 《固定式压力容器安全技术监察规程》中有关规定，对 DNgtrsim250mm 的管件，其焊缝内质量检测有较详细的规定，而 _DN<250mm 的管件则无检测要求。在《压力管道安全技术监察规程—工业管道》 TSGD001-2009 中，明确指出，管径小于 25 级的管线，不再纳入其监管范围。

在石油化工设备的设计中，缺乏相关的规范和规范，在石油化工设备的设计中，对其材料的选择、腐蚀裕量的确定、焊接方式及焊接质量的检验方法的选取，都没有得到充分的考虑。

2.2 生产过程中出现的问题

由于小型接管不在压力管道监督管理的范围内，我国尚无相关的法律法规和标准，导致了一些小型接管企业资质不足、设备不足、制造水平低下，对原材料的质量控制和产品出厂质量检测等方面的监管不力。目前市场上的小接管生产制造单位，其技术水平相差很大，有的企业没有统一的标准，有的甚至没有企业标的，这就导致了小接管的品质参差不齐，在石油化工装置的建设和改造中，买到了劣质的小接管也是常有的事情。

2.3 安装过程中出现的一些问题

2.3.1 小型接管

在压力容器装置中，通常都是使用自动化的方式进行焊接，并且在完成后，通常会使用射线探伤（RT）、超声（UT）等非破坏性测试手段来进行焊接，所以，在设备的整体焊接质量上，是比较可靠的。但是，即使在装备制造厂，大部分也只能通过人工来完成，而且焊接质量受到工人的熟练程度的影响，而且，现有的检测手段非常有限，而且焊后的检测手段也不多，这使得小型管件与装备主体的连接成为了生产中的一个薄弱环节[1]。

2.3.2 过程管线的小型接插件

在石油化工生产装置的建造和改建中，为了满足生产要求，经常在工艺管线上任意凿洞，并以焊接的方式将其与管线相连；目前多数管道开孔都是通过火焰法开孔，没有经过后续的机械加工，容易出现形状不规则、组对间隙不均等缺陷，使焊接接头出现漏焊现象。焊缝未熔合严重影响着焊缝组织，不但减小了焊缝的有效面积，降低了接头的强度，还会产生一种远超强度退化更为危险的局部应力集中，从而导致焊缝疲劳强度大幅下降，是裂纹源。

2.4 操作过程中存在的问题

2.4.1 内部侵蚀

小口径管件与设备、管件共同处在腐蚀环境下，因管内工艺介质不流通，极容易产生盲端，造成酸碱、盐等腐蚀介质在管内聚集、聚集，其腐蚀程度远超设备和管线本体。另外，小口径管件由于管径的制约，一般不能保证一定的防腐余量，在同样的减薄量下，如果管材和设备都与小口径管件一样，即使其本身具有一定的强度，但由于锈蚀余量不足，导致其不能达到强度要求。此外，插焊连接的小口径管件常常嵌入到装置及管线体内，形成鼓包，影响装置及管内加工介质的正常流通，导致管内壁面出现紊流、涡流等现象，加速了管材的腐蚀。此外，小型管接头的焊接位置特殊，焊接难度大，容易在焊缝中形成焊接缺陷，残留焊接应力，从而导致接头处更容易出现裂纹、应力腐蚀等裂纹。

2.4.2 外部腐蚀

对于小型管道，特别是根焊缝部分，刷涂比较麻烦，极易漏涂，漆膜附着力较弱，难以发挥其防腐作用。此外，保温管下方的小接管，其保温外保护层一般都会出现接缝不严或者断裂的情况，极易造成大气中的湿气侵入，从而造成保温层下的腐蚀环境，再加上小管的根部往往处于水蒸气易于积累的位置，因此，小管根部是保温层下腐蚀最为严重的地方之一。

3 治理与检验方法的推荐

3.1 设计材料的选择

小型输水管道的设计要求直接影响到输水管道的初始质量，选用合适的材料是确保输水管道投入使用后的第一步。在小型接管的设计阶段，应注意以下几点：

(1)选择材料时，应保证受压管的材料不比相关的设备或管线材料低；无压力部件的材料应该尽可能的与压力部件的材料相同。

(2)在选择壁厚时，应以小管接头的设计强度与耐锈量作为切入点，对其进行科学的选择；最大限度地改善小接管与装置主体或管线的相容性。

(3)在设计设备及管线时，要尽量减少小接管数目；在管路设计中，要合理选择支管座、半管节等整体加强的支管连接管件。

(4)如果管线在某些特定的情况下运行，如振动、交变荷载，应该在其小接管上设置支承板，并设置减震装置；高压管线的补强管连接应采用对接式结构，而不是采用承插式焊接结构。

3.2 小接管插件的生产

关于小型接插件的生产工艺条件，虽然没有强制性的规范，但是已经有国家、产业等方面的建议标准。石油化工生产设备中使用的强周期管道，Ⅲ级压力容器，GC1 级工业管道的半管件、支管座等，均需锻造成形。另外，在使用之前，要对所购买的小接管进行仔细的检验，认真地查看它们的质量证明，确定它们的产品标准号、钢牌号、炉批号、交货状况、检验结果、化学组成和机械性能等资料。

4 结论

石油化工生产中小接管直径小，管径小，壁厚小，介质不流通，焊接安装困难，工作环境恶劣，焊接时小接管与管线、设备主体之间形成角角角，给检测带来了困难。小型接管在设计、制作、安装及使用过程中都存在着许多潜在的安全隐患，对石油化工设备的安全运行产生了很大的影响。通过在设备设计、选材、制造、安装及运营管理等环节实施有效的控制措施，同时强化对管件的腐蚀、焊接等缺陷的检测，降低泄漏和事故风险，确保石油化工设备的安全稳定、长期运行。

参考资料

1]刘民.石油化工企业压力容器和管道小接管的安全隐患与治理..石油化工装备，2012,4 (3):94