蒸压釜的风险分析与控制.pdf

第5期
蒸压釜的风险分析与控制
郭培杰
(江苏省特种设备安全监督检验研究院,江苏南京210036)
[摘要]对某公司使用超过20年的6台蒸压釜进行风险分析,在全面安全性能检测的基础上,利用 Orbit Onshore软件计
算得出相应设备风险水平,結果显示:该6台蒸压釜的风险水平较低,根据“固容规”的规定和该公司实际的风险可接受
水平,可以运行到2015年12月
[关键词]蒸压釜;危险因素辦识;损伤形式;风险分析
蒸压釜是一种体积庞大、净质量较大的大型在的损伤机理还包括保温层下腐蚀、应力腐蚀开
压力容器,目前广泛应用于国内混凝土与水泥制裂、机械疲劳和机械损伤等,其中腐蚀易发生在
品等建筑材料制品行业。但国内使用的蒸压釜大筒体内表面的下部积液处,疲劳则易发生在设备
多是上世纪60年代设计制造的,设备老化严重,结构不连续的部位。
加之制造质量受特殊年代影响和当时技术水平的
常见的蒸压釜损伤形式和机理包括
限制,蒸压釜在设计、选材、制造、安装和检验
(1)蒸压釜的筒体及附件承受着交变应力作
等重要环节都存在许多缺陷,严重威胁着相关企
用,随着操作过程升温升压、降温降压易在缺陷
业的设备和人身的安全。
和结构不连续处产生疲劳破坏,如快开门结构的
为确保蒸压釜安全运行,某公司委托我单位啮合齿、法兰和筒体、支座与筒体等。
对其6台蒸压釜进行安全性分析,并参照API581-
(2)由于制造加气砖原材料中可能含有H2S、
2008“ Risk Based Inspection Technology”对其进行NaOH、SO2等杂质,这些杂质在高温蒸汽的作用
风险评估,建立基于风险的检验计划,给出有针
下,易挥发并溶解在冷凝水中,冷凝水沿釜壁流
对性的降低运行风险的措施,从而将设备的风险
下,水分蒸发,形成一定浓度的NaOH溶液或H2S
水平控制在可接受的范围内。
溶液,这些溶液可能造成设备出现碱腐蚀、酸性
1蒸压简介
水腐蚀或湿硫化氢环境下的损伤。
蒸压釜结构形式为钢制卧式筒型设计,釜端
3)蒸压过程冷凝水在釜内下部积聚,如不及
盖一般采用整体16MnR钢板压制而成,釜体法时排出,不但造成蒸压釜上下出现较大温差,还
兰、釜盖法兰均采用整体16Mn锻造加工而成,蒸会引起筒体纵向受拉伸应力过大而加速金底部钢
压釜主体包括:釜体装置、釜盖、快开门结构、板腐蚀
安全联锁装置、支座、保温层、密封装置和阀门
4)机械损伤是需要重视的隐患。目前进出釜
仪表等。
操作大都使用钢绳或铁链作牵引物,用最尾车
蒸压釜生产过程属于间歇操作,每隔数小时端挂钩引至卷扬机拖带,牵引物经常地与釜内壁
便完成一次工艺过程,其基本操作工序流程为:下部摩擦接触,久而久之会出现筒体表面损伤成
清洁蒸压釜、装载制品、固定釜盖、转放蒸汽、纵向坑槽,减薄筒体钢板厚度,造成局部应力腐
放入新鲜蒸汽,在0.8~1.0MPa压力下进行蒸养处蚀
理、放气取下釜盖、卸出制品等,每个循环工况
)蒸压釜使用时温度呈周期性变化,筒体以
约12个小时
中部为基点向两端自由伸缩,釜座滚动支辊内若
2危险因素辨识
存在不规则杂物,滚动时随着使用次数的逐渐增
根据加气砼装置的工艺和设备特点,蒸压釜作者简介:郭培杰(1981-),女,江苏南通人,硕士,工程
除由制造原因和人为因素导致的失效外,可能存师。在江苏省特种设备安全监驽检验研究院从事化工企业风险评估
石油和化工设备
86-■安全密封
2015年第18卷
多,导致釜的纵向轴线跑偏,造成坯车出入釜对
(7)由于蒸压釜快开门及安全连锁结构在安装
接偏离,以致易出轨,以及与简体连结的管、阀和使用阶段存在各种复杂原因,启用时间较长后
受到过大附加应力而遭受破坏,应及时纠正支辊釜端法兰变形情况时有发生,严重影响釜盖开/关
的偏斜、除去杂物,确保筒体伸缩活动正常。
对接啮合功能,将埋下安全隐患。一旦蒸压釜盖
(6)在停用蒸压釜较长时,若未采用封存和防的安全联锁装置失效,在釜盖未关合到位的情况
腐措施保养,任由其在大气中加速锈蚀,会造成下通气加压则会导致严重事故
大面积片状腐蚀,减薄钢板厚度。
表1熬压釜典型损伤形式
损伤类型
损伤部位及原因
(1)釜体法兰与釜体、釜盖法兰与釜盖的连接焊缝,极易产生裂纹:(2)蒸压釜支座与金体连接易产生
裂纹
裂纹;(③)蒸压釜现场组焊的环焊易产生裂纹:(4)蒸压釜内蒸养车用钢轨与釜体的连接部位,易
生裂纹
(1)存在釜的底部冷凝水区域内,通过在碱性(或酸性)冷凝液中产生的碱腐蚀(或湿硫化氢环境下
腐蚀
的损伤);(2)设备长期在潮湿环境下导致的大气腐蚀:(3)在机械交变应力和腐蚀性介质的共同作用
下形成腐蚀疲劳
变形
(1)釜体法兰失圆;(2)釜体法兰密封面变形;(3)机械损伤导致的变形
机损伤
1)装卸料操作导致的表面磨损;(2)出轨、维修或其他原因导致的表面损伤
安全连锁装置失效(1)机械连锁装置失效:(2)传感器及显示元件失效
3安全性能检验
况良好
我单位对该6台蒸压釜进行了全面的安全性能
(2)对该6台蒸压釜的筒体进行硬度检查,共
检验,包括宏观检査、壁厚测量、磁粉检测、滲30处,测得筒体母材、焊缝及热影响区的布氏
透检测、超声检测、金相和硬度检査等,检测结硬度值(HB),其中:母材为98~126,焊缝为
果如表2所示。
105~140,热影响区为135~190,检测结果合格
(1)对该6台蒸压釜详细的安全性能检验检测
但与国内材质16MnR相比较,由于多处测点的母
未能发现显著的影响设备安全运行的缺陷。近材硬度值偏低,为保险起见,又对该6台蒸压釜进
三年的全面检验报告中设备安全状况等级均为3行了金相检验。
级,安全状况等级未发生变化;壁厚测量数据表
(3)对该6合蒸压釜设备筒体共12个点进行现场
明,该6台蒸压釜的壁厚与原始壁厚相比减薄量在复合金相检测分析,结果表明:该12个测点的金
0.6~1.5mm;无损检测未巩超标缺陷,设备表面状相组织均为铁素体+珠光体,未见球化。
表2检测项目、比例及主要结论
宏观检查
内外表面
表面机械损伤
壁厚测量
筒体/封头(28点/台)
最小值:12.5/15.6mn
渗透检测
瓮门齿和釜门圈100%检测
未见超标缺陷
磁粉检测
主体对接焊缝内表面100%检测
未见超标缺陷
超声检测
主体对接焊缝内表面100%检测
未见超标缺陷
金相检查
母材抽检(2处/台)
未见金相组织异常
硬度检査
筒体对接焊缝(5处/台)
未见异常
4基于风险分析的结果
但应满足法律、法规的有关规定。参考国际一般
可接受的风险水平就是允许存在的风险,主水平及该公司的实际情况确定风险可接受性,如
要取决于设备使用单位承担风险的能力,当前并以下各项:
无文献规定也无法规定统一的可接受风险,一般
(1)对中等风险等级以下的设备采取等风险原
由用户根据自身实际情况与检验机构协商确定,则,即控制在下一次检验开始之前风险等级维持