淺談带压堵漏及动火安全操作技術及带压密封过程中的安全问题

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淺談带压堵漏及动火安全操作技術及带压密封过程中的安全问题

      带压堵漏，密封及动火作业，就是在不停产的情况下，对泄漏险情进行实时处置，保障生产的正常运行。但是，由于火灾爆炸危险特性突出，这种不停车的带压堵漏、动火作业具很高的危险性，必须制定严密可靠的安全技术措施。笔者根据工作中的实际经验及现在最新的研究成果，谈一下石油化工生产中不停产带压堵漏、动火作业安全操作技术。
      一、 带压堵漏
      石油化工生产中出现的泄漏，最常见的是因腐蚀、介质冲刷造成的管线泄漏。在对管线的带压堵漏中，相对子法兰、阀门、螺纹接头、管线与设备连接部、管道与法兰连接部来说，卡具包裹的管线强度较为薄弱，受力情况也较为特殊，所受外压很大，所以，在对其实施带压堵漏时，操作工艺也相对特殊。很多人在对管线带压堵漏中没有注意到这一点，常因为堵压泵注胶压力过高，或管线没有补强而致使被堵漏管线断裂，造成严重事故。对此，安全操作如下；
          1. 制作适合的夹具 夹具是不停车带压密封技术的重要工具。它紧固在泄漏部位的表面构成密闭空间，其作用是包容注入的密封剂，防止外逸，并能使密封剂保持一定的压力，以保证堵漏的成功和密封的可靠性。夹具制作的合理与否，会直接关系到堵漏的成败，也会影响到密封剂的消耗量和带压堵漏操作的时间。夹具制造应满足如下要求； (1) 夹具应能承受泄漏介质压力和密封的注射力，应有足够的机械强度和钢度。 (2) 夹具与泄漏部位表面之阀要留有一定的封阀空间，便于注入密封剂后形成一定厚度的新密封构层。 (3) 为把密封剂注入到空腔的泄漏部位，夹具上应多开几个注入孔，孔的树目要考虑能顺利地注入密封剂并能充满整个密封空间同时便于在操作时排放泄漏介质。 (4) 夹具装在泄漏部位上，一般要做成两等份，也可根据设备尺寸的大小和现场实际情况做成三等份或四等份，以便于安装为宜。
          2. 科学确定注胶液压油泵工作压力 根据泄漏管线能承受的最高外压P管外max和介质压力P介质max算出注入泵最高工作压力P注胶泵工作maxP注胶泵工作max=P介质max+P管外max 式中；P注胶泵工作max 注胶泵最高工作压力，MPa； P介质max 管线内介质最高压力，MPa P管外max 管线所能承受的最高外压，MPa。 由于石油化工生产装置的管线都较长，因此，一般情况下，被卡具包住管线所能承受的最大外压强为；P管外max=2.2E(g0/D0)3/m 式中；
          S0 被带温带压堵漏圆桶的厚度，mm；
          DO 被带温带压堵漏圆桶的外径，mm；
          E 被带温带压堵漏管线工作温度下的弹性模数，MPa；
          m 稳定系数，类似于强度计算的安全系数。
          3. 选择合适的密封剂 密封剂是带压堵漏技术中的关键材料。它直接与堵漏介质接触，承受着泄漏介质的温度、压力和化学介质的腐蚀。因此，密封剂的性能直接决定了堵漏技术的应用范围，关系到堵漏的可靠性，喜至成数。由于介质种类、温度、压力条件各不相同，密封剂也有多种型号。堵漏用的密封剂分为热固形和非热固形两大类。对密封剂的要求，以固化速度、耐温性能、抗介质侵蚀性和挤出压力为主要的物质指标，使用时应根据具体情况加以选择。
          4. 带压堵漏的安全操作
              (1) 方案的确定。堵漏人员必须先到现场详细了解介质的性质，系统的温度和压力，以选择合适的密封剂。观察泄漏部位及现场情况，准备测量有关尺寸以选择或设计制造夹具及堵漏方案。
              (2) 夹具安装。在泄漏比较严重，作业空间狭小，高温高压、易燃易爆及有毒有害物质泄漏时，夹具的安装是很困难的。操作规程人员要穿大好防护用品，站在上风方向，必要时要用鼓风机或压缩空气把泄漏气体推向一边。 安装时避免机具的激烈敲击，绝对禁止出现火花。夹具上应预先接好注射接头，以方便密封剂的注射。
              (3) 密封剂的注入。在注射接头上安装高压注射枪，枪内装上密封剂，把注射枪和手压油泵连接起来，注射时，先从远离泄漏点开始，如有两点泄漏，应从中间开始，逐渐向漏点移动。一个注射点注射完毕，立即关闭该注射点上的阀门，把注射枪移至下一个注射点，直至泄漏点被消除为止。注射后，应保持一定的压力，对高压系统(4PMa以上)堵漏时，应采用高压注射枪，用油泵升压，使油压大于介质的压力，注射完毕后保持15~30min，即可完成堵漏。 如果环境温度很低，或对于挤出压力较高而难以注射的密封剂，可对注射枪和密封剂进行加热以便于注射，当泄漏介质温度较低时，住玩密封剂后采取外加热源，促使密封剂固化，一般加热到150度c，保持30~60min。
      二、 带压不置换动火
      石油化工生产管线、设备中的诸多液体、气体介质所具有的易燃易爆性，决定了带压不置换动火比带压堵漏具有更大的危险性，因此，必须更加严格控制
              (1) 首先要查清设备、管道等泄漏的根本原因。如果管道、设备等器壁大面积减 薄，就不能采用不置换带压动火。因为这样可能使泄漏扩大，或暂时修复，不久即有泄漏扩大，或暂时修复，不久即有泄漏爆炸的可能。如经过检验分析能断定泄漏由于单位的点腐蚀或微波裂纹所致，修复后可恢复原安全性能的，可以使用此法。
              (2) 分析介质理化特性，泄漏的设备、管道内的可燃物料中，不得含有自动分解 的**质、自聚物质、过氧化物质等或已与氧化剂混合的可燃物。否则不得采用带压不置换动火。
              (3) 考察使用温度与泄漏面积情况。使用温度很低度的设备和泄漏处缺陷过大，不能使用此法。
          2. 动火环境要符合安全要求 带压不置换动火的环境是已发生可燃气体泄漏的地方。泄漏点周围已经有可燃 气，即便在外部管架上也要注意风力风向，不让气体在泄漏点周围积集。如是室 内泄漏，更要及时采取强制通风，将可燃气体排除。点燃可燃气体之前不得使用纤质工具，以防碰撞产生火花，引起火灾爆炸，伤害现场人员。作好动火准备后，一定要在环境中作动火安全分析，一旦合格立即动火点燃可燃气体，不得拖延。点火环境的安全控制是带压不置换动火的重要环节。
          3. 焊接过程中始终保持正压 整个焊接过程，系统内要始终有不间断气源维持正压。如可燃气体补充不足时，可用事先准备的不然气体补充。要有专人负责维持正压，绝不允许出现负压。其压力宜保持在490~1470Pa。压力驿然波动，应立即停止动火。 对于原油、成品油介质管道、储罐，可先对泄漏部位做一个带阀门的模具，让阀门保持打开，并接通管线，将管线、设备内的介质转移到远处，在对模具周边用氧气做保护进行焊接，焊接完毕，将阀门关死。
          4. 动火作业人员安全注意事故
              (1)施焊人员必须取得焊工操作资质，持证上岗。
              (2)动火作业人员必须严格办理动火作业票，并对相关操作要求清楚明了，并严 格执行；
              (3)动火施工人员要站在焊接部位的上风向，并佩戴空气呼吸器或长管呼吸器， 以防不测；
              (4)对可能出现的险情应做充分的估计，并熟悉相应的应急处置措施；
              (5)监护人员必须责任心强，技术水准高，熟悉现场情况及各项安全注意事项，
      严格督导各项安全措施实施到位，对突发险情能及时正确地处理。 随着专用设备的研发和安全操作技术的进步，带压堵漏和动火的安全可靠性越来越高。只要能够制定科学详细的操作方案，并保持落实到位，做到带压堵漏和动火的安全可靠是完全可以的。如此，就能用很低的成本，避免、减少生产中断的次数，大大消除在停产、开工过程中因生产大幅波动对安全生产构成的威胁，大大消除因停产造成的损失及巨额开、停工费用，无疑对企业的安全生产与经济效益是一件一举两得的好事，应大力研究和推广应用。
  
                       近几年来，带压密封的技术在热电系统，石化行业得到了广泛的应用，受到了用户的欢迎。但在带压密封中对安全问题的两种看法值得关注；一种是认为带压密封不安全；另一种认为没有什么，随便甚么人都可以进行施工操作。这两种看法，实际上是建立在对带压密封技术的基本内容和特点不了解的基础之上的。本文就带压密封安全问题的特点，带压密封安全操作的基础和风险等问题，提出保障安全措施，确保在施工安全的基础上↓甚力消除泄漏。
      在现场带压密封中相关技术单位对螺栓受力情况进行测试表明，螺栓受力增加，但在其允许范围内，螺栓的工作状态是能够保证安全的。这给带压密封操作安全性提供了重要的科学依据。当然，这结论是有条件的，第一、原来螺栓未受损坏，全部完好的；第二、螺栓所能承受的注剂压力可满足带压密封消除泄漏的密封比压要求。
      另一个受关注的问题是设备和管道壁泄漏时进行的带压密封对泄漏部位安全性能的影响。我们知道，设备和管道在外压的作用下，管气壁内产生环向压缩应力，当外压增大到某一数值时，管器壁会逐步变形，这个现象称为设备和管道的失稳。导致失稳的外压，称为临界压力。设备和管道允许工作外压(及外压与内压之差)，不能超过或接近的临界压力。带压密封消除设备上的泄漏正是通过注剂压力(外压)产生足够的密封比押来实现的，这时密封比压是否超过或接近临界压力呢？
      实验可知，临界压力与设备管道材料的弹性模数(E)、壁后/外径比有关。弹性模数越大，临界压力越高。钢材比铝材、塑料的弹性模数都大，所以钢材的设备管道比铝材、塑料的临界压力要高。同一外径的壁厚越大。临界压力越高；同一壁厚外径越大，则临界压力越低。
      经理论计算和实践证明，设备管道在未受损，壁厚未见明显减薄情况下，对该泄漏部位进行带压密封，是能够保证安全的。
      上述两个重要结论，无疑是带压密封施工操作安全性的重要基础，但泄漏部位及其受损情况是比较复杂的。我们根据不同的泄漏情况，采用不同的方法和措施。
          (一) 大部分的泄漏部位能满足带压密封技术安全施工操作要求，可以用常规的施工操作方法消除泄漏。
          (二) 具有锥形密封面透镜法兰密封泄漏，必须根据现场透镜垫法兰的具体情况，使用相应方法进行带压密封，否则不能保证带压密封安全。
          (三)设备管道壁出现减薄泄漏，必须检测清楚减薄情况，以便采取措施，保证带压密封施工操作安全。但如果由于某种原因，无法检测清楚，不能用带压密封方法消除泄漏。
          (四)设备管道裂纹是最危险的一种缺陷，很多爆破事故都起源于裂纹。据国外报导，由于裂纹而造成的事故，占全部事故的89.4%，因此裂纹的泄漏要引起特别的关注。产生裂纹的原因很多，也比较复杂，但一般都会继续扩展，可以根据不同的情况采取不同的措施予以消除或防止继续扩展。然后用带压密封的方法消除泄漏。应该特别指出，如果没有止裂措施，则不能用带压密封的方法消除泄漏。
      带压密封的施工操作是保证安全的关键所在。因为，即使在具备施工操作安全基础的泄漏部位，如不严格执行安全规程，不执行保障安全措施，则也不能保证带压密封的安全。更不用说，其他的特殊泄漏部位了。
      带压密封的施工操作，除了保障泄漏部位和系统安全外，还要保证操作者自身的安全。由于操作者与泄漏介质最近距离的接触，极易受到泄漏介质的各种伤害和由泄漏介质引起的各种事故(包含火灾和爆炸事故、致命中毒事故等)。因此，人身的防护和操作现场的防护和管理就显得十分重要，这些防护是按照国家及带压密封作业的相关规定执行的。
      带压密封施工操作的安全性，说到底是由施工队伍和施工人员的技术安全素质和管理水平来决定的，与作业人员技术能力、操作水平、安全意识有关。很难想象，一个没有经过带压密封技术专业培训，对带压密封技术一知半解或者没有条件去研究和培训施工队伍和人员的施工单位，即使在带压密封施工中，可能做成了个别工程，但并不能说明他们都能安全操作。由于他们对带压密封技术的不了解，而必然陷入了操作的盲目性，这是非常危险的。可以说没有安全就没有带压密封技术，认识到没有安全就没有工程成功的可能性。我们从实践中总结经验，汲取教训，制定出一套科学的行之有效的安全操作技术和保证施工质量及安全的措施，并以此来培训人员，在带压密封施工中确保质量和安全，为众多企业安全生产做出巨大贡献。

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