液化石油氣儲(chǔ)存設(shè)備的安全使用與管理

液化石油氣儲(chǔ)存設(shè)備的安全使用與管理

液化石油氣儲(chǔ)存設(shè)備，是有爆炸危險(xiǎn)的重要壓力容器，為了保障人民生命、財(cái)產(chǎn)的安全，這些容器的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、驗(yàn)收必須符合國(guó)家的有關(guān)規(guī)定，對(duì)已投產(chǎn)的容器，也要加強(qiáng)運(yùn)行中的管理，加強(qiáng)定期檢驗(yàn)及維修，做到對(duì)異常情況早期發(fā)現(xiàn)、早期處理，以防事故的發(fā)生。

圖1-10-16 表盤式壓力指示溫度計(jì)

圖1-10-17 雙金屬溫度計(jì)

一、罐體的充裝量

盛裝液化石油氣的儲(chǔ)存設(shè)備，應(yīng)嚴(yán)格控制充裝質(zhì)量，以保證設(shè)計(jì)溫度下壓力容器內(nèi)部存在氣相空間，容器內(nèi)的液化氣體氣液兩相共存，并在一定溫度下達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。

液化石油氣同其他液體一樣，熱脹冷縮，液化石油氣的體積膨脹系數(shù)比水大，隨溫度的升高，其體積膨脹系數(shù)還會(huì)相應(yīng)增大，也就是說(shuō)，液化石油氣的密度隨溫度上升而急劇減少，同一質(zhì)量的液化石油氣，溫度上升后所占用的容積就增大。不同溫度時(shí)丙烷的密度及體積變化百分比見表1-10-6。

表1-10-6 不同溫度時(shí)丙烷的密度及體積變化百分比

更具體地說(shuō)，若15℃時(shí)丙烷的體積為100，到30℃時(shí)膨脹到104.3，60℃時(shí)將達(dá)到118.4，如果常溫15℃時(shí)容器的充滿率為85％，溫升到50℃時(shí)將接近100％。當(dāng)溫升到一定數(shù)值時(shí)后，容器內(nèi)的壓力空間將全部被液相介質(zhì)所占據(jù)。滿液時(shí)，溫度每升高1℃，壓力將增加十幾個(gè)大氣壓?？梢娨夯瘹怏w的超裝十分危險(xiǎn)，所以要嚴(yán)禁超裝。為了防止充裝過(guò)量，確保壓力容器安全運(yùn)行，國(guó)家頒發(fā)的《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《液化氣體汽車罐車安全監(jiān)察規(guī)程》對(duì)液化氣體充裝系數(shù)作出了明確的規(guī)定(見表1-10-7)。

表1-10-7 液化氣體質(zhì)量充裝系數(shù)及飽和液體密度

液化石油氣儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)充裝量應(yīng)不大于下式的計(jì)算值。

w=φρtv

式中w——儲(chǔ)存量，kg；

v——儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)容量，l；

φ——裝量系數(shù)，一般取0.9，對(duì)容器容積經(jīng)實(shí)際測(cè)定者，可取大于0.9，但不得大于0.95；

ρt——設(shè)計(jì)溫度下的飽和液體密度，kg／l

二、液化石油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備的無(wú)損檢驗(yàn)

對(duì)于在用的液化石油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備，通常采用非破壞性的無(wú)損檢驗(yàn)，包括宏觀檢查、致密性試驗(yàn)、無(wú)損探傷和耐壓試驗(yàn)及氣密性試驗(yàn)。

1.宏觀檢查

用肉眼或5～10倍的放大鏡直接觀察容器的表面情況，也可以采用樣板與量具進(jìn)行檢查，宏觀檢查不僅可以確定焊縫尺寸是否符合要求，發(fā)現(xiàn)裂紋、氣孔、咬邊等焊縫表面缺陷，還可以發(fā)現(xiàn)容器殼體有無(wú)凹陷、鼓包、增厚等局部變形，容器內(nèi)外壁的局部磨損、腐蝕坑或斑點(diǎn)，金屬表面有無(wú)明顯重皮、折疊或裂紋等缺陷。宏觀檢查還可以在一定程度上幫助判斷焊縫內(nèi)部的質(zhì)量。宏觀檢查方法比較簡(jiǎn)單，是對(duì)壓力容器進(jìn)行內(nèi)、外部檢查的基本方法。它不但可以直接發(fā)現(xiàn)較為明顯的表面缺陷，而且對(duì)進(jìn)一步用其他方法作詳細(xì)檢查提供線索和根據(jù)。不過(guò)這種方法的檢查效果在很大程度上取決于檢查人員的經(jīng)驗(yàn)和熟練程度，因此，必須在實(shí)踐中不斷地進(jìn)行摸索和總結(jié)。

2.致密性試驗(yàn)

對(duì)各種液化石油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備進(jìn)行致密性試驗(yàn)，以保證無(wú)泄漏。致密性試驗(yàn)應(yīng)在安全裝置、閥門、儀表等安裝齊全后進(jìn)行。致密性試驗(yàn)通常采用氣密試驗(yàn)、煤油滲漏試驗(yàn)、氨滲透試驗(yàn)等方法。

(1)氣密試驗(yàn)

一般使用干燥、潔凈的空氣、氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w進(jìn)行。先將待試設(shè)備緩慢升壓到設(shè)計(jì)壓力，保持30min，在焊縫和連接部位進(jìn)行泄漏檢查，小型容器可浸放在水中檢查。

(2)煤油滲漏試驗(yàn)

試驗(yàn)時(shí)將焊縫檢查表面清理干凈，涂以白粉漿，待晾干后在焊縫的背面涂以煤油，由于煤油的表面張力很小，具有穿透細(xì)小孔隙的能力，如果焊縫不致密或鋼材內(nèi)部有疏松、夾層、夾渣時(shí)，煤油就會(huì)滲透到鋼材或焊縫的另一面，并在白粉上顯現(xiàn)出印漬。為了準(zhǔn)確地確定缺陷的位置，避免印漬擴(kuò)散，應(yīng)在涂上煤油后稍停片刻即進(jìn)行觀察，最初出現(xiàn)印漬處即為缺陷位置。為了保證煤油有足夠的浸潤(rùn)時(shí)間，以持續(xù)30min以上不出現(xiàn)印漬為試驗(yàn)合格。

(3)氨滲透試驗(yàn)

在容器外表面的焊縫上，貼上比焊縫約寬20mm的經(jīng)5％硝酸亞汞或酚酞水溶液浸漬過(guò)的紙條，然后將容器內(nèi)通入含氨1％(體積分?jǐn)?shù))的壓縮空氣，加壓到規(guī)定的氨滲透試驗(yàn)壓力后保持5min，紙條上未出現(xiàn)黑色(硝酸亞汞浸漬)或紅色(酚酞浸漬)斑點(diǎn)時(shí)，試驗(yàn)為合格。

3.無(wú)損探傷

無(wú)損探傷是在不損壞被檢容器的條件下，用各種方法探測(cè)容器金屬層內(nèi)部或表面所存在的缺陷。而這些缺陷往往都是宏觀檢查方法所不能發(fā)現(xiàn)或確認(rèn)的。常用的無(wú)損探傷方法有滲透探傷、磁粉探傷、射線探傷以及超聲波探傷等。對(duì)于在用的液化石油氣容器，無(wú)損探傷著重檢查容器在使用過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷或原有缺陷的變化擴(kuò)展情況，從而評(píng)定容器的使用期限或報(bào)廢與否。

4.耐壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)

液化石油氣儲(chǔ)罐及容器的耐壓試驗(yàn)，一般應(yīng)采用液壓試驗(yàn)，液壓試驗(yàn)的介質(zhì)一般應(yīng)采用水。當(dāng)采用可燃性液體進(jìn)行液壓試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)溫度必須低于可燃性液體的閃點(diǎn)，試驗(yàn)場(chǎng)地附近不得有火源，且應(yīng)配備適用的消防器材。

(1)水壓試驗(yàn)

水壓試驗(yàn)所用的水必須是潔凈的，碳素鋼、16mnr和正火15mnv材料的壓力容器在耐壓試驗(yàn)時(shí)，水的溫度不得低于5℃；其他低合金鋼制壓力容器，水的溫度不得低于15℃。試驗(yàn)時(shí)，壓力容器中應(yīng)充滿液體，滯留在壓力容器內(nèi)的氣體必須排凈。壓力容器外表面應(yīng)保持干燥，當(dāng)壓力容器壁溫與液體溫度接近時(shí)，才能緩慢升壓至設(shè)計(jì)壓力，確認(rèn)無(wú)泄漏后繼續(xù)升壓到規(guī)定的試驗(yàn)壓力（固定式儲(chǔ)罐為設(shè)計(jì)壓力的1.25倍，移動(dòng)式容器為設(shè)計(jì)壓力的1.50倍)，保壓30min，然后降至規(guī)定試驗(yàn)壓力的80％，保壓足夠的時(shí)間進(jìn)行檢查。檢查期間壓力應(yīng)保持不變，不得采用連續(xù)加壓來(lái)維持試驗(yàn)壓力不變。

液壓試驗(yàn)后的壓力容器符合下列條件為合格：

①無(wú)滲漏。

②無(wú)可見的變形。

③試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)異常的響聲。

水壓試驗(yàn)完畢后，應(yīng)將水排盡，并用壓縮空氣將容器內(nèi)部吹干。

(2)氣密性試驗(yàn)最主要目的是檢查連接部位的密封可靠性和焊縫可能產(chǎn)生的滲漏，一般試驗(yàn)介質(zhì)為干燥潔凈的氮?dú)饣蚩諝?，碳素鋼和低合金鋼制壓力容器其試?yàn)用空氣溫度應(yīng)不低于5℃。其他材料制壓容器按設(shè)計(jì)圖樣規(guī)定。

氣密性實(shí)驗(yàn)應(yīng)在耐壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行，氣密性試驗(yàn)壓力為壓力容器的設(shè)計(jì)壓力。進(jìn)行氣密性試驗(yàn)時(shí)，一般應(yīng)將安全附件裝配齊全，試驗(yàn)時(shí)壓力應(yīng)緩慢上升，達(dá)到規(guī)定的試驗(yàn)壓力后應(yīng)保壓，保壓時(shí)間不少于30min，經(jīng)檢查無(wú)泄漏為合格。如有泄漏則在返修后重新進(jìn)行水壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)。

三、儲(chǔ)罐的定期檢驗(yàn)

根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定，壓力容器的定期檢驗(yàn)項(xiàng)目包括如下。

①外部檢查，是指在用壓力容器運(yùn)行中的定期檢查。

②內(nèi)外部檢驗(yàn)，是指在用壓力容器停機(jī)時(shí)的檢驗(yàn)。

③耐壓試驗(yàn)，是指壓力容器停機(jī)檢驗(yàn)時(shí)所進(jìn)行的超過(guò)最高工作壓力的液壓試驗(yàn)或氣壓試驗(yàn)。

檢驗(yàn)周期：由于介質(zhì)為液化石油氣，具有氫鼓包等應(yīng)力腐蝕傾向，根據(jù)規(guī)程規(guī)定需每年或根據(jù)需要進(jìn)行內(nèi)外部檢驗(yàn)，對(duì)于儲(chǔ)罐，每?jī)纱蝺?nèi)外部檢驗(yàn)期間內(nèi)，至少進(jìn)行一次耐壓試驗(yàn)。對(duì)于罐車每六年至少進(jìn)行一次耐壓試驗(yàn)。

壓力容器的定期檢驗(yàn)必須由取得相應(yīng)資格的單位和人員來(lái)承擔(dān)。

1.檢驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作

儲(chǔ)罐在進(jìn)行定期檢驗(yàn)前應(yīng)做好以下工作。

①將儲(chǔ)罐內(nèi)部介質(zhì)排除干凈，進(jìn)行置換處理，用盲板隔斷與其連接的設(shè)備和管道， 并應(yīng)有明顯的隔斷標(biāo)記。

②必須切斷與儲(chǔ)罐有關(guān)的電源。

③將儲(chǔ)罐的人孔全部打開，拆除儲(chǔ)罐內(nèi)件，清除內(nèi)壁的污物。

④進(jìn)行儲(chǔ)罐內(nèi)檢查時(shí)，應(yīng)使用12v或24v的低壓防爆燈。在儲(chǔ)罐外部還必須有人監(jiān)護(hù)，檢驗(yàn)儀器和修理工具的電源電壓超過(guò)36v時(shí)，必須有絕緣良好的軟線和可靠的接地線。

⑤外部有保溫層的儲(chǔ)罐，在外部檢查和內(nèi)外部檢驗(yàn)時(shí)，一般可不拆除保溫層。若懷疑殼體(焊縫)有缺陷時(shí)應(yīng)拆除檢查，全面檢驗(yàn)時(shí)，則應(yīng)部分或全部拆除保溫層。

2.檢驗(yàn)內(nèi)容和要求

(1)儲(chǔ)罐外部的檢驗(yàn)內(nèi)容和要求。

①儲(chǔ)罐的防腐層、保溫層及設(shè)備銘牌是否完好。

②儲(chǔ)罐表面有無(wú)裂紋、變形、局部過(guò)熱等不正?，F(xiàn)象。

③儲(chǔ)罐的接管、焊縫、受壓元件等有無(wú)泄漏。

④安全附件是否齊全、靈敏、可靠。

⑤緊固螺栓是否完好，基礎(chǔ)有無(wú)下沉或傾斜等異?，F(xiàn)象。

(2)儲(chǔ)罐的內(nèi)外部檢驗(yàn)的內(nèi)容和要求。

①包括外部檢查的全部?jī)?nèi)容。

②儲(chǔ)罐的內(nèi)外表面、開孔接管處，有無(wú)介質(zhì)腐蝕或沖刷磨損等現(xiàn)象。

③儲(chǔ)罐的所有焊縫、封頭過(guò)渡區(qū)和其他有應(yīng)力集中的部位有無(wú)裂紋，對(duì)有懷疑的部位，應(yīng)采用10倍放大鏡檢查或采用磁粉、著色進(jìn)行表面探傷，如發(fā)現(xiàn)表面裂紋時(shí)還應(yīng)采用超聲波或射線進(jìn)一步抽查焊縫總長(zhǎng)的20％。

④簡(jiǎn)體、封頭等通過(guò)上述檢查后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)外表面有腐蝕等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)對(duì)懷疑部位進(jìn)行多處壁厚測(cè)量，測(cè)量的壁厚小于最小壁厚時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行強(qiáng)度核算，并提出可否繼續(xù)使用的建議和許用最高工作壓力。

⑤儲(chǔ)罐內(nèi)壁如由于溫度、壓力、介質(zhì)腐蝕作用有可能引起金屬材料晶相組織連續(xù)性破壞時(shí)(如脫碳、應(yīng)力腐蝕，晶間腐蝕、疲勞裂紋等)在必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行晶相檢驗(yàn)和表面硬度測(cè)量并做出檢查報(bào)告。

⑥儲(chǔ)罐的主要緊固螺栓，應(yīng)逐個(gè)進(jìn)行外觀宏觀檢查并用磁粉或著色探傷檢查有無(wú)裂紋。

(3)檢驗(yàn)報(bào)告

經(jīng)過(guò)定期檢驗(yàn)的儲(chǔ)罐，由檢驗(yàn)單位和檢驗(yàn)員，按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《在用壓力容器檢驗(yàn)規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定出具檢驗(yàn)報(bào)告，檢驗(yàn)報(bào)告應(yīng)明確給出安全狀況等級(jí)、下次檢驗(yàn)日期或需要采取特殊監(jiān)測(cè)等措施。

除定期檢驗(yàn)外，對(duì)停止使用兩年以上，需要恢復(fù)使用的儲(chǔ)罐、移裝使用的儲(chǔ)罐、改變或修理結(jié)構(gòu)而影響強(qiáng)度的儲(chǔ)罐，在投入使用前，應(yīng)作內(nèi)外部檢驗(yàn)，必要時(shí)應(yīng)作耐壓試驗(yàn)。