冶金企業壓力設備安全生產研究

姚 俊

（寶鋼湛江鋼鐵有限公司，廣東 湛江 524000）

冶金是指通過各種工藝方法將礦石中的金屬提取出來，制作成具備特定性能的金屬原材料的過程。冶金企業就是完成上述冶金過程的工業企業。安全生產是企業發展的重要保障，冶金企業的安全生產包括人、設備、環境、工藝制程等方面。而當前冶金企業事故率最高的是壓力設備，如2010年1月4日造成21人死亡的河北普陽鋼鐵發生的煤氣管道泄漏事故；2006年3月30日造成6人死亡的河北國豐鋼鐵有限公司高爐爆炸事故等。上述事故均是由于鍋爐、壓力容器、壓力管道等壓力設備的故障導致。前述壓力設備均屬于特種設備，其運行狀況關系著企業、社會經濟效益與人民的人身財產安全，國家為預防特種設備事故的發生，出臺了《特種設備安全法》來保障特種設備的安全工作。

冶金企業壓力設備的運行是企業安全生產的重要組成部分，當其出現安全事故時，將會對現場工作人員與冶金企業造成重大影響[1]。本文從壓力設備常見故障出發，重點介紹了裂紋與腐蝕兩種隱患的產生、危害以及預防措施，最大程度確保冶金企業的健康發展與經濟效益最大化[2]。

1 壓力設備裂紋問題研究

冶金生產中使用的壓力設備通常自身結構具有一定復雜性，且運行過程中受到壓力、溫度、介質種類、工作環境等諸多條件的影響，經常導致設備產生安全隱患，甚至發生安全事故。

因此，對冶金企業的壓力設備進行研究與檢驗十分必要[3]，從而保障其運行狀況的安全可靠。

1.1 裂紋的種類與產生機理

冶金企業壓力設備裂紋缺陷依據其產生機理可分為：應力腐蝕裂紋、蠕變裂紋與疲勞裂紋。

（1）應力腐蝕裂紋：金屬在其內應力與介質共同作用下會產生破裂現象，稱之為應力腐蝕裂紋。其呈現龜裂狀況，且肉眼觀察不到明顯的均勻腐蝕痕跡，其斷口屬于脆性斷裂的特征，如圖1為應力腐蝕裂紋的典型。形態當其出現在焊縫處時，大多以橫向裂紋的方式顯現。

圖1 應力腐蝕裂紋典型形態

（2）蠕變裂紋：壓力設備長時間在恒溫恒壓下工作，會逐漸產生塑性變形，并最終形成蠕變裂紋，如圖2所示。工作環境不同，通常導致三種類型的蠕變裂紋：①高溫低壓工況下產生的沿晶蠕變裂紋；②高壓工況下產生的穿晶蠕變裂紋；③高溫工況下產生的延縮性斷裂。

圖2 蠕變裂紋示意圖

（3）疲勞裂紋：壓力設備運行過程中在變應力作用下，使得其表面產生的裂紋。疲勞裂紋是壓力設備中最為常見的一類裂紋，尤其在非連續幾何結構與材料本身殘余應力處，圖3為焊縫處疲勞裂紋。疲勞裂紋最初產生在材料內部，隨著設備工作時間的延長會向縱深方向進一步發展，并最終形成肉眼可見的裂紋。

圖3 焊縫處疲勞裂紋

1.2 裂紋問題的預防措施

為有效保障壓力設備的安全運行，應主要從以下三方面著手進行預防管控。

（1）嚴格控制關鍵節點的質量問題。壓力設備在生產前，必須對原材料進行嚴格把控，所有原材料在使用前必須認真核查與檢驗，確保二次檢驗合格后方可使用。生產過程中，必須嚴格按照圖紙與工藝文件的要求進行，確保工藝條件與性能滿足圖紙設計要求。相關人員必須培訓合格上崗，確保其掌握好技術要點。

（2）強化設備的驗收工作。必須加強對新建、改建壓力設備的驗收工作，驗收必須有專業人員參與，嚴格審核設計、安裝與監理單位的資質是否符合項目要求，施工記錄、設計方案、原材料檢驗報告等技術文件是否完整與正確，絕不放過任何質量隱患點，從而最大程度保障壓力設備的安全性。

（3）增強檢驗水平。壓力設備安裝完成后，必須按照相關驗收規范進行驗收，并做好驗收記錄。企業在壓力設備使用過程中必須加強對老舊設備的日常檢修工作，且應在合理范圍內擴大檢驗范圍與力度，做到發現隱患立即處理。冶金企業應做好員工培訓工作，提高職工的職業素養，從而提高檢驗的效率與質量，達到生產安全與經濟利益的完美結合。

2 壓力管道腐蝕問題研究

2.1 壓力管道腐蝕產生

壓力管道在冶金工業中起著聯通整個生產工藝流程的作用，在冶金企業的壓力設備中具有舉足輕重的地位。壓力管道在運行過程中最常見的故障形式是腐蝕問題，依舊其產生機理可分為化學腐蝕、電化學腐蝕與生物化學腐蝕三種，很多情況下都是共同存在的致使壓力管道發生腐蝕故障。冶金工業中壓力管道的腐蝕速度可達1mm/年，其腐蝕速度遠大于其它行業的管道設備，圖4是冶金企業壓力管道腐蝕示意圖。

冶金企業壓力管道腐蝕主要是由以下幾方面因素導致的：冶金企業壓力管道內的介質通常具有一定腐蝕性，對管道的腐蝕作用較為嚴重；壓力管道所處的外部環境較為復雜，尤其土壤內大多具有鹽類腐蝕性物質；壓力管道在檢測與運行過程中，由于操作錯誤導致其內部壓力值高于其設計允許范圍。

圖4 壓力管道腐蝕示意圖

2.2 壓力管道驗收

冶金企業在正常生產前需要鋪設壓力管道，因此必須嚴把管道驗收關，從源頭確保壓力管道的安全性。壓力管道的驗收首先需要嚴格審查原材料是否合格，冶金企業對于壓力管道的質量要求較高，在材料檢驗過程中一旦發現不合格或其它安全隱患，必須立即整改。此外，必須完善企業的驗收流程，堅決避免手續不健全、檢驗不徹底的管道進入生產階段。

3 結論

綜上所述，為確保冶金企業壓力設備的安全運行，首先，必須從根源的材料質量進行管控，嚴格執行進廠材料的二次檢驗；其次，需要建立完善的驗收機制，堅決杜絕設備與管道帶隱患投入運行使用；最后，還應加強員工的職業技能培訓，提高員工檢驗水平與操作技能，避免人的過失導致安全事故的發生。做好上述三點，以此保障冶金企業壓力設備的安全運行，從而使得企業與社會的經濟效益最大化。