移動式壓力容器安全附件檢驗檢測及檢修的研究

周旭,孫繼釗

(1.天津市特種設備監督檢驗技術研究院,天津 300192;2.國家市場監管重點實驗室(特種設備數字孿生共性技術) ,天津 300192)

1 移動式壓力容器及安全附件概述

移動式壓力容器是裝載易燃易爆危險化學物品的工具,由于移動式壓力容器使用條件要求運輸,所以相比于固定式壓力容器而言危險系數更大,操作過程也更加復雜和精密,為此,國家專門制定了相關的法律法規,以便進行相應的安全管理工作。常見的移動式壓力容器可以分為兩大類別,分別是氣瓶和槽車。

移動式壓力容器安全附件是移動式壓力容器必不可少的輔助配件,一是安全閥。安全閥是移動式壓力容器安全性能保證的第一道閥門,當容器內壓力過高時,經安全閥檢驗壓力值達到一定限額,便可通過調整一定數量的流體來減輕容器內的壓力值,當壓力值恢復正常后,安全閥經檢測無誤,自動關閉;二是爆破片。容器受到的壓力有內部也有外部,當容器受到外部進口靜壓壓力時,爆破片便受壓爆破釋放出相應的減壓介質以達到為容器減壓的效果,爆破片只能使用一次;三是壓力表。壓力表主要指示容器內壓力值;四是液位計;液位計是測量和監測容器內液體位置;五是溫度計;溫度計是測量容器內溫度值,應用于監控液體安全性有重要作用;六是易熔合金塞;此裝置的工作原理是利用裝置內的低熔點合金在高溫度下的熔化打開通道,使氣體從充裝熔合金的孔中排泄出來。此裝置結構簡單,易于更換;七是緊急切斷閥;當管道發生大型泄露時進行緊急止漏,與截止閥串聯安裝,還有過流壁止以及超溫壁止的功能[1]。為了提高移動式壓力容器使用的質效性和安全性,檢驗人員必須加強對上述安全附件的檢查維修工作。

2 移動式壓力容器安全附件的檢查維修

安全附件是移動式壓力容器工作時必不可少的關鍵產品,可以保證運輸過程中壓力容器的內部壓力各項指標均保持在一個恒定的安全指數范圍之內。在諸多相關事故的分析報告中可以總結出,相當一部分移動式壓力容器運輸的事故是由壓力容器安全附件的老化、松動以及故障等原因造成的,為此要定期檢驗維修移動式壓力容器的安全附件,如安全閥的檢驗周期為1年,壓力表的校驗周期為6個月。不同的安全附件也有不同的檢測要求,如緊急切斷裝置的閉止時間為5 s之內。基于壓力容器的特殊危險性質,國家對壓力容器運輸的不同化工產品性質進行了具體的規定,在檢驗維修移動式壓力容器安全附件時,必須嚴格遵循國家的相關規定進行操作,加強內功能檢測和外部老化開裂等內容的外觀檢測。

2.1 安全閥的維修和校驗

安全閥是保證移動式壓力容器安全指數的首要安全附件,安全閥的維修和校驗主要包括外觀檢驗、解體檢驗和性能校驗。首先針對安全閥的外觀進行仔細的檢查,著重查看銘牌和鉛封,包括閥門的品類、型號、公稱壓力、制造單位、有效期等,若發現安全閥不符合標準要求,尤其是沒有制造許可證,沒有合格證,或是使用已超過有效期,則不必進行檢驗,應當更換符合標準的安全閥;其次清洗閥體、去除污漬,進行解體檢驗。此過程主要觀察閥體是否存在裂紋、變形、磨損及被腐蝕,關注閥瓣與閥座的連接情況,有無粘死。若發現現閥芯與閥座粘死,不必花費時間去除粘黏物,應及時更換新的安全閥。同時注意檢查安全閥的彈簧有無磨損,是否存在被腐蝕變形的情況,以及彈力性能是否合乎標準。彈簧是安全閥最重要的基礎零件之一,安全閥在工作的過程中受到的外界壓力變化、溫度變化以及交變載荷等的沖擊都會在安全閥的彈簧上得以不同程度的呈現。在檢測時,若彈簧有銹應首先進行除銹處理,利用專用的工具輕敲彈簧,通過彈簧發出的聲音來判斷其內部的使用狀況,若聲音低弱沉悶,應探查彈簧內部情況,及時更換有問題的彈簧。安全閥的性能校驗是檢測的關鍵一步,直接關系到工具能否正常運行[2]。檢驗人員需要校驗安全閥的整定壓力和密封試驗壓力,校驗次數至少三次,并且保證每次校驗的各項指標符合標準。值得注意的是,安全閥的整定壓力應當控制在罐體設計壓力的1.05倍到1.10倍之間,密封試驗壓力應當控制在整定壓力的0.9倍以上。整個操作過程必須嚴格按照壓力測試要求進行校驗,檢驗合格后將安全閥的內外各項指標恢復到正常值,再由檢驗人員出具報告,進行鉛封處理。此外,在更換使用新的安全閥時,需注意測量其喉徑,確保符合標準要求。在完成安全閥的校驗工作后,應當根據相關規定,結合安全閥表面的化工材料性質進行合理保養,在長時間壓力工作后若產生形變或凹槽應及時更換,以保證安全閥的安全穩定性。

2.2 液位計的檢測與維修

按照結構特點和功能特性,液位計可劃分為旋轉管式、浮球式及差壓式3種,按照其工作原理也可細分為用透光器件直接顯示液面位置及其變化參數的玻璃管液面計和玻璃板液面計以及憑借壓差、機械、磁性等參數間接指示液面高度及其變化參數的液位計,如浮子液位計、自動液位計和磁性浮標液位計。在檢驗和檢修液位計時,首先要核實液位計的型式、型號、公稱壓力、精度等級及量程是否符合要求,然后清洗液位計,并將其拆解開來,檢查各零部件有無損傷,是否變形等,譬如查看液位計表面是否有開裂、磨損以及顯示屏幕不清晰、劃痕等情況,顯示屏幕不清晰可以造成視覺誤差,影響工作人員誤讀。出現液位計開裂、磨損等情況發生時應及時查看磨損情況,必要時應予以更換。注意檢查液面計操作是否靈活、指示是否靈敏準確、結構是否牢固可靠,以及檢驗液面計表板是否附有不同溫度下,介質、密度、壓力、體積對照表等。值得一提的是,液位計最常出現的一種故障是由于轉動軸密封效果不佳導致介質滲漏,影響磁性材料的工作,進而影響磁性效果和液位計的密封效果。在檢測時應著重檢查液位計轉動軸的使用情況,保證轉動軸表面光潔、運行流暢、沒有暗病[3]。當液位計出現故障問題時,技術人員應加強故障分析,找到故障源頭,采取行之有效的治理措施,嚴格根據相關標準進行專業檢修,更換老化或損壞的器件,確保液位計的正常運行,保障移動式壓力容器的安全穩定。

2.3 緊急切斷裝置的檢驗與維修

緊急切斷裝置是在介質滲漏時起到切斷介質流動的重要裝置,又名海底閥。其作為在事故發生時的第一道緊急保障,在移動式壓力容器的安全保障上發揮著重要作用。緊急切斷裝置由緊急切斷閥門、易熔塞和基本控制系統組成,由于緊急切斷裝置組成結構的多樣性導致了其檢測維修的復雜性。在檢驗移動式壓力容器的緊急切斷裝置過程中,主要開展外觀檢驗、解體檢驗、性能校驗和遠控系統試驗四方面工作。在外觀檢驗方面,重點檢查緊急切斷裝置切斷閥的種類、型號、公稱壓力、制造單位、有效期等,檢查外觀質量是否良好。若發現明顯的瑕疵,則需調查了解實際情況,出具檢查報告,采取針對性的管理措施;在解體檢驗方面,開展清洗、解體與檢驗工作,重點檢查閥體、先導桿、彈簧、密封面、凸輪等有無損傷變形、腐蝕生銹、裂紋等缺陷,并做詳盡的記錄;在性能校驗方面和遠程系統試驗方面,主要涉及壓力、閥門閉止、罐體氣密性等試驗,需控制系統的手搖泵、管路、易熔塞是否完好,有無損傷、松脫、泄漏等現象,鋼索控制系統是否操作靈活可靠、到位等。基于上述標準和要求,整個檢驗和校驗操作如下,檢查緊急切斷閥的構成要件:首先細致化解體檢查緊急切斷裝置,檢查先導桿、密封面、凸輪和彈簧等器件的外表及內部有無問題,檢測過流保護系統是否改動,若有問題及時處理。檢測緊急切斷閥門是否合規安裝,有無故障,能否正常運行,在出現介質滲漏時能否第一時間(5 s內)進行切斷;在0.1 MPa罐體設計中開展氣密性實驗,在保壓時間大于5 min前提下,觀察緊急切斷遠程控制系統是否持續正常工作。進行模擬場景測驗,檢測當油壓達到3.0 MPa時,該裝置是否打開。檢查緊急切斷裝置是否有足夠的密封性和強度,在48 h的壓力保護下,當手壓油泵油路在6.0 MPa壓力下密封時,緊急切斷閥是否關閉。50 mm以下的緊急切斷裝置要求5 s內關閉,50 mm以上的要求在10 內完全關閉。檢查裝置是否有良好的溢流合閘性能、抗震性能和運行性能。檢測基本遠程控制系統是否已經安裝到位,控制系統是否按照國家規定進行裝配,檢查手搖油泵、鋼索或油管的工作情況,并通過實際測試、調試等常規工作測驗遠程控制系統,保證其運行準確無誤。需要注意的是,遠程控制系統的拉繩使用故障率最高,其故障原因是拉繩作為裸露式器件,長期在車底受到灰塵、油污的侵蝕,易發生腐蝕生銹的問題,導致嚴重的事故。在檢測過程中一經發現問題即刻按照相關規定進行專業處理,根據規定專業化診斷器件磨損情況、介質滲漏以及其他情況并及時更換不合規定、老化和過度磨損、滲漏的器件,從而保證移動式壓力容器的穩定運輸。

2.4 爆破片的爆破壓力測試

爆破片雖然是移動式壓力容器安全附件中體積較小的裝置,但卻是保證其安全運行必不可少的安全附件之一。如果爆破片性能不符合標準要求,那么就會給整個裝置的運作帶來巨大的負面影響,甚至引發安全事故,造成財產損失。因此檢驗人員需加強爆破片爆破壓力的測試,首先要觀察和分析爆破片的外表質量,采用隨機抽樣的方式開展爆破壓力試驗,以充分了解爆破片的綜合質量。其次,明確實驗內容和做好實驗設計。整個實驗包括壓力介質源、壓力指示與爆破壓力測量系統、溫度測量系統、加溫節制系統、爆破后的介質泄放通道、防護設備等,涉及壓力、溫度等測量工作,壓力測量采用符合標準的壓力計或彈簧管壓力表,溫度測量采用符合標準的玻璃液體溫度計或熱電偶。最后,申報實驗結果,提供質量測試依據,包括實驗爆破壓力、實驗爆破溫度、標定爆破壓力、爆破壓力偏向等及實驗結論,整個實驗結果數據需由實驗人員、監檢人員簽字。此外,還要檢查爆破片裝置是否在有效期,是否按期進行更換。

2.5 壓力表的檢測與檢修

壓力表是檢測移動式壓力容器內部壓力的器件,以彈性元件為敏感元件,用以測量環境壓力的專業儀表,其工作原理是通過波登管、波紋管、膜盒的彈性形變進行發起,經由壓力表內部機芯的動態轉換將器件形變傳導到指針,通過指針轉動通過顯示屏顯示環境壓力值。在檢測過程中監測壓力表的正常工作情況,通過監測判斷壓力表是否存在測量指數不準確的問題。檢查外觀,注意壓力表的破損、開裂情況,若情況嚴重則需及時更換壓力表,若磨損未到相關規定的情況則采取相應的保養方法延長壓力表的壽命。其次檢查壓力表規格、型號是否符合相關規定。壓力表的環境檢測要求是20～25 ℃,相對濕度小于等于85%,環境壓力在大氣壓之下。校驗壓力真空表時,壓力按照分度線進行校驗,測量上限為0.06 MPa時,校驗3點;測量上限為0.16 MPa時,校驗兩點;測量上限為0.3～2.5 MPa時,指針應指向真空部分[4]。最重要的是檢查壓力表的測量是否精準,壓力表作為獨立的工作器件,內部有多種精密元件同時工作,若精密元件出現問題可能會會對壓力測量值造成微小的誤差,所以可以通過模擬真實場景多次測量、多個壓力表對比測量等方式分析壓力表測量的精準程度。與標準表比較法即在壓力為0時,觀察儀表位置,均勻將表升壓至各個分度壓力值上,依次讀取示值,當升到量程上限后,可略微升壓后緩慢降壓,按照升壓時的校驗點作下降校驗,校驗完畢后減壓回零。若發現問題應及時檢修維護,若問題嚴重應及時更換。對于存有故障問題的壓力表,檢修人員應做到心中有數。在檢修之前,檢修人員需要熟悉壓力表的結構,包括壓力表的機械部分和電路部分中各元件的位置與作用,避免操作中出現失誤,使壓力表出現新的故障。任何一個故障問題都不能小視,檢修人員需認真分析故障產生的原因,依據排除法鎖定故障位置,找到故障原因,及時更換故障元器件。務必使用合格且符合標準的元器件替代故障器件,并進行精準的校驗,校驗合格后方可投入使用。在檢修壓力表的過程中,檢修人員需要注意以下幾個事項:一是嚴格遵守操作要求,切勿帶電測量,以免發生危險;二是在使用儀器檢測信號時,不要讓探針同時接觸兩個測量引腳,避免出現短路;三是檢測電源中的濾波電容時,可以考慮讓容器的正負極短路一下,切記短路時使用導線放電;四是在分析儀表內部電路故障時,首先要檢查元件的節點和電路板上是否涂有絕緣漆。如果節點和電路板上涂有絕緣漆,那么為了方便操作,提高安全性,檢修人員可以將普通手縫針焊在萬用表的表筆上,通過手縫針刺穿漆層,用表筆測量是否存電。五是拆除儀表時,要將各器件擺放好,并記錄原來的位置,以便于還原。在完成檢修工作后,檢修人員要根據實際情況做好絕緣處理,加強相應的養護工作,以免產生新的故障,使壓力表失去功能作用。

3 結論

移動式壓力容器的安全附件是保證移動式壓力容器得以安全穩定運輸的根本保障,安全附件的日常檢測與檢修成為移動式壓力容器安全運輸必不可少的一環。移動式壓力容器在使用過程中常常會出現各種問題,必須對安全附件進行按時檢測、認真、仔細地檢修,才能保證壓力容器的安全穩定。