针对特点科学检把握关键保安全

文/肖 飚

【特种设备安全知识讲座 第20期】

针对特点科学检把握关键保安全

文/肖 飚

随着新能源的日益发展，天然气和氢气作为新兴能源，用途日益广泛，而管束式集装箱作为该类高压气体介质的主要运输工具，近年来数量呈现快速增长的趋势。由于这类运输设备的工作压力均达到20 MPa以上，且多运行在工业区和公路上，如果发生事故，后果不堪设想。因此，对该类设备进行细致、可靠的检验是确保其安全运行的基本保障手段。本期讲座邀请上海市特种设备监督检验技术研究院在用容器检验室高级工程师肖飚，为大家介绍一起管束式集装箱管路角焊缝出现穿透性裂纹的案例。

一、关键词点击

1. 管束式集装箱

管束式集装箱主要是由承压的钢瓶、框架、管路、安全附件及行走装置（或者无动力半挂行走机构）等装置或部件组成，以实现物流转移为目的的瓶式运输设备。管束式集装箱如图1所示。该类设备主要以运输压缩气体类介质为主，如天然气、氢气、氦气等。

图1 管束式集装箱示意图

2. 管路结构

管路系统属于设备的重要组成部分，考虑到管束式集装箱的使用安全，规定管道不宜采用非金属管路，且管路对接和角接、焊接接头应进行100%无损检测。同时，该类设备在运输和装卸过程中，震动和温差变化都会影响管路系统的密封性，所以管路结构采用能够承受一定伸缩、扭转变形的挠性结构。

二、检验案例介绍

在全面检验中，针对管路系统共有4道检验、检测工序，按顺序依次是管路角焊缝渗透检测、阀门正反向泄漏检测、水压试验、气密性试验，而气密性试验是针对管束式集装箱结构特点设置的一个停止点，即必须由检验员到现场确认合格。这样安排是因为管束式集装箱盛装介质为压力达20 MPa的气体介质，而前阶段检验检测工序均是将每一个部件拆卸下来进行独立检验，验证的是单个部件的安全性能，而在重新组装完毕后，必须通过一次整体气密试验来验证所有的焊接部位、螺纹连接部位是否密封可靠，保证该设备的整体可靠性。

某公司一台管束式集装箱于2005年投入使用，在管路检测的前3道工序中未发现该管路存在异常情况，因此组装完毕后，进入最后一道工序即气密试验。在试验时突然发现该管路的D24角焊缝泄漏，裂纹位置见图2中的D24。随后立即停止气密试验，卸压后对该管排进行角焊缝渗透检测，却未能直接检出角焊缝存在穿透性裂纹。现场检验员商议后对管路进行第二次水压试验，在水压试验过程中发现D24角焊缝处有水滴渗漏。在确定渗漏点后，再通过渗透检测法检出该裂纹，裂纹形貌见图3。

图2 D24角焊缝部位为裂纹位置

图3 渗透检测穿透性裂纹形貌照片

三、案例原因分析

1.由于在制造过程中角焊缝内部存在埋藏缺陷，随着使用时间增加，该缺陷逐步扩展为穿透性裂纹；

2. 针对该类裂纹的检测有一定难度，在耐压试验过程中，承受20 MPa以下的内压时，无水滴渗漏现象，当压力达到33.4 MPa时，要间隔数分钟才有一滴水渗漏；

3.常压状态下，裂纹基本闭合，用渗透法很难检出该裂纹，只有在20 MPa的气密试验中，将肥皂水喷在该接头部位，才能有效发现泄漏情况。

处理方法：根据该裂纹产生的位置，检验站与使用单位联系确认，决定割除该接头，由修理单位补焊维修，经无损检测，水压试验合格后出具质量证明书。

从这次案例中得到如下启示：对于盛装易燃易爆及高压气体介质的管束式集装箱，气密试验非常必要，在本次检验中对于在渗透检测和水压试验中难以发现的缺陷，最后通过气密试验进行了排查，避免造成设备带病运行。

四、专家点评

1.根据TSG R7001-2013《压力容器定期检验规则》规定，管路、阀门存在以下缺陷情况时，不得继续使用：

① 管路遭受火灾或者出现裂纹、明显变形、影响安全使用的机械接触损伤；

② 高压软管未进行更换；③ 管路、排污装置堵塞；

④ 阀门变形、腐蚀、泄漏、开闭不灵活；⑤ 管路系统水压试验不合格。

该台设备通过本次检验，符合上述第①条和第⑤条描述的情况，因此不得继续使用。

2.由于氢气是易燃易爆介质，爆炸下限非常低，且与空气混合后，受强光照射就会引起爆燃。在满载运输过程中，从裂纹中泄漏出的氢气在操作舱内聚集，若引起爆炸，所产生的冲击力会引起操作舱内阀门、管路附件损坏。阀门等配件若损坏，可能会引起二次泄漏，造成大量氢气泄漏，二次泄漏导致的高速气流摩擦产生静电，极易致氢气着火，其后果难以控制。因此运输氢气等介质是绝不允许微量泄漏情况存在的，排除该泄漏点对于设备安全运行有重要的价值。

3.通过本案例，体现了管束式集装箱整车进行气密试验的重要性。通过该项试验，首先可对耐压试验和表面检测中未发现的缺陷进行复查，在设备整体承受工作压力时还可以对各连接部位的装配密封性进行检查，因此气密试验是针对管束式集装箱检验特点制定的非常重要的一个环节，属于必查项目。综上所述，只有针对各类设备的特点进行科学检验，才能做到高质高效保安全。

（支持单位：上海市特种设备监督检验技术研究院）