多晶硅工廠壓力容器利用風(fēng)險(xiǎn)評估法進(jìn)行檢驗(yàn)的特點(diǎn)
2014-04-21 21:51:32李涌
新媒體研究 2014年5期
摘 要 多晶硅工廠由于工藝的特性，所屬設(shè)備多為壓力容器，此類設(shè)備按國家檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求需要定期進(jìn)行檢驗(yàn)。近年來風(fēng)險(xiǎn)評估法被世界發(fā)達(dá)國家廣泛應(yīng)用在石油化工行業(yè)，由于該檢驗(yàn)方法具有科學(xué)、效率高、成本低、準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，國內(nèi)一些多晶硅企業(yè)也開始采取應(yīng)用。文章對該技術(shù)在某多晶硅工廠的檢驗(yàn)特點(diǎn)進(jìn)行了闡述，為多晶硅行業(yè)的壓力容器定期檢驗(yàn)提供了新方法的探討和參考。
關(guān)鍵詞 多晶硅；壓力容器；檢驗(yàn)；風(fēng)險(xiǎn)評估法
中圖分類號(hào)：TH49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）05-0095-02
風(fēng)險(xiǎn)評估法又稱基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)，該方法是通過對設(shè)備的失效基理分析和安全性的系統(tǒng)評估，來確定設(shè)備的運(yùn)行可靠性。2008年頒布新版API 581-2008，擴(kuò)充了物流數(shù)據(jù)庫，部分調(diào)整了失效可能性、失效后果的評估方法，增添了新的設(shè)備模型以及損傷機(jī)理模型。20世紀(jì)90年代末期該項(xiàng)技術(shù)被部分國內(nèi)高校與研究機(jī)構(gòu)引入國內(nèi)，并與2003年開始逐步推廣至工程應(yīng)用階段，目前有少數(shù)多晶硅工廠進(jìn)行了應(yīng)用。某多晶硅工廠的壓力容器即將面臨壓力容器的定期檢驗(yàn)，為確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行和檢驗(yàn)成本的下降，配合當(dāng)?shù)刭|(zhì)量監(jiān)督部門引進(jìn)了江蘇特檢中心的RBI技術(shù)對全廠相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了檢驗(yàn)。
1 風(fēng)險(xiǎn)評估法介紹
1.1 風(fēng)險(xiǎn)評估法的風(fēng)險(xiǎn)定義
在風(fēng)險(xiǎn)評估法中，風(fēng)險(xiǎn)定義為失效概率與失效后果的乘積。根據(jù)計(jì)算結(jié)果和生產(chǎn)可靠性分析來評估潛在的失效后果，失效概率則是將材料受載與抗載模型技術(shù)結(jié)合起來加以確定。這里的風(fēng)險(xiǎn)涵蓋了人身安全、環(huán)境破壞、生產(chǎn)中斷和設(shè)備維修費(fèi)等幾個(gè)方面。
1.2 風(fēng)險(xiǎn)評估法的常用檢驗(yàn)方法
采用的檢驗(yàn)方法通常是根據(jù)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)度較高的失效模式選擇具有針對性的驗(yàn)證檢驗(yàn)方法，有TOFD、磁記憶、超聲導(dǎo)波、聲發(fā)射等檢測方法。
2 工廠壓力容器面臨定期檢驗(yàn)情況
2.1 工廠概況
某多晶硅工廠是一座引進(jìn)美國先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)，采用西門子法生產(chǎn)工藝的年產(chǎn)3000噸多晶硅工廠，工廠于2010年11月建成投產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定在太陽能2級(jí)以上。目前廠內(nèi)大多數(shù)壓力容器如：球管，臥罐，換熱器等，按國家《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》要求即將開展定期檢驗(yàn)工作。
2.2 定期檢驗(yàn)帶來的問題
1）安全隱患。容器存儲(chǔ)物料如：三氯氫硅、四氯化硅等氯硅烷具有有毒、易燃燒、易爆，揮發(fā)性慢的特性，從而對常規(guī)檢驗(yàn)要求的開罐檢驗(yàn)造成不安全隱患。
2）對產(chǎn)品質(zhì)量影響。開罐檢驗(yàn)會(huì)對物料的潔凈度產(chǎn)生影響，從而使多晶硅產(chǎn)品的純度造成影響，最終使產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)生波動(dòng)和下降。
3）檢驗(yàn)施工難度大。對一些大型容器，常規(guī)檢驗(yàn)需要在其內(nèi)部進(jìn)行焊縫破損檢驗(yàn)，如球罐，臥罐類，這些檢驗(yàn)需采取內(nèi)部搭架子方式，不僅難度極大，而且檢驗(yàn)人員易受到傷害。
4）檢驗(yàn)周期較長。由于物料的揮發(fā)性極慢，采用氮?dú)庵脫Q時(shí)間較長，并使檢驗(yàn)期限周期較長，對工廠的開車時(shí)間造成不確定性。
5）檢驗(yàn)間接成本高。因?yàn)槌z驗(yàn)周期較長，期間工廠只能停車等待；且為保證物料的潔凈度需大量用物料置換清洗，這些都會(huì)使企業(yè)的間接成本極劇增加。
3 風(fēng)險(xiǎn)評估法在多晶硅采用的特點(diǎn)
3.1 采取的方法
某多晶硅工廠采用聲發(fā)射檢驗(yàn)作為風(fēng)險(xiǎn)驗(yàn)證性檢驗(yàn)方法，舉例如下。
本次評估聲發(fā)射的實(shí)驗(yàn)對象是罐區(qū)的2臺(tái)300 m3球罐位號(hào)為90-TK122，90-TK123，本次進(jìn)行聲發(fā)射檢測時(shí)擬采用26個(gè)通道進(jìn)行，定位方式采用球形定位。其探頭位置如圖1所示。
經(jīng)過儀器校準(zhǔn)、衰減測量、背景噪聲校準(zhǔn)后，啟動(dòng)罐體加壓程序進(jìn)行聲發(fā)射檢測，根據(jù)我公司球罐的工作壓力及聲發(fā)射檢測要求，制定加壓程序如圖2所示。
圖1 球罐聲發(fā)射探頭布置示意圖
圖2 球罐聲發(fā)射加壓程序
加壓介質(zhì)采用氮?dú)?，試?yàn)進(jìn)行兩次加壓循環(huán)，依據(jù)照球罐可達(dá)到的最高工作壓力0.45 MPa，第一次加壓循環(huán)的最高壓力為0.5 MPa，第二次加壓循環(huán)的最高壓力為0.485 MPa。
3.2 受評壓力容器存在的風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)
1）鹽酸腐蝕。由于本次評估的設(shè)備內(nèi)部主要介質(zhì)為三氯氫硅、四氯化硅以及銷量的二氯二氫硅，三種氯硅烷均容易遇水水解成HCl，HCl水溶液（鹽酸）會(huì)引起全面腐蝕和局部腐蝕，并在較寬濃度范圍內(nèi)對大多數(shù)常見材料具有很強(qiáng)的腐蝕性，鹽酸的來源是氯硅烷的水解，水分在正常的生產(chǎn)工藝中不應(yīng)存在，而最有可能來自在于停工檢修過程中，罐內(nèi)殘留物料與空氣中水分的反應(yīng)所生成，或開車前的吹掃干燥不達(dá)標(biāo)造成的水分殘留，抑或是原料帶入。
2）硅粉腐蝕。硅粉磨損是指硅粉與金屬材料接觸面產(chǎn)生相對摩擦運(yùn)動(dòng)，接觸點(diǎn)形成的粘著與滑溜不斷相互交替，造成金屬表面材料損失的過程，主要發(fā)生在TCS合成工段含硅粉介質(zhì)的設(shè)備、管道、閥門中。
3）保溫層下腐蝕。碳鋼和低合金鋼遭受腐蝕時(shí)主要表現(xiàn)為保溫層下局部減薄，表現(xiàn)形式主要是工業(yè)大氣環(huán)境中的腐蝕性介質(zhì)（二氧化硫、氯氣、氯化氫、氮氧化物等）隨雨水在保溫層下積聚濃縮造成的酸性腐蝕；奧氏體不銹鋼遭受腐蝕時(shí)可能發(fā)生保溫層下金屬表面應(yīng)力腐蝕，因保溫層破損部位滲水，隨著水汽蒸發(fā)，雨水或是大氣環(huán)境中的氯化物會(huì)凝聚下來，有些保溫層本身含有的氯化物也可能溶解到滲水中，在殘余應(yīng)力作用下（如焊縫和冷彎部位），容易產(chǎn)生氯化物應(yīng)力腐蝕開裂。
4）循環(huán)水腐蝕。循環(huán)水腐蝕指的是冷卻水中由溶解鹽、氣體、有機(jī)化合物或微生物活動(dòng)引起的碳鋼和其他金屬的腐蝕。多晶硅裝置共有介質(zhì)為循環(huán)冷卻水的碳鋼換熱器共27臺(tái)，先后發(fā)現(xiàn)21臺(tái)發(fā)生了換熱管腐蝕穿透的情況。
4 結(jié)論
目前國內(nèi)開始興起的風(fēng)險(xiǎn)評估法代替常規(guī)定期檢驗(yàn)，由于其擁有安全、經(jīng)濟(jì)、快速的特性，可以有效的解決多晶硅行業(yè)面臨定期檢驗(yàn)帶來的困境。本文通過事例介紹在某多晶硅工廠的實(shí)際應(yīng)用中，采用該方法科學(xué)合理的解決了常規(guī)檢驗(yàn)存在的問題，進(jìn)一步說明了該技術(shù)在多晶硅行業(yè)應(yīng)用前景廣泛，具有較高推廣價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1]TSGR0004-2009固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].
[2]TSGR7001-2013壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則[S].
[3]GB 150-2011固定式壓力容器[S].
作者簡介
李涌（1970-），男，機(jī)械高級(jí)工程師，現(xiàn)供職于昆明冶研新材料股份有限公司，目前為昆明冶研多晶硅工廠廠長。endprint
摘 要 多晶硅工廠由于工藝的特性，所屬設(shè)備多為壓力容器，此類設(shè)備按國家檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求需要定期進(jìn)行檢驗(yàn)。近年來風(fēng)險(xiǎn)評估法被世界發(fā)達(dá)國家廣泛應(yīng)用在石油化工行業(yè)，由于該檢驗(yàn)方法具有科學(xué)、效率高、成本低、準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，國內(nèi)一些多晶硅企業(yè)也開始采取應(yīng)用。文章對該技術(shù)在某多晶硅工廠的檢驗(yàn)特點(diǎn)進(jìn)行了闡述，為多晶硅行業(yè)的壓力容器定期檢驗(yàn)提供了新方法的探討和參考。
關(guān)鍵詞 多晶硅；壓力容器；檢驗(yàn)；風(fēng)險(xiǎn)評估法
中圖分類號(hào)：TH49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）05-0095-02
風(fēng)險(xiǎn)評估法又稱基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)，該方法是通過對設(shè)備的失效基理分析和安全性的系統(tǒng)評估，來確定設(shè)備的運(yùn)行可靠性。2008年頒布新版API 581-2008，擴(kuò)充了物流數(shù)據(jù)庫，部分調(diào)整了失效可能性、失效后果的評估方法，增添了新的設(shè)備模型以及損傷機(jī)理模型。20世紀(jì)90年代末期該項(xiàng)技術(shù)被部分國內(nèi)高校與研究機(jī)構(gòu)引入國內(nèi)，并與2003年開始逐步推廣至工程應(yīng)用階段，目前有少數(shù)多晶硅工廠進(jìn)行了應(yīng)用。某多晶硅工廠的壓力容器即將面臨壓力容器的定期檢驗(yàn)，為確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行和檢驗(yàn)成本的下降，配合當(dāng)?shù)刭|(zhì)量監(jiān)督部門引進(jìn)了江蘇特檢中心的RBI技術(shù)對全廠相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了檢驗(yàn)。
1 風(fēng)險(xiǎn)評估法介紹
1.1 風(fēng)險(xiǎn)評估法的風(fēng)險(xiǎn)定義
在風(fēng)險(xiǎn)評估法中，風(fēng)險(xiǎn)定義為失效概率與失效后果的乘積。根據(jù)計(jì)算結(jié)果和生產(chǎn)可靠性分析來評估潛在的失效后果，失效概率則是將材料受載與抗載模型技術(shù)結(jié)合起來加以確定。這里的風(fēng)險(xiǎn)涵蓋了人身安全、環(huán)境破壞、生產(chǎn)中斷和設(shè)備維修費(fèi)等幾個(gè)方面。
1.2 風(fēng)險(xiǎn)評估法的常用檢驗(yàn)方法
采用的檢驗(yàn)方法通常是根據(jù)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)度較高的失效模式選擇具有針對性的驗(yàn)證檢驗(yàn)方法，有TOFD、磁記憶、超聲導(dǎo)波、聲發(fā)射等檢測方法。
2 工廠壓力容器面臨定期檢驗(yàn)情況
2.1 工廠概況
某多晶硅工廠是一座引進(jìn)美國先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)，采用西門子法生產(chǎn)工藝的年產(chǎn)3000噸多晶硅工廠，工廠于2010年11月建成投產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定在太陽能2級(jí)以上。目前廠內(nèi)大多數(shù)壓力容器如：球管，臥罐，換熱器等，按國家《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》要求即將開展定期檢驗(yàn)工作。
2.2 定期檢驗(yàn)帶來的問題
1）安全隱患。容器存儲(chǔ)物料如：三氯氫硅、四氯化硅等氯硅烷具有有毒、易燃燒、易爆，揮發(fā)性慢的特性，從而對常規(guī)檢驗(yàn)要求的開罐檢驗(yàn)造成不安全隱患。
2）對產(chǎn)品質(zhì)量影響。開罐檢驗(yàn)會(huì)對物料的潔凈度產(chǎn)生影響，從而使多晶硅產(chǎn)品的純度造成影響，最終使產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)生波動(dòng)和下降。
3）檢驗(yàn)施工難度大。對一些大型容器，常規(guī)檢驗(yàn)需要在其內(nèi)部進(jìn)行焊縫破損檢驗(yàn)，如球罐，臥罐類，這些檢驗(yàn)需采取內(nèi)部搭架子方式，不僅難度極大，而且檢驗(yàn)人員易受到傷害。
4）檢驗(yàn)周期較長。由于物料的揮發(fā)性極慢，采用氮?dú)庵脫Q時(shí)間較長，并使檢驗(yàn)期限周期較長，對工廠的開車時(shí)間造成不確定性。
5）檢驗(yàn)間接成本高。因?yàn)槌z驗(yàn)周期較長，期間工廠只能停車等待；且為保證物料的潔凈度需大量用物料置換清洗，這些都會(huì)使企業(yè)的間接成本極劇增加。
3 風(fēng)險(xiǎn)評估法在多晶硅采用的特點(diǎn)
3.1 采取的方法
某多晶硅工廠采用聲發(fā)射檢驗(yàn)作為風(fēng)險(xiǎn)驗(yàn)證性檢驗(yàn)方法，舉例如下。
本次評估聲發(fā)射的實(shí)驗(yàn)對象是罐區(qū)的2臺(tái)300 m3球罐位號(hào)為90-TK122，90-TK123，本次進(jìn)行聲發(fā)射檢測時(shí)擬采用26個(gè)通道進(jìn)行，定位方式采用球形定位。其探頭位置如圖1所示。
經(jīng)過儀器校準(zhǔn)、衰減測量、背景噪聲校準(zhǔn)后，啟動(dòng)罐體加壓程序進(jìn)行聲發(fā)射檢測，根據(jù)我公司球罐的工作壓力及聲發(fā)射檢測要求，制定加壓程序如圖2所示。
圖1 球罐聲發(fā)射探頭布置示意圖
圖2 球罐聲發(fā)射加壓程序
加壓介質(zhì)采用氮?dú)?，試?yàn)進(jìn)行兩次加壓循環(huán)，依據(jù)照球罐可達(dá)到的最高工作壓力0.45 MPa，第一次加壓循環(huán)的最高壓力為0.5 MPa，第二次加壓循環(huán)的最高壓力為0.485 MPa。
3.2 受評壓力容器存在的風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)
1）鹽酸腐蝕。由于本次評估的設(shè)備內(nèi)部主要介質(zhì)為三氯氫硅、四氯化硅以及銷量的二氯二氫硅，三種氯硅烷均容易遇水水解成HCl，HCl水溶液（鹽酸）會(huì)引起全面腐蝕和局部腐蝕，并在較寬濃度范圍內(nèi)對大多數(shù)常見材料具有很強(qiáng)的腐蝕性，鹽酸的來源是氯硅烷的水解，水分在正常的生產(chǎn)工藝中不應(yīng)存在，而最有可能來自在于停工檢修過程中，罐內(nèi)殘留物料與空氣中水分的反應(yīng)所生成，或開車前的吹掃干燥不達(dá)標(biāo)造成的水分殘留，抑或是原料帶入。
2）硅粉腐蝕。硅粉磨損是指硅粉與金屬材料接觸面產(chǎn)生相對摩擦運(yùn)動(dòng)，接觸點(diǎn)形成的粘著與滑溜不斷相互交替，造成金屬表面材料損失的過程，主要發(fā)生在TCS合成工段含硅粉介質(zhì)的設(shè)備、管道、閥門中。
3）保溫層下腐蝕。碳鋼和低合金鋼遭受腐蝕時(shí)主要表現(xiàn)為保溫層下局部減薄，表現(xiàn)形式主要是工業(yè)大氣環(huán)境中的腐蝕性介質(zhì)（二氧化硫、氯氣、氯化氫、氮氧化物等）隨雨水在保溫層下積聚濃縮造成的酸性腐蝕；奧氏體不銹鋼遭受腐蝕時(shí)可能發(fā)生保溫層下金屬表面應(yīng)力腐蝕，因保溫層破損部位滲水，隨著水汽蒸發(fā)，雨水或是大氣環(huán)境中的氯化物會(huì)凝聚下來，有些保溫層本身含有的氯化物也可能溶解到滲水中，在殘余應(yīng)力作用下（如焊縫和冷彎部位），容易產(chǎn)生氯化物應(yīng)力腐蝕開裂。
4）循環(huán)水腐蝕。循環(huán)水腐蝕指的是冷卻水中由溶解鹽、氣體、有機(jī)化合物或微生物活動(dòng)引起的碳鋼和其他金屬的腐蝕。多晶硅裝置共有介質(zhì)為循環(huán)冷卻水的碳鋼換熱器共27臺(tái)，先后發(fā)現(xiàn)21臺(tái)發(fā)生了換熱管腐蝕穿透的情況。
4 結(jié)論
目前國內(nèi)開始興起的風(fēng)險(xiǎn)評估法代替常規(guī)定期檢驗(yàn)，由于其擁有安全、經(jīng)濟(jì)、快速的特性，可以有效的解決多晶硅行業(yè)面臨定期檢驗(yàn)帶來的困境。本文通過事例介紹在某多晶硅工廠的實(shí)際應(yīng)用中，采用該方法科學(xué)合理的解決了常規(guī)檢驗(yàn)存在的問題，進(jìn)一步說明了該技術(shù)在多晶硅行業(yè)應(yīng)用前景廣泛，具有較高推廣價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1]TSGR0004-2009固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].
[2]TSGR7001-2013壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則[S].
[3]GB 150-2011固定式壓力容器[S].
作者簡介
李涌（1970-），男，機(jī)械高級(jí)工程師，現(xiàn)供職于昆明冶研新材料股份有限公司，目前為昆明冶研多晶硅工廠廠長。endprint
摘 要 多晶硅工廠由于工藝的特性，所屬設(shè)備多為壓力容器，此類設(shè)備按國家檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求需要定期進(jìn)行檢驗(yàn)。近年來風(fēng)險(xiǎn)評估法被世界發(fā)達(dá)國家廣泛應(yīng)用在石油化工行業(yè)，由于該檢驗(yàn)方法具有科學(xué)、效率高、成本低、準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，國內(nèi)一些多晶硅企業(yè)也開始采取應(yīng)用。文章對該技術(shù)在某多晶硅工廠的檢驗(yàn)特點(diǎn)進(jìn)行了闡述，為多晶硅行業(yè)的壓力容器定期檢驗(yàn)提供了新方法的探討和參考。
關(guān)鍵詞 多晶硅；壓力容器；檢驗(yàn)；風(fēng)險(xiǎn)評估法
中圖分類號(hào)：TH49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）05-0095-02
風(fēng)險(xiǎn)評估法又稱基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)，該方法是通過對設(shè)備的失效基理分析和安全性的系統(tǒng)評估，來確定設(shè)備的運(yùn)行可靠性。2008年頒布新版API 581-2008，擴(kuò)充了物流數(shù)據(jù)庫，部分調(diào)整了失效可能性、失效后果的評估方法，增添了新的設(shè)備模型以及損傷機(jī)理模型。20世紀(jì)90年代末期該項(xiàng)技術(shù)被部分國內(nèi)高校與研究機(jī)構(gòu)引入國內(nèi)，并與2003年開始逐步推廣至工程應(yīng)用階段，目前有少數(shù)多晶硅工廠進(jìn)行了應(yīng)用。某多晶硅工廠的壓力容器即將面臨壓力容器的定期檢驗(yàn)，為確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行和檢驗(yàn)成本的下降，配合當(dāng)?shù)刭|(zhì)量監(jiān)督部門引進(jìn)了江蘇特檢中心的RBI技術(shù)對全廠相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了檢驗(yàn)。
1 風(fēng)險(xiǎn)評估法介紹
1.1 風(fēng)險(xiǎn)評估法的風(fēng)險(xiǎn)定義
在風(fēng)險(xiǎn)評估法中，風(fēng)險(xiǎn)定義為失效概率與失效后果的乘積。根據(jù)計(jì)算結(jié)果和生產(chǎn)可靠性分析來評估潛在的失效后果，失效概率則是將材料受載與抗載模型技術(shù)結(jié)合起來加以確定。這里的風(fēng)險(xiǎn)涵蓋了人身安全、環(huán)境破壞、生產(chǎn)中斷和設(shè)備維修費(fèi)等幾個(gè)方面。
1.2 風(fēng)險(xiǎn)評估法的常用檢驗(yàn)方法
采用的檢驗(yàn)方法通常是根據(jù)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)度較高的失效模式選擇具有針對性的驗(yàn)證檢驗(yàn)方法，有TOFD、磁記憶、超聲導(dǎo)波、聲發(fā)射等檢測方法。
2 工廠壓力容器面臨定期檢驗(yàn)情況
2.1 工廠概況
某多晶硅工廠是一座引進(jìn)美國先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)，采用西門子法生產(chǎn)工藝的年產(chǎn)3000噸多晶硅工廠，工廠于2010年11月建成投產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定在太陽能2級(jí)以上。目前廠內(nèi)大多數(shù)壓力容器如：球管，臥罐，換熱器等，按國家《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》要求即將開展定期檢驗(yàn)工作。
2.2 定期檢驗(yàn)帶來的問題
1）安全隱患。容器存儲(chǔ)物料如：三氯氫硅、四氯化硅等氯硅烷具有有毒、易燃燒、易爆，揮發(fā)性慢的特性，從而對常規(guī)檢驗(yàn)要求的開罐檢驗(yàn)造成不安全隱患。
2）對產(chǎn)品質(zhì)量影響。開罐檢驗(yàn)會(huì)對物料的潔凈度產(chǎn)生影響，從而使多晶硅產(chǎn)品的純度造成影響，最終使產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)生波動(dòng)和下降。
3）檢驗(yàn)施工難度大。對一些大型容器，常規(guī)檢驗(yàn)需要在其內(nèi)部進(jìn)行焊縫破損檢驗(yàn)，如球罐，臥罐類，這些檢驗(yàn)需采取內(nèi)部搭架子方式，不僅難度極大，而且檢驗(yàn)人員易受到傷害。
4）檢驗(yàn)周期較長。由于物料的揮發(fā)性極慢，采用氮?dú)庵脫Q時(shí)間較長，并使檢驗(yàn)期限周期較長，對工廠的開車時(shí)間造成不確定性。
5）檢驗(yàn)間接成本高。因?yàn)槌z驗(yàn)周期較長，期間工廠只能停車等待；且為保證物料的潔凈度需大量用物料置換清洗，這些都會(huì)使企業(yè)的間接成本極劇增加。
3 風(fēng)險(xiǎn)評估法在多晶硅采用的特點(diǎn)
3.1 采取的方法
某多晶硅工廠采用聲發(fā)射檢驗(yàn)作為風(fēng)險(xiǎn)驗(yàn)證性檢驗(yàn)方法，舉例如下。
本次評估聲發(fā)射的實(shí)驗(yàn)對象是罐區(qū)的2臺(tái)300 m3球罐位號(hào)為90-TK122，90-TK123，本次進(jìn)行聲發(fā)射檢測時(shí)擬采用26個(gè)通道進(jìn)行，定位方式采用球形定位。其探頭位置如圖1所示。
經(jīng)過儀器校準(zhǔn)、衰減測量、背景噪聲校準(zhǔn)后，啟動(dòng)罐體加壓程序進(jìn)行聲發(fā)射檢測，根據(jù)我公司球罐的工作壓力及聲發(fā)射檢測要求，制定加壓程序如圖2所示。
圖1 球罐聲發(fā)射探頭布置示意圖
圖2 球罐聲發(fā)射加壓程序
加壓介質(zhì)采用氮?dú)?，試?yàn)進(jìn)行兩次加壓循環(huán)，依據(jù)照球罐可達(dá)到的最高工作壓力0.45 MPa，第一次加壓循環(huán)的最高壓力為0.5 MPa，第二次加壓循環(huán)的最高壓力為0.485 MPa。
3.2 受評壓力容器存在的風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)
1）鹽酸腐蝕。由于本次評估的設(shè)備內(nèi)部主要介質(zhì)為三氯氫硅、四氯化硅以及銷量的二氯二氫硅，三種氯硅烷均容易遇水水解成HCl，HCl水溶液（鹽酸）會(huì)引起全面腐蝕和局部腐蝕，并在較寬濃度范圍內(nèi)對大多數(shù)常見材料具有很強(qiáng)的腐蝕性，鹽酸的來源是氯硅烷的水解，水分在正常的生產(chǎn)工藝中不應(yīng)存在，而最有可能來自在于停工檢修過程中，罐內(nèi)殘留物料與空氣中水分的反應(yīng)所生成，或開車前的吹掃干燥不達(dá)標(biāo)造成的水分殘留，抑或是原料帶入。
2）硅粉腐蝕。硅粉磨損是指硅粉與金屬材料接觸面產(chǎn)生相對摩擦運(yùn)動(dòng)，接觸點(diǎn)形成的粘著與滑溜不斷相互交替，造成金屬表面材料損失的過程，主要發(fā)生在TCS合成工段含硅粉介質(zhì)的設(shè)備、管道、閥門中。
3）保溫層下腐蝕。碳鋼和低合金鋼遭受腐蝕時(shí)主要表現(xiàn)為保溫層下局部減薄，表現(xiàn)形式主要是工業(yè)大氣環(huán)境中的腐蝕性介質(zhì)（二氧化硫、氯氣、氯化氫、氮氧化物等）隨雨水在保溫層下積聚濃縮造成的酸性腐蝕；奧氏體不銹鋼遭受腐蝕時(shí)可能發(fā)生保溫層下金屬表面應(yīng)力腐蝕，因保溫層破損部位滲水，隨著水汽蒸發(fā)，雨水或是大氣環(huán)境中的氯化物會(huì)凝聚下來，有些保溫層本身含有的氯化物也可能溶解到滲水中，在殘余應(yīng)力作用下（如焊縫和冷彎部位），容易產(chǎn)生氯化物應(yīng)力腐蝕開裂。
4）循環(huán)水腐蝕。循環(huán)水腐蝕指的是冷卻水中由溶解鹽、氣體、有機(jī)化合物或微生物活動(dòng)引起的碳鋼和其他金屬的腐蝕。多晶硅裝置共有介質(zhì)為循環(huán)冷卻水的碳鋼換熱器共27臺(tái)，先后發(fā)現(xiàn)21臺(tái)發(fā)生了換熱管腐蝕穿透的情況。
4 結(jié)論
目前國內(nèi)開始興起的風(fēng)險(xiǎn)評估法代替常規(guī)定期檢驗(yàn)，由于其擁有安全、經(jīng)濟(jì)、快速的特性，可以有效的解決多晶硅行業(yè)面臨定期檢驗(yàn)帶來的困境。本文通過事例介紹在某多晶硅工廠的實(shí)際應(yīng)用中，采用該方法科學(xué)合理的解決了常規(guī)檢驗(yàn)存在的問題，進(jìn)一步說明了該技術(shù)在多晶硅行業(yè)應(yīng)用前景廣泛，具有較高推廣價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
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作者簡介
李涌（1970-），男，機(jī)械高級(jí)工程師，現(xiàn)供職于昆明冶研新材料股份有限公司，目前為昆明冶研多晶硅工廠廠長。endprint
