油田在用壓力容器管理現(xiàn)狀與對策研究

曹海平，邢金濤，南斌，顧濤，劉玉幫

中國石油長慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測中心（陜西西安710018）

油田在用壓力容器管理現(xiàn)狀與對策研究

曹海平，邢金濤，南斌，顧濤，劉玉幫

中國石油長慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測中心（陜西西安710018）

壓力容器是保障油田生產(chǎn)的重要設(shè)備，針對油田壓力容器在使用管理、定期檢驗和安全附件管理方面存在的問題,提出了確保壓力容器長周期安全運行的具體對策與合理化建議。

壓力容器；管理現(xiàn)狀；腐蝕

中國石油長慶油田分公司地處陜、甘、寧、蒙、晉5省（區(qū)）15個市61個縣（區(qū)、旗），面積37×104km2，經(jīng)歷了40余年的開發(fā)歷程，形成了“油氣并舉，協(xié)調(diào)發(fā)展”的格局，連續(xù)4年油氣當(dāng)量突破5 000×104t，成為我國重要的油氣生產(chǎn)基地，建成規(guī)模龐大的地面集輸系統(tǒng)。

多年來，在各部門的共同努力下，壓力容器安全管理工作成績顯著，形成了一整套完整的管理體系，設(shè)立了特種設(shè)備管理科（廠、處級成立設(shè)備管理科），制定了相關(guān)的管理制度，配置特種設(shè)備兼職安全管理人員，做到壓力容器操作人員持證上崗，按照規(guī)范要求開展壓力容器的定期檢驗、年度檢查和隱患排查工作，建立壓力容器使用管理檔案，對存在的問題及時進行整改，確保了壓力容器的安全運行。

由于對壓力容器管理方面缺少系統(tǒng)的研究，技術(shù)性、專業(yè)性安全管理人員缺乏，盡管安全監(jiān)督檢查在不斷加強，安全考核力度在不斷加大，但仍然在管理、責(zé)任、制度、人員、投入、培訓(xùn)等方面存在諸多薄弱環(huán)節(jié)和亟待解決的問題，沒有真正實現(xiàn)壓力容器生命周期內(nèi)的全過程綜合管理。隨著油田開采年限的增加、油氣組分的變化、材料性能的退化，壓力容器安全管理風(fēng)險加大。

1 安全管理現(xiàn)狀

1.1 使用管理方面

部分單位壓力容器管理職責(zé)界定不清，安全管理意識比較淡薄，存在多部門管理現(xiàn)象，產(chǎn)建項目組負責(zé)新建容器的安裝、告知和驗收等工作，設(shè)備管理科負責(zé)檢驗、檢查等，質(zhì)量安全環(huán)保科負責(zé)操作員工的取證培訓(xùn)，工藝研究所負責(zé)運行參數(shù)確定及日常運行管理。部分單位未按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定配備專職安全管理人員[1]，逐臺落實安全責(zé)任人，制定壓力容器危險應(yīng)急預(yù)案，建立相應(yīng)的應(yīng)急救援隊伍，配備與之相適應(yīng)的救援裝備和適時演練。雖然有特種設(shè)備管理制度，建立了壓力容器技術(shù)檔案，但設(shè)備檔案不齊全，導(dǎo)致部分設(shè)備至今無法注冊登記。油田壓力容器注冊率低，氣田壓力容器腐蝕比較嚴(yán)重。隴東、陜北油田和靖邊氣田有30%以上的壓力容器投運時間已經(jīng)接近或超過15年，每年定期檢驗中有2%左右的壓力容器安全狀況等級為4級或5級。部分單位停用壓力容器未按規(guī)定辦理報停、5級壓力容器未辦理注銷手續(xù)，停用壓力容器沒有任何安全保證措施（如掛牌、卡斷、閥門關(guān)閉鉛封等）。壓力容器檢驗報告未按要求發(fā)放到作業(yè)區(qū)或站點，導(dǎo)致定期檢驗中發(fā)現(xiàn)的問題不能落實整改到位，甚至安全狀況等級為5級的壓力容器仍在違規(guī)使用。個別單位管理人員技術(shù)素質(zhì)差，對壓力容器的概念以及年度檢查、定期檢驗的意義不理解,壓力容器統(tǒng)計的數(shù)量不準(zhǔn)確。部分單位開展年度檢查，但檢查內(nèi)容不完整，不能反映容器的實際情況，壓力容器的重大改造、維修方案不報批，影響到壓力容器的安全使用。

1.2 定期檢驗方面

部分單位對壓力容器定期檢驗工作重視程度不夠，只是依法進行定期檢驗，但配合不積極，檢驗人員只按照檢驗流程機械性的檢驗，導(dǎo)致容器過度檢驗或漏檢情況時有發(fā)生。個別檢驗機構(gòu)出具的檢驗報告安全狀況等級評定不嚴(yán)肅、檢測點位置選擇不合理，無法指導(dǎo)、保障壓力容器的安全運行。大部分容器不具備停產(chǎn)檢驗條件、部分容器外部用鐵皮保溫，檢驗局限性較大，不能真正反映容器的安全狀況。油田三相分離器、緩沖罐、雙容器分離器和氣田的雙筒式分離器腐蝕較嚴(yán)重，檢驗不合格率較高。某采氣廠共有雙筒式分離器295臺，運行15年左右就因集液包腐蝕而更換（圖1），每年20臺左右需要更換。雙容積分離器腐蝕主要在下封頭部位，緩沖罐腐蝕部位主要在外壁固定保溫層用的鋼釘與筒體焊接處，焊縫裂紋主要出現(xiàn)在氣液分離器（圖2）和匯氣管上，脫水撬的精餾柱盤管、換熱盤管或重沸器火管腐蝕穿孔現(xiàn)象較嚴(yán)重，個別壓力容器接管因焊接質(zhì)量差和腐蝕導(dǎo)致角焊縫刺漏(圖3)。

圖1 集液包內(nèi)部腐蝕示意圖

1.3 安全附件方面

圖2 分離器焊縫裂紋示意圖

圖3 分離器接管角焊縫刺漏示意圖

壓力容器的安全閥、壓力表配置齊全，能按要求進行定期校驗或檢驗，且在有效期內(nèi)。但安全附件安裝、管理不規(guī)范，安全閥、壓力表接管上安裝有截止閥，容器運行過程中未鉛封或加鎖，個別容器在運行過程中截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)。氣田壓力容器安全閥選型較為統(tǒng)一，油田壓力容器安全閥選型混亂，同一類設(shè)備既有微啟式，也有全啟式安全閥，個別氣液分離器上選用帶扳手敞開全啟式安全閥。除三相分離器外幾乎所有的壓力容器只裝有一只安全閥。安全閥泄放管上隨意安裝閥門、接管，校驗合格后的安全閥只要通徑和整定壓力相同即可隨意安裝，甚至將DN80安全閥接管變徑后安裝一只DN50的安全閥，設(shè)備運行過程中未拆除安全閥出口盲板。個別安全閥疏放管管口被鳥槽堵塞，豎直排放的泄放管管口無雨帽，導(dǎo)致雨水進入造成閥芯密封面腐蝕或閥內(nèi)結(jié)冰，無法安全泄放。個別安全閥與系統(tǒng)進行壓力試驗，導(dǎo)致安全閥反沖盤嚴(yán)重變形，閥瓣、閥座密封面嚴(yán)重損壞，波紋管擊碎；個別單位為應(yīng)付檢查私自仿造校驗銘牌或同一安全閥重復(fù)送檢套取校驗合格銘牌。

2 管理對策研究

2.1 完善管理體系，健全技術(shù)檔案，做到全過程控制

使用單位應(yīng)切實履行安全生產(chǎn)主體責(zé)任，明確計劃、采購、工程項目、生產(chǎn)運行、設(shè)備管理、技術(shù)監(jiān)督、安全環(huán)保等管理部門的職責(zé)，配備專職或兼職安全管理人員，完善各項管理制度，理清工作程序，將安全監(jiān)管責(zé)任落實到每個環(huán)節(jié)、每個崗位、每個人員，形成專業(yè)主管、部門協(xié)管、上下齊動、通力協(xié)作、互相監(jiān)管的管理機制。保證壓力容器生命周期全過程內(nèi)“有人管、有事管、有章管、有記錄”。

安全技術(shù)檔案是壓力容器安全管理的基礎(chǔ)，使用單位應(yīng)指定部門和人員跟蹤壓力容器的購置、注冊、維修、檢驗、變動等過程，及時收集、整理和保存壓力容器的設(shè)計、制造、安裝、登記、使用、檢驗、修理、改造以及介質(zhì)分析、失效分析、安全評估報告等資料，建立動態(tài)檔案，實現(xiàn)信息共享。保證技術(shù)檔案的準(zhǔn)確性、完整性和安全性，避免出現(xiàn)管理脫節(jié)，資料丟失。容器安裝后應(yīng)堅持先注冊后投產(chǎn)的底線，不讓一臺壓力容器違法投用，對已經(jīng)運行且無法進行注冊登記的壓力容器應(yīng)向原制造廠索取資料，無法索取的可以委托有相應(yīng)資質(zhì)單位補齊設(shè)計資料，盡快完成注冊登記。對于出廠信息不齊全且不能確定制造單位是否具備相應(yīng)資質(zhì)，或確定是由無相應(yīng)資質(zhì)單位制造的，應(yīng)立即停止使用。

使用單位應(yīng)建立一套完整清晰、圖文并茂的壓力容器操作保養(yǎng)規(guī)程，進行安裝告知、使用注冊、定期檢驗、有序更新、報廢處置等全過程管理，堅持日檢、旬檢、月檢和年檢，做到“三落實、兩有證、一檢驗、一預(yù)案”，保證設(shè)備不超壓、不超溫、不超檢修檢驗周期；保證壓力容器注冊率、定檢率、持證率均達到100%，始終處于安全監(jiān)管狀態(tài)。通過生產(chǎn)會、安全月、應(yīng)急演練、手機短信等形式，普及壓力容器法規(guī)知識宣貫，增強人員法制和責(zé)任意識，提高操作水平和應(yīng)急處置能力，提升操作人員在企業(yè)中的地位，發(fā)揮其職能作用。對于長期停用的壓力容器如果不再使用應(yīng)及時辦理停用手續(xù)，對安全等級為5級的壓力容器應(yīng)及時辦理注銷和解體，規(guī)避報廢容器再次使用的風(fēng)險。

2.2 開展風(fēng)險檢驗，分級分類管理，確保重點設(shè)備監(jiān)管到位

壓力容器定期檢驗屬于強制性安全檢驗，對確保壓力容器安全運行極為重要，使用單位應(yīng)高度重視、積極配合。但是由于油田生產(chǎn)的連續(xù)性，檢驗行為與設(shè)備的實際風(fēng)險狀況相脫節(jié)，安全性與經(jīng)濟性無法實現(xiàn)有機的協(xié)調(diào)、統(tǒng)一。檢驗人員要了解不同容器的腐蝕特性和缺陷部位，根據(jù)容器類型、使用年限、工藝特點、介質(zhì)腐蝕性等，確定檢驗項目、方法和位置等，進行風(fēng)險檢驗，合理確定檢驗周期。如蘇東南區(qū)采出水平均礦化度100 000 mg/L，H2S含量1 035 mg/m3，CO2含量4.75%，雙筒分離器集液包的腐蝕速率達1.7～2.3 mm/a，運行檢查和定期檢驗中應(yīng)重點關(guān)注。多腔容器中部隔板存在雙面腐蝕，應(yīng)加強對隔板的檢驗，適當(dāng)縮短檢驗周期。油、氣凈化后的壓力容器，由于含水、含硫量較低，可適當(dāng)延長檢驗周期，對有振動的壓力容器如壓縮機儲罐應(yīng)注意接管部位的裂紋。壓力容器首次檢驗時應(yīng)注意焊縫及熱影響區(qū)、封頭直邊部位的裂紋。壓力容器的開罐檢驗并不是必須的，可選擇性進行，確實無法開罐檢驗的可用聲發(fā)射、內(nèi)窺鏡或衍射時差法（TOFD）等進行外部檢驗。

壓力容器的監(jiān)管重點應(yīng)集中在少量高危容器上，根據(jù)壓力容器所在地域介質(zhì)特性、容器類型、投產(chǎn)年限、安全狀況等級等進行分級、分類，實行科學(xué)、有效的差異化管理。對于運行年限長、防腐層失效嚴(yán)重、內(nèi)部介質(zhì)或外部環(huán)境腐蝕性較強的容器改變工藝參數(shù)或縮短檢測周期。對腐蝕速率較高、風(fēng)險較大、問題較多的容器進行風(fēng)險分析、風(fēng)險評價和風(fēng)險控制，制定突發(fā)風(fēng)險的處置預(yù)案[2]，開展隱患排查，應(yīng)急救援演練。對超期服役和未到設(shè)計壽命但已經(jīng)接近設(shè)計腐蝕裕量的壓力容器，應(yīng)加快補充更新工作，如果繼續(xù)使用，應(yīng)根據(jù)容器自身所處的安全等級，并考慮材料劣質(zhì)化等問題，制定專門的運行保障措施和嚴(yán)格的監(jiān)控運行制度[3]。同時應(yīng)加強4級壓力容器的安全監(jiān)控和修理后壓力容器的質(zhì)量復(fù)查，確保“不漏檢一臺設(shè)備、不放過一個隱患”。

2.3 開展腐蝕研究，進行風(fēng)險評估，實施完整性管理

由于油氣田有害介質(zhì)的組分及礦化度隨開采時間推移呈變化趨勢，使用單位在關(guān)注腐蝕對設(shè)備壽命影響的同時，應(yīng)注意“介質(zhì)組分及礦化度”的變化，開展不同區(qū)塊“三高”介質(zhì)的腐蝕機理研究，分析化驗油、氣、水有害成分數(shù)據(jù)，建立不同區(qū)域、不同時期、不同容器腐蝕數(shù)據(jù)庫，分析腐蝕影響因素和腐蝕規(guī)律預(yù)測，進行風(fēng)險評價、剩余壽命預(yù)測、效能評價和腐蝕類推管理[4]，預(yù)測容器腐蝕狀況，及時申請更新。對腐蝕嚴(yán)重的壓力容器有針對性地修復(fù)與減緩腐蝕，如在三相分離器底部增加排沙反沖洗裝置，提高油、氣、水分離效果，減少水層及水室腐蝕和積沙，或在三相分離器和雙筒式分離器集液罐內(nèi)壁采取“防腐涂層+犧牲陽極陰極保護”減緩腐蝕速度，設(shè)計時盡量避免使用開式甲醇回收裝置，如不能可在污水進入原料水換熱器前投放脫氧劑減少氧進入處理系統(tǒng)，對腐蝕嚴(yán)重的再生塔、重沸器等改用復(fù)合鋼板制造等[5]。在設(shè)計一只安全閥的三相分離器上安裝雙座式安全閥；對因接管變徑、彎頭太多、管口設(shè)防鳥巢等影響安全泄放的泄放管進行改造，確保運行過程中壓力表、安全閥接管上的截止閥處于全開并加鎖，泄放管暢通無阻力。

3 結(jié)論

隨著油田開采周期的延續(xù)，壓力容器的安全管理風(fēng)險逐年上升，一旦出現(xiàn)安全事故，不僅導(dǎo)致工藝系統(tǒng)癱瘓，更可能會帶來經(jīng)濟、環(huán)保等方面的負面影響。通過制度化、規(guī)范化的安全保證體系，將壓力容器常態(tài)化巡查、督促落到實處。通過風(fēng)險檢驗、腐蝕研究和腐蝕控制等，實現(xiàn)壓力容器的動態(tài)監(jiān)管和完整性管理，對保證壓力容器的安全運行將產(chǎn)生積極的效果。

[1]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局特種設(shè)備安全監(jiān)察局.壓力容器使用管理規(guī)則：TSGR 5002—2013[S].北京：新華出版社, 2013.

[2]王明明.壓力容器安全技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2008.

[3]張武平.壓力容器安全管理與操作[M].北京：中國勞動社會保障出版社,2011.

[4]張和官.壓力容器安全運行與管理[M].合肥：安徽科學(xué)技術(shù)出版社,2006.

[5]任凌波.壓力容器腐蝕與控制[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2003.

Pressure vessel is an important equipment for oilfield production.In view of the problems existing in the management,regular inspection and accessory management of oilfield pressure vessels,the concrete countermeasures and rationalization proposals are put forward for ensuring long-term safe operation of pressure vessels.

pressure vessel;management situation;corrosion

2017-05-11

曹海平（1969-），男，高級工程師，現(xiàn)主要從事特種設(shè)備檢驗工作。