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压力容器管道检修中存在的危险性及其对策

发布时间:2009-10-09 14:59:52    点击次数:1792    来源:首创重工
 

1 前言
    所谓的压力容器管道广义地讲包括储存介质的箱、槽、柜、罐和塔及与其相连的输送管道等,在工业生产和日常生活中极为常见,如介质容器、煤气管道、生产乙炔的发生器、重油罐、液化石油气罐、天然气管道、汽油罐、化肥行业的碳化塔等,随着工业技术的不断发展,压力容器管道的操作条件越来越苛刻,压力从高真空到几万个大气压,温度从超低温到高温,尺寸越来越大,结构也越来越复杂。同时,压力容器管道所处理的介质往往又是易燃、易爆或有毒的,一旦发生事故,将给国家财产和人民生命带来不可估量的损失。每年的压力容器管道事故统计结果显示,大量的事故发生于检修工作中,所以有必要对压力容器管道检修工作中发生的典型事故案例原因进行科学地统计分析,并制定相应的对策措施,来有效地遏制此类事故的频繁发生。 
    2 压力容器管道检修工作中存在的危险性及其原因分析
    压力容器管道在使用中受到内部介质的压力、温度、腐蚀的长时间作用,或者因结构、材料、焊接工艺的缺陷,会出现裂缝和穿孔,出现跑、冒、滴、漏等故障,所以要定期检修。有时设备在运行过程中常因突然性故障或事故,必须在高温、高压、易燃、易爆、易中毒的情况下进行抢修,稍有疏忽,就会发生事故,造成灾难性后果。加之,经常性的检修工作,容易使管理及检修人员习以为常,产生麻痹思想,增加了检修工作发生事故的机率。
通过对压力容器管道在检修工作中发生的大量典型事故案例进行分析,发现压力容器管道检修工作的危险性主要表现为易发生火灾爆炸和窒息中毒这两大类事故。下面将就这两方面的典型事故及其原因进行详细论述。
    2.1 火灾爆炸事故
    火灾爆炸事故是压力容器管道检修工作中,最为常见的事故。爆炸,是指一种极其迅速的、物理的或化学的能量释放过程。工作介质为可燃气体的压力容器管道破裂时,除了器内气体膨胀释放能量以外,往往还会产生器外二次爆炸,放出更大的能量。因为容器破裂时,器内的可燃气体大量流出,并迅速与外面的空气相混合,形成一团可爆性混合气体。由于气体高速流出产生的静电或容器碎片撞击产生的火花为这团可爆性混合气体提供了起爆条件,二次爆炸形成体积巨大的高温燃气团,使周围继而发生火灾。下面是火灾爆炸事故原因分析及其一些典型事故案例。
    2.1.1  焊割未经置换清洗或置换清洗不彻底的压力容器或管道
    2000年5月9日,浙江温岭市亨利物资有限公司对一已严重腐蚀的油罐进行动火检修,由于未对油罐进行置换和清洗,油罐内的残油和空气形成爆炸性混合气体,在焊接过程中焊接火花引发油罐爆炸,造成6人死亡,2人受伤。
    2005年9月26日,陕西延川县永坪镇一个电焊修理铺,在修理油罐车时,由于电焊工没有按照惯例使用蒸汽冲洗油罐,电焊时残留在罐内的油气发生爆炸事故,导致一死两伤的惨剧。
    2.1.2  检修的容器或管道内或工作场所周围存在爆炸性混合物

    2001年3月18日,湖北宜昌某加油站在进行加油机输油管线与油罐出油管线法兰对接时,擅自在油罐区动火;焊枪一经点燃,油罐立即爆炸,气浪将一名施工民工抛出20余米后摔成重伤,经医院抢救无效死亡。
    2.1.3  在焊割过程中产生可燃物质,导致爆炸事故 
    1995年山西河津某化肥厂有一个酸罐底部出现孔洞需要补焊,电焊起弧不久,酸罐即发生爆炸,导致焊工被炸死亡。经调查,发现酸罐所用材料为非耐酸钢,它与稀硫酸作用生成氢气,故在罐内充满了氢气与空气的爆炸性混合物,遇电焊高温立即爆炸。
    2.1.4  易燃易爆气体串入焊割区引发爆炸事故

    1986年5月22日,山东青岛市平度化肥厂合成车间铜洗再生器需要换盘管,副工序长在再生器动火作业未结束的情况下,带领一名工人把隔离盲板撤掉,导致煤气顺回水管线倒流进入再生器,与空气混合达爆炸极限,遇到电焊火花发生爆炸,当场死亡4人。
    2005年10月26日,陕西省眉县皇城建材集团一焊工进入容器内焊接作业,由于担心容器内缺氧,外面监护人员朝容器入充入氧气,结果电焊溅出的火星引燃的电焊工的手套,随后整个容器中全是烟火,当电焊被抢救上来时,已不幸身亡。
    2.1.5  检修现场使用工具不当引发燃爆事故
    1999年6月12日,广州某一联营加油站在清罐作业时,作业人员使用非防爆的碘钨灯在罐口照明,发生爆炸,当场造成1人死亡,3人轻伤。压力容器管道多采用金属材料,检修工人应穿戴防静电服,使用防爆电器及防起静电及火花的工装具,以避免发生火灾的危险性。
    2.2 中毒窒息事故
    中毒窒息事故是压力容器管道检修工作中极为常见的事故,主要原因是:1)对容器管道没有用空气进行充分的吹除置换;2)工作环境通风不良造成焊割过程中空气质量变差;3)在工作过程中,没有进行空气质量实时检测等。1993年4月8日,陕西省某容器检验站在对一辆液化石油气公路槽车进行修理前准备工作时,由于对储罐没有进行空气置换,也没有进行取样化验证实合格,操作员就戴上滤毒罐进入罐体,1分钟就晕倒了,旁边一监护人见状大声呼救,随即下罐救人也晕倒了,随后一救护人员戴长管式面具进入罐内,将二人救出,导致2人窒息中毒死亡,1人急性中毒。

3 预防压力容器管道事故的对策措施
    针对上述压力容器管道检修工作中存在的危险性及其起因,我们需从安全技术、安全教育、安全管理及制定《预案》四个方面入手制定相应的对策措施预防事故发生。安全技术对策措施着重解决物的不安全状态的问题;安全教育和安全管理对策措施主要着眼于人的不安全行为的问题;制定《预案》主要是针对事故一旦发生,应及时采取的措施。安全教育对策措施主要是提高人的安全技能和安全意识,安全管理对策措施是通过监督检查要求人必须怎么做。
    3.1 安全技术对策措施
    众所周所,物质燃烧的三个要素是可燃物、助燃物和着火源,当缺少其中任一要素时,燃烧就不会发生。燃烧反应在浓度、压力、着火源及其组成等方面都存在着极限值,如果可燃物未达到一定浓度,或助燃物数量不足,或着火源不具备足够的温度或热量,那么,即使具备了三个条件,燃烧也不会发生。对于已进行着的燃烧,若消除其中任何一个要素,燃烧便会终止,这就是灭火的基本理论。
现根据灭火的基本理论,我们制定相应的安全技术对策措施,防止压力容器管道火灾爆炸事故的发生。
    预防中毒窒息事故主要是对作业环境的空气进行监控监测,当空气中有毒有害成分超标或氧气不足时要作好通风及个体防护工作。
    3.1.1  认真做好工器具准备工作
检修单位应根据检修需要准备好电气焊设备、工器具及各种劳动防护用品,在防火防爆场所,应选用防爆电器及铜质等不发火工具,穿戴防静电服。在有毒有害工作环境,应选择佩戴合格的防护用品,如防毒面具或长距离供氧系统等。
    3.1.2  认真作好压力容器管道检修前的隔离置换清洗工作
    这是检修前极其重要的工作,检修场所存在易燃、易爆物质或在检修工作中需动火作业,需要作好以下工作:
    (1) 做好隔离
检修前先要停止需检修容器的工作,做好停机断电,关闭阀门等工作,将其与整个生产系统前后环节隔离好。最好拆除一节管路,用盲板将连接管口封死,使其完全隔离,避免其它设备中的介质进行入动火容器内。盲板必须保证足够的强度,严密不漏气、不破裂。
    (2) 做好容器内残留物料的置换和清洗
    置换就是在焊割前用惰性介质将原有的可燃物彻底排出,使容器内的可燃物含量降低到不能形成爆炸性混合物条件,以保证焊接操作安全。
    置换方法通常是用置换介质(常用介质有氮气、二氧化碳气、水蒸气或水等)吹净等方法将容器内部的可燃物质和有毒物质排除。未经置换处理或虽处理但未取样分析的燃料容器,均不能动火焊割。由于在容器内表面的积垢里或外表面的保温材料中吸附和潜存着可燃物质,它们难以被彻底置换,这样在焊割过程中,受热陆续散发出来,容易导致爆炸着火事故,所以压力容器管道在置换后,还要仔细地清洗容器的里里外外。清洗一般采用氢氧化钠(火碱)水溶液,方法是先在容器中加入所需数量的清水,然后逐加入碱片,同时缓慢搅动,待碱片全部溶解后,才可通入蒸汽煮沸。进蒸汽的管道未端要伸至容器的底部,注意不可先放碱后加水,这是因为碱溶解时要放出大量的热量会发生危险。
不用碱水清洗而是在容器里灌满清水也可保证安全,但要尽量多灌水,以缩小容器内可能形成爆炸性混合物的空间,容器顶部应留出与大气相通的孔口,减少可燃气体和空气的混合物的积聚。
    3.1.3  严格进行施工前的气体取样分析和施工过程中的监测
    虽然通过3.1.2条对容器进行了置换和清洗,但是当操作者需要进入容器工作时,尚需保证容器内的含氧量为18%~22%,若罐内介质是有毒有害的,还须测量毒物浓度,确保其含量符合《工业企业设计卫生标准》的规定。同时,为了避免焊割过程中产生的有毒有害气体对人员的伤害,确保万无一失,可以在焊割前和焊割过程中对容器进行机械通风,以便使容器内的气体成分符合安全要求。
在焊割前必须用气体浓度测量仪对容器内的气体成分、有毒有害介质进行分析,确保易燃气体浓度和有毒有害介质浓度在安全范围内,符合国家标准规定,并检查各种监护措施和急救措施全部到位、工器具安全可靠后,方可动火。
    防燃爆事故的关键是严格控制容器内部的可燃物含量,使其达到合格,才能保证安全。这个含量不得超过该可燃物爆炸下限的1/4。在焊割过程中,还要一直用仪表监视容器内外的气体成分,一旦发现可燃气体含量上升,应立即寻找原因,加以排除。浓度上升到危险浓度时,要立刻停止焊割,再次置换清洗到合格。一般情况下,这些有害气体是从容器的卷缝中、底脚泥中及保温材料中逸出的。
    3.1.4  现场监护要到位
    在容器管道内检修动火或有工作人员需要进入盛装过有毒有害介质的容器工作时,应指派两人以上在容器外进行现场监护,监护人应了解容器内介质的理化性能、爆炸性、毒性、中毒症状等,应熟练掌握应急救援方法。重大危险检修现场,应备好足够的消防器材,消防车、救护车也应跟班监护。同时,要备好急救防护用具,如氧气呼吸器、防毒面具、安全带和救生器等,以便在缺氧及有毒的环境中使用。
    3.1.5  及时清理现场
    检修作业完成后应清理现场,把所有材料、工具等拿出容器外,防止遗漏在容器内,并组织检查现场,确认无遗留火种后,方可离开现场。
    3.2. 安全教育对策措施
    安全教育的主要目的是强化人的安全意识,具备相应的安全知识,自觉地遵守各种安全规章制度,避免各种“三违”现象,提高自我保护意识。安全教育的形式上可分为平时的安全教育和检修作业前的强化安全教育。首先使检修人员了解压力容器管道所贮存的危险化学品的物理化学性质以及所固有的危险及可能造成的危害,熟练掌握预防事故发生的相应技能及可能发生事故的急救措施。同时,检修人员及焊工应由有关职能部门进行相关专业技能培训考核。
    3.3 安全管理对策措施
    3.3.1  严格进行检修资质管理
    压力容器管道应该由有经验的人员进行检修,进行动火作业的焊工必须是经考核合格持有特种作业人员作业资格证书并且有实际工作经验的焊工。应根据压力容器管道的实际使用腐蚀情况,确定检修周期,一般为1到5年1次。
    3.3.2  严格办理《动火许可证》手续
    压力容器管道检修作业是一项牵涉到多个单位相互协作危险性较大的工作,需要动火的单位在动火前应办理《动火许可证》,《动火许可证》必须经过技安部门和动火所在生产单位的审批。动火作业审查批准人应该亲自到动火区域进行察看,认真分析工艺流程、与容器相接的管道、容器储存的气体或液体物理化学性质、容器本体情况及周围环境,通过技术分析动火作业可能存在的危险及所面临的困难,明确动火等级和审批等级。
    《动火许可证》主要内容包括:动火作业单位、动火作业存在的危险、停电和隔离措施、清洗置换措施和通风措施、动火前的气体分析、施工过程中的有毒有害物质监测和人员监护、焊割作业程序、检修示意图、消防措施、急救措施等。批准人在确认安全防范措施无误及落实到位后,方可签字批准动火作业。
    3.3.3  认真做好安全技术措施交底
    检修作业前检修单位要对检修人员交待作业任务,进行安全措施交底。动火部位所在的生产单位应积极配合检修单位,对检修单位作业人员进行生产系统安全注意事项的交底。
3.4  制定《预案》对策措施
    由于技术上的认识不足或因工作失误,在上述的预防措施没有很好地落实,而导致压力容器管道一旦发生事故,若现场处理不当,将会扩大事故的影响。1998年3月5日,西安煤气公司液化石油气管理所储存170t的400m3液化气球罐底部接管法兰发生泄漏,仅采用80条棉被紧急堵漏。由于缺乏相应的堵漏工具,未能在第一时间内控制事故,导致事故进一步扩大,先后发生4次爆炸,疏散了方圆3km范围内的人员,5km范围内实行交通管制。7名消防战士和5名液化气站工作人员牺牲,伤32人,直接经济损失480万元。
    所以说,在危险作业之前,必须制定《应急处置预案》,并配备必需的应急救援设施,特别是在重大危险作业前要对《预案》进行强化演练,提高作业人员的责任意识和处理突发事件的应变处置能力,以确保安全。预案的内容包括:各类事故的现场急救方法、警戒范围、救护方法及救护设备等。 
    4 结束语
    本文对压力容器管道检修中存在的危险性及其原因进行分析,提出相应的对策措施,以期对压力容器管道检修工作有所裨益,对防治类似的灾害事故有所帮助。压力容器管道检修工作容易发生危险,除本文提到的火灾爆炸和中毒窒息事故外,还有诸如高处坠落、触电等事故,有关这些课题值得进一步研究。总而言之,只要我们防范措施到位就可避免事故发生。

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