液氨球罐全面定期檢驗工作總結

付 杰

(晉控金石化工集團有限公司，河北 石家莊 050000)

0 引 言

晉控金石化工集團有限公司(簡稱金石化工集團)石家莊循環化工園區分公司液氨罐區設有南、北2個球罐，容積均為2 026 m3，液氨球罐直徑為15 700 mm，筒體材質Q370R、厚度52 mm，工作壓力1.43 MPa、工作溫度40 ℃，正常生產中球罐液位控制在3 075～11 060 mm范圍內，球罐液位控制低低限2 120 mm、高高限12 430 mm。液氨球罐屬于金屬壓力容器，使用過程中受壓力和溫度變化的影響，其材料的硬度、塑性、韌性均可能會下降，因此液氨球罐運行期間須進行定期檢驗，以消除缺陷，防止爆裂事故的發生。

2021年4月，金石化工集團石家莊循環化工園區分公司的液氨北球罐委托河北省弘瑞石油化工鍋爐壓力容器檢測站進行定期檢驗，對于液氨球罐使用單位來說，檢驗前和檢驗后的工藝處理尤為重要，工藝處理之好壞和處理時間的長短不僅影響著檢驗的進度，同時還可能制約著前后工序的生產負荷。此外，定期檢驗過程中有關規范和標準的嚴格執行也須高度重視。因此，有必要對本次液氨北球罐定期檢驗的全過程進行全面而系統的梳理與總結。

1 液氨球罐工藝流程簡介

金石化工集團石家莊循環化工園區分公司液氨罐區南、北2個球罐采用并聯形式，設置有收液管線、出液管線、回流管線、氣相排放管線、放空管線等且互相連通。前工序氨合成系統生產的液氨經閃蒸減壓后通過收液總管送至球罐儲存，再由出液總管引至出料泵或裝車泵入口，由泵送至氨用戶或槽車(外賣)，球罐內壓力通過氣相排放管線將氣氨泄至凈化氨吸收洗滌裝置(凈化318裝置)予以調節。

2 液氨球罐檢驗前工藝處理方案及理論用時

液氨北球罐檢驗前先通過裝車泵將罐中的液氨盡量售賣至低限(液位)，再利用中壓氮氣給球罐充壓，通過回流管線將剩余液氨壓至南球罐，待中控液位顯示降至“0”后氣氨泄至凈化氨吸收洗滌裝置(凈化318裝置)予以回收，隨后進行多次氮氣置換直至氣相管線內取樣分析NH3含量<30 mg/m3后，盲板隔絕北球罐相關氨介質管線，之后在0～0.2 MPa之間反復充泄壓后進行空氣置換通風處理，直至罐內取樣分析結果滿足受限空間作業要求為止。

本次北球罐工藝處理前內存液氨260 t，按照現用裝車泵打量50 t/h計算，液位降至低低限液位2 120 mm時(折合液氨剩余量為60 t)需用時4 h，之后的中壓氮氣補入加壓排液每次充泄壓約4 h，反復5次，需用時20 h，則理論上北球罐排液共需時24 h。本次北球罐工藝處理前顯示罐內表壓為1.3 MPa，則罐內氣氨量為1.3×10×2026=26 338 m3，北球罐內氣氨通過氣氨排放管線送至凈化318裝置進行吸收以制成濃度約13%的氨水，再經氨水泵送至供汽車間氨水儲罐用于鍋爐煙氣脫硝；凈化318裝置每天外供氨水2次，每次約13 m3，粗略計算，以氨水密度1 000 kg/m3、液氨汽化比約1 317 m3/t計，則每天凈化318裝置可處理氣氨量為13×2×13%×1317=4 451 m3，而北球罐內氣氨量為26 338 m3，則罐內氣氨凈化吸收洗滌需時約6 d。合計罐內液氨及氣氨工藝處理總用時約7 d。

3 液氨球罐檢驗前工藝處理內容及過程

3.1 液氨排放處理

關閉北球罐收液遙控閥、回流遙控閥、南球罐出液遙控閥及上述管線的雙道切斷閥。聯系儀表(人員)將北球罐DCS、SIS相關聯鎖摘除，由裝車泵將北球罐內液氨外送售賣，其液位降至2 120 mm時停裝車泵。之后，通過平衡盤處閥門導通中壓氮氣至北球罐氣相管線閥門，充壓至罐內壓力升至1.4 MPa時關閉中壓氮氣閥，打開北球罐回流管線DCS遙控閥及其手動切斷閥，通過回流管線將北球罐內殘余的液氨壓至南球罐，當北球罐中控遠傳液位降至“0”后，現場人員通過南球罐回流管線根部閥處聲音判斷是否過氣，當聽到過氣聲音間隔0.5 min關閉北球罐回流遙控閥1次，如此反復充壓排液5次，屆時北球罐內殘余液氨基本排凈。

3.2 氣氨排放及氮氣置換

聯系調度室通知凈化318裝置崗位，通過打開北球罐頂部手動放空閥將罐內氣氨送至凈化318裝置回收，首次罐內壓力降至0.3 MPa時關閉手動放空閥，利用中壓氮氣給北球罐充壓，充至0.6 MPa后關閉中壓氮氣閥并打開之前的泄放閥泄壓，視北球罐內溫度變化及其底部液氨管線結霜情況，后續充壓至0.4 MPa、泄壓至0.2 MPa以下，如此反復連續充泄壓15～20次，直至氣相管線內取樣分析NH3含量<30 mg/m3。充泄壓期間，開/關閥門及調整氣氨排放前務必聯系調度室，經同意后方可進行操作。

3.3 盲板隔絕

(1)北球罐收液管線根部閥后加盲板(DN150，300LB)，出液管線根部閥前加盲板(DN300，300LB)，回流管線第二道閥后加盲頭(DN80，300LB；回流管接口位于球罐底部人孔處，需拆下短節加盲頭)。

(2)北球罐氣相管線根部閥前加盲板(DN100，300LB)，2臺氣相安全閥前切斷閥后加盲板(DN100，300LB)，手動放空至凈化氨吸收洗滌裝置管線第二道閥前加盲頭(DN150，300LB)，液氨泵逆回流管線進北球罐手動放空管線閥后加盲頭(DN80，300LB；手動放空管接口位于球罐頂部人孔處，需拆下短節加盲頭)。

3.4 空氣置換及通風處理

在北球罐底部人孔處接軸流風機對其進行吹干及空氣置換，為保證罐內干燥及氧含量合格，需將頂部人孔部分封堵，防止罐內氣體直通排走；通風處理直至在罐頂部人孔向下取樣分析罐內氧含量≥20%、可燃氣及有毒氣體含量為0，方可滿足安全作業要求。注意取樣分析需選擇罐體內多處采集樣本，至少在上、中、下3處區域進行取樣分析，防止存在局部不合格現象。

4 液氨球罐定期檢驗過程及要求

4.1 定檢前的準備工作

(1)定檢前，由所屬車間、機械動力處聯合確認是否滿足人員進入北球罐的安全要求，確認內容如下：一是查驗與北球罐相連管線是否均用鋼制盲板進行了有效隔絕且設置有明顯的標識牌；二是自上而下選取9處取樣位置分別進行可燃及有毒物質、氧含量檢測，確認是否達到可燃及有毒物質未檢出、氧含量約21%的要求；三是確認罐內防護設施的配備情況。

(2)北球罐內部、外部搭設腳手架，查驗每層腳手架是否均采用雙架板，架板之間是否加裝了防護欄，搭設尺寸是否符合要求--各層腳手架間距約2 m、邊緣距罐壁約300 mm。

(3)對北球罐罐內約25%的焊縫(主要選取熱影響區及對接焊縫)和罐外支柱與球殼板連接焊縫進行清理打磨，打磨寬度為焊縫兩側200 mm，以打磨出金屬光澤為準；另外，選取的測厚點部位也需打磨出金屬光澤。

4.2 宏觀檢查

宏觀檢查主要項目包括：北球罐的銘牌、內部表面的腐蝕情況、是否存在裂紋和鼓包變形等缺陷、相連的設備口法蘭緊固螺栓是否完好，設備基礎、地腳螺栓、立柱易熔塞是否齊全完好，設備保溫情況是否良好，等等。

4.3 壁厚測定

采用超聲波測厚方法測定壁厚，要求測定點數足夠且位置具有代表性。本次北球罐壁厚測定，每塊球殼板沿焊縫測量4個點、接管處測量2個點，具體選擇部位如下：液位經常上下浮動的部位，易受腐蝕、沖蝕的部位，制造成型時壁厚減薄部位，使用中易產生變形及磨損的部位，表面缺陷檢查時發現的可疑部位，接管部位，等等。遇到母材存在夾層缺陷時，應當增加測定點數或者用超聲檢測查明夾層分布情況以及與母材表面的傾斜度，同時作圖記錄。

4.4 無損檢測

對北球罐內表面對接焊縫進行100%熒光磁粉檢測，局部拆除外保溫，對6根支柱與球殼板連接焊縫進行磁粉檢測抽查，對對接管角焊縫進行磁粉檢測。如檢測期間發現焊縫有表面裂紋或補焊過的部位，有必要進行超聲波檢測。

4.5 安全附件檢查

對北球罐的液位計、安全閥、溫度計、壓力表、易熔塞、緊急切斷閥等安全附件進行檢查，要求其在檢定有效期內且外觀情況良好。

4.6 強度校核

強度檢驗后，若焊縫腐蝕深度超過腐蝕余量或檢驗人員對其強度有所懷疑，需進行強度校核。

4.7 問題處理

① 經宏觀檢查、無損檢測及各專業性檢查后，若發現有相關性缺陷，應及時進行處理；② 修補焊縫缺陷可采用打磨或焊接等方法，切記采用焊接方法修補時應采用挖補，不能直接采用貼補或補焊的方式；③ 設備修復后需經專業檢測機構進行復檢；④ 若安全附件超過有效期或不合格，需進行校驗或更換。

5 液氨球罐定期檢驗結果

本次液氨北球罐定檢的時間段為2021年4月6-8日，4月17日檢驗機構出具了正式的檢驗報告，依據《固定式壓力容器安全技術監察規程》(TSG 21-2016)和所屬檢測站質量體系文件要求，北球罐的安全狀況等級綜合評定結果為2級，符合使用要求，下次的檢驗日期為2027年4月。定檢結果具體內容如下。

5.1 宏觀檢查結果

北球罐銘牌、內部表面、相連的設備口法蘭緊固螺栓、設備基礎、地腳螺栓、立柱易熔塞等齊全且完好，設備保溫情況未見異常。

5.2 壁厚測定結果

本次定檢共選取了272個測厚點進行檢測，實測北球罐最小壁厚為50.36 mm，滿足使用要求；同時，選取了罐體內表面20%以上的對接焊縫，以及正北及兩側、正南及兩側共計6個支腿腳焊縫，進行了100%熒光磁粉檢測，未發現缺陷磁痕顯示。

5.3 安全附件檢驗結果

北球罐安全附件包括2臺氣相安全閥、遠傳及就地壓力表、液位計、緊急切斷閥、溫度計、易熔塞等，經檢驗全部正常，滿足使用要求。

6 定期檢驗后液氨球罐的投用

6.1 投用前的準備工作

① 拆除北球罐內部、外部腳手架，專人清掃罐內雜物、鐵銹等；② 引消防水從北球罐罐頂自上而下進行沖洗，沖洗期間將消防帶在罐內進行甩動噴水，保證各處噴灑到位，之后從球罐底部引消防水沖洗底部區域，沖洗結束后用風機將罐內水分吹干；③ 所屬車間及機械動力處再次聯合對北球罐內部進行檢查確認，保證其內部無任何異物殘留；④ 聯系儀表車間檢驗是否有相關儀表問題需要處理，若無，則進行北球罐人孔恢復工作。

6.2 氮氣置換

北球罐上、下人孔恢復后，將氣相管線根部閥前盲板(DN100，300LB)及頂部手動放空至凈化318裝置第二道閥前盲頭(DN150，300LB)抽出，通過平衡盤處閥門導通中壓氮氣至北球罐氣相管線閥門，用中壓氮氣充壓至0.3 MPa后，自球罐頂部手動放空管線排放，如此反復多次置換，之后在北球罐頂部手動放空管處取樣分析氧含量，氧含量<0.5%則置換合格。

6.3 盲板抽出

(1)北球罐收液管線根部閥后抽盲板(DN150，300LB)，出液管線根部閥前抽盲板(DN300，300LB)，回流管線第二道閥后拆盲頭(DN80，300LB)。

(2)北球罐2臺氣相安全閥前切斷閥后抽盲板(DN100，300LB)，液氨泵逆回流管線進北球罐手動放空管線閥后抽盲頭(DN80，300LB)。

6.4 氣密性試驗查漏及引氨

(1)北球罐氮氣置換合格后，用中壓氮氣充壓至1.4 MPa后進行氣密性檢查，若發現漏點，泄壓，立即聯系檢修人員進行處理，漏點消除后繼續進行充壓查漏。

(2)查漏查出的所有漏點消除后，關閉中壓氮氣閥，通過北球罐頂部手動放空將罐體泄壓至0.05 MPa，之后緩慢打開北球罐與南球罐的氣相連通閥，北球罐引入氣氨，引氨期間繼續對北球罐相關法蘭進行查漏，遇漏點立即處理，直至南球罐與北球罐壓力平衡；隨后，依次打開北球罐收液管線、出液管線、回流管線相關聯閥門，使北球罐與南球罐液相連通，至此，北球罐開始投用。

7 液氨球罐定檢工作中的不足及改進建議

7.1 工藝處理期間的不足及改進

(1)氣氨排放時間與理論用時相差較大。理論上北球罐氣氨排放需時6 d，實際用時為8.5 d，主要原因是前后工序缺乏有效的協調--凈化氨吸收洗滌裝置內溶液濃度升高后，洗滌塔吸收能力變差，導致洗滌塔頂部散發強烈的異味，鑒于環保管控要求，北球罐無法按計劃進行泄壓排放，最終導致氣氨排放實際用時延長。因此，液氨球罐定檢工作啟動后，建議相關部門及時做好協調工作，凈化氨吸收洗滌裝置據分析結果及時更換溶液，保證洗滌塔的吸收效果，從而縮短氣氨的排放時間。

(2)可燃有毒氣體(含量)達標時間較長。在北球罐盲板隔絕、打開人孔后，僅采用了通風置換的方式導致可燃有毒氣體(含量)達標時間較長。因此，建議球罐盲板隔絕、打開人孔后使用自制多孔式膠管接入消防水在設備內進行噴灑，達到水噴淋吸收的目的，進一步吸收罐內的余氨，以縮短可燃有毒氣體(含量)達標時間。

7.2 檢測檢驗期間的不足及改進

因前期北球罐罐內焊縫打磨寬度較小，檢測時檢測站人員提出異議，導致打磨的大部分焊縫返工，檢測時間有所延長。因此，建議檢測前提前做好溝通，按照相關規范和標準進行焊縫的處理，減少不必要的返工工作。

7.3 投用期間的不足及改進

(1)氮氣置換期間，充壓閥打開一段時間后北球罐罐內壓力無變化，經檢查，發現是氣相根部閥前盲板未抽出，暴露了操作人員檢查不到位、責任意識淡薄的隱患。為杜絕這種現象再次出現，后制定了盲板閉合的崗位、工段、車間三級確認制度，以徹底消除定檢工作中的這一低級錯誤。

(2)充壓查漏期間，北球罐頂部手動放空閥處法蘭的漏點始終無法消除，經檢查，確認是由于檢修人員認為舊墊片無明顯損壞繼續使用所致。因此，建議動過的法蘭口再次恢復時需更換為新墊片，這是因為拆下的閥門墊片無論有無明顯損壞其密封性和強度必定會下降，更換為新墊片可消除泄漏隱患。

8 結束語

液氨球罐作為儲存類金屬壓力容器，其安全性能指標在化工企業生產中有著舉足輕重的地位，為避免其在使用過程中出現缺陷性問題以及隱患發展問題，須按有關規范要求進行定期檢驗。本次液氨北球罐的定期檢驗工作，檢驗前進行了液氨和氣氨排凈、氮氣置換、盲板隔絕、空氣置換、通風等工藝處理，做好了罐內搭腳手架、打磨焊縫等準備工作；檢驗時進行了結構、幾何尺寸、外觀、隔熱層、安全附件等的宏觀性檢查，進行了無損探傷、強度校核、問題處理，并出具了檢驗報告；檢驗后進行了罐內清理、氮氣置換、抽出盲板、充壓試漏等工作，之后正常投用?？傮w而言，本次液氨球罐定檢工作較為順利，期間有不足之處也有值得借鑒的經驗，希望上述關于液氨球罐定檢全過程的梳理與總結能為業內提供一些參考與借鑒，達到少走彎路、經驗共享的目的。