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石油库阀门事故原因与预防

一、引言

阀门是石油库储输油、加热、采暖、供水、消防等系统中,使用数量多、规格型号杂、操作使用频繁的设备,在石油库收发、输转、加热、采暖、供水、消防中,起着封闭、隔离、导流、截流、分流等作用。对多年来石油库发生的1000例事故统计分析得出,由于阀门质量、设计安装、使用操作、检查维修等原因造成的事故318例,占事故总数的31.8%。这个统计数据说明,造成跑油混油事故的原因,约三分之一是由于阀门故障所致。因此,阀门是造成石油库跑油、混油事故多发的设备,阀门的使用管理是石油库安全管理、预防事故的重点。

二、阀门造成跑油混油事故的原因是多方面的,归纳起来主要有四个方面。

1 阀门质量问题如某石油库因施工质量粗劣,投入使用后油罐渗漏、阀门窜油而进行整修时,检查试压DN1100DN150铸铁,铸钢阀门194个,其中有96个达不到额定试压值,或窜油无法试压,96个阀门中无法修复的有12个。此事虽属发生于特定历史条件下的典型事例,但20世纪6070年代建设的石油库不少,且在近年来安全检查中发现阀门渗透漏问题确实存在。

2 设计安装问题

1)阀门选用不当,如在寒区、严寒区选用了铸铁阀门,且未采取有效的保温措施,因油中含水积于阀中,冬季结冰阀门冻裂。

2)管路未设置泄压装置,管线存油因受热膨胀,阀门被胀裂,或者法兰垫片被刺

3)管路未设置补偿器,由于管路热胀冷缩,拉毁阀门法兰,或者阀门法兰因受弯曲应力而裂缝。

4)阀门位置设置不当,如将阀门设置于有横向位移的管段,且距离支座又近,在管线横向位移时阀门受损或法兰连接密封破坏。

5)阀门安装时,未按规定清洗试压,渗漏、窜油未被发现,留下了隐患;或者法兰垫片选料不当,老化变质;还有将有裂缝的垫片;安装在法兰连接处等。

6)管路整体试压后,水未放或未放净而冻裂阀门;或者试压中操作不当,造成水击而将垫片刺开,再加上验收检查不严,留下了隐患。

3 操作使用问题主要是执行制度不严,违章或误操作。如制度不健全或未按章办事,造成阀门错开、误开、未关、关闭不严,甚至怕下次开阀困难,有意不关严,或者操作不当,人为造成“死油”段,热胀冷缩时管路憋压或空穴而损坏等。另外,输油管路系统在试压、试漏前,没有按要求吹扫管内铁锈、焊渣、砂石等杂质,导致阀门密封面受杂质冲蚀、划伤、挤压而损伤,或者杂质沉积于阀底,造成阀门关闭不严;还有利用阀门节流或没有安设过滤器,油品中的杂质冲刷、划伤阀门闸板密封面,以及输油压力过高,造成阀门关闭不到位、冲毁阀门垫片等导致阀门内渗、内窜、跑油等。

4 维修检查问题

1)维修保养不及时,造成阀门失修,致使渗漏、关闭不严或开关失灵。

2)阀门未按要求定期清洗、试压、技术鉴定,甚至有使用30年未进行试压及技术检查和鉴定的阀门,致使杂物沉积于阀门内而关闭不严,或者严重渗油、窜油。

3)不符合使用要求或技术状况不好的阀门更换不及时,或者阀门拆除检修后未关闭,有的拆除阀门后未封堵管口,长期不安装阀门。

4)应当采用保温措施的阀门,入冬前不保温,阀内积水未排除等,造成阀门冻裂

5)检查阀门时,违章带压操作,或者使用不耐油材料做阀门法兰垫片等。

三、阀门安装与使用应做到正确认真,维护保养及时到位,检查鉴定定期准确,这是避免和消除阀门故障,保证石油库正常、安全运行,延长设备寿命的有效措施。

1 严格执行设计规范和施工安装要求

1)适当提高阀门的压力等级。严格执行《石油库设计规范》,凡是“在油罐液位以下与油罐连接的各种管线上,靠近油罐的第一道阀门应采用钢阀”及其它阀门设置的规定。

2)油罐进出油管线上多数设置两道阀门,第一道阀门为备用常开。所以,两道阀门都宜采用钢阀。

3)石油库凡有可能积水、气温变化冻结的阀门宜采用钢阀,特别是在寒区、严寒区的石油库更为必要,否则必须采取有效、可靠的保温措施。

4)阀门安装前,必须按规定进行清洗试压,并做好编号和记录工作,作为技术资料备查。另外新建或大修管道在试压、试漏前,必须进行吹扫,清除管内杂质,防止阀门闸板密封面受到损伤,或沉积于阀内而造成内渗、同窜。

5)竣工验收时,要对所有阀门进行检查和核对试压记录。以上是做好阀门管理的基础工作,是保证阀门质量和安装符合要求必不可少的工作,也是管好阀门的前期工作。

2 健全阀门操作流程,绘制工艺流程图石油库应当建立健全阀门操作流程,绘制工艺流程图,将所有阀门在图上统一编号,明确不同收发作业时,阀门操作顺序和开关顺序。实行收发作业双人领牌开阀核对制度。对关键阀门及可能引起跑油混油的阀门应加锁,必要时用眼圈盲目板隔离。这样做,责任明确,通过领交阀门号牌和钥匙的严格管理,防止操作人员疏忽和失职行为的发生。

3 明确阀门日常检查维修的周期和内容严格执行《石油库设备技术鉴定规程》和《石油库设备设施更新改造技术规定》中有关阀门鉴定与更新的要求,做好阀门的技术鉴定工作,对渗漏的阀门要研磨修理,无法修复使用的要及时更新,严禁阀门“带病”工作,并明确保管和检修人员对阀门维修保养的责任范围,使责任落实到单位和人头。

4 加强阀门季节性检查维护秋末要做好排水和防冻工作;开春解冻前要对阀门认真检查,必要时借助放大镜检查,以发现微小的裂纹。如对阀门采取了保温措施的,应拆除保温层进行检查,否则易留下隐患。5 积极推广使用阀门状态监测等新技术如石油库实际工作需要,又有经费来源,在进行经济技术分析研究的基础上,积极采用液位、流量、阀门状态监测等新技术,也是预防阀门事故的一条有效途径。

四、阀门故障可分为外部渗漏、内部渗漏(窜油)、阀杆卡阻、部件损伤(坏)等4类。

1、外部渗漏阀门外渗可通过观察、擦拭、油味等直观的方法来判断。阀门渗漏有填料涵、阀体、阀盖、法兰四个部位。阀门外部渗漏原因与排除方法见表1

1 阀门外部渗漏原因与排除方法

原因

排除方法

填料的压力、温度不符合管道运行使用要求

更换为满足管道运行压力、温度要求的填料

填料的尺寸、安装、压紧不符合技术要求

正确安装填料(接口裁剪成45°坡口,逐圈安装,接口错开120°),压紧适当

填料污染、干燥

更换填料或加注润滑油(通常填料应用润滑脂热处理后安装)

阀杆弯曲、损伤、锈蚀

维护、修复、校直、研磨或更换阀杆

填料压盖损坏

更换或修复

阀体上有砂眼、气孔、裂纹

修爆或用有机树脂胶封堵,也可钻孔攻丝上螺丝封堵

阀体受拉、压、弯曲应力或撞击损坏

可将阀门两端加设固定支座,以承受拉、压、弯曲应力,或者采取防意外防护

冬季冻裂

所在地低温极限温度在0℃以下时,应采取保温措施,或更换铸钢阀门

阀体法兰或阀盖法兰链接处垫片不符合技术要求(不耐压、不耐油等),垫片裂缝等

更换符合技术要求的垫片

法兰螺栓不全、未上紧、紧固力不匀

补齐、上紧螺栓,且上紧力应均匀(可用力矩扳手)

管道热胀冷缩或管线位移破坏连接处的密封性

增设伸缩器与固定支座,使阀门不承受拉、压、弯曲应力

2、内部渗漏由于阀门内渗、内窜具有不可见性,人们对其危害的严重性尚未引起足够的重视。其危害是:可引发混油或跑油,甚至造成环境污染;可造成已清洗油罐变为危险场所;可使卸油吸入系统产生气阻;洞库排污阀内渗可使局部油气浓度超限;影响计量准确性;如果阀门内渗、内窜造成跑油,将为着火爆炸提供燃烧物等。阀门内部渗漏原因与排除方法见表2

2 阀门内部渗漏的原因与排除方法

原因

排除方法

安装前没有按规定进行严密性和强度试验,产品质量问题未发现

安装前必须按规定进行严密性与强度试验

输送介质中的杂质冲蚀、划伤、挤压而损伤密封面

设置过滤器并定期进行清洗

杂物沉积于阀内,致使阀门关闭不严

定期清洗与技术鉴定,长期处于关闭状态的隔离阀,可加眼圈盲板

利用闸板调节流或压力过高,致使闸板变形,关闭难以到位

坚持定期操作,严禁用闸阀节流

日常检查维护不够,密封面损伤的闸板未及时研磨修理或更换阀门

坚持定期技术鉴定与检修研磨,及时消除故障,严禁“带病”运行

3、阀杆卡阻当阀门手轮转动时,带动阀杆螺母旋转并作上下移动,从而带动闸板升降运动,开闭管道。阀杆卡阻现象会导致阀门无法正常工作,使其开不开、关不严。阀杆卡阻原因与排除方法见表3

3 阀杆卡阻的原因与排除方法

原因

排除方法

梯形螺纹太脏,润滑差旋转受阻

擦拭螺纹并加润滑油

梯形槽断裂(开启已到死点,仍用力旋扭)卡死

开启时不准超过上死点

长期不操作使用而锈死

定期检查、活动阀杆,防止生锈

阀关闭后,阀杆受热顶死

关闭闸板后应稍退手轮,防止阀杆受热顶死

闸板卡死

关闭阀时应用力适当,不准用加长力臂的方法操作

内螺杆螺母失效

更换失效螺母

密封面被擦伤而关闭不严

关闭阀门时,反复留细缝,冲走杂物,防止擦伤密封面

楔式双闸板脱落

正确选用与安装楔式双闸板阀

阀杆与闸板脱落

操作用力适当,防止脱落

阀杆镀层剥落、弯曲或锈蚀

更换新阀杆,或者修复旧阀杆

4 部件损伤部件损伤一般有手轮损坏、阀体法兰损坏、阀体冻毁等。阀门部件损坏原因与排除方法见表4

4 部件损坏与排除方法

原因

排除方法

手轮操作使用不正确

禁止用管钳、杠杆与其它加长力臂的方法操作

手轮紧固件松脱

应随时配紧固件

手轮与阀杆连处损伤不能传递扭矩

修复损伤部位

管内存油热胀冷缩拉毁法兰

据具体情况采取放空管道,增设泄压装置或固定支座等措施

阀门安装偏差,致使法兰处于受力状态

阀门安装时,应使管线与阀门同心,法兰与管线垂直,两法兰平行

冬季气温下降冻裂

所在地低温极限气温低于0℃时,阀门应采取保温措施,或采用铸钢阀

在石油库阀门管理中,准确判断阀门故障的部位、原因,及时排除故障,使之处于良好状态,是预防油品跑、冒、滴、漏、渗及混油的有效措施。

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