壓力表在各行各業的生產活動中得以廣泛用。壓力表本身不存在任何危險,單作為安全附件之一的壓力表,時刻守護著產品安全、人身安全、環境安全的大門。特別是使用于易燃、易爆、有毒物質的生產、儲存、運輸等危險場所時,壓力因素對預防災難性事故的發生起關鍵作用,對安全的貢獻不可小覷。壓力表作為油氣田zui常見的計量器具,對于油氣田的生產安全和人身安全有著極其重要的作用。2015 年,某氣田多次發生壓力表爆表,向外呲氣的安全事故。由于外呲的為天然氣,對氣田安全生產影響極大。事故發生后,氣田高度重視,對事故發生的原因展開多方面的調查分析。
1、事故調查
1. 1 壓力表性能試驗
對提供的三塊 (0 ~ 16)MPa 的壓力表,分別在壓力表校驗臺上,超壓 10%,持續 2 個小時,三塊壓力表不漏油,無損壞。超壓試驗后進行示值誤差檢定,符合 1. 6級,示值準確。在壓力交變試驗機進行性能測試 2 個小時,無損壞。之后在壓力表校驗臺進行示值誤差檢定,符合 1. 6 級,示值準確。
對損壞的兩塊壓力表進行打壓試驗,彈簧管漏油。
可以明顯看到彈簧管裂縫,見圖 1 中紅色標志位置。其中一塊壓力表游絲完好,一塊壓力表游絲損壞。
1. 2 水組分
氣田采氣井各個采樣點的水型分析結果簡要如下:
(1)氯根含量均值為 4775mg/L,采樣點中zui大值將近10000mg/L,可見氣田采氣井中氯根含量*。(2)礦化度均值為 7942mg/L,采樣點中zui大值約為15000mg/L。其中硫酸鈉型7 個,氯化鈣型9 個,氯化鎂型1 個。綜合分析,氣田采氣井水中氯根、鈣離子含量很高,礦化度很高。
1. 3 工況
集氣站壓力表環境工況惡劣,均為高溫高壓,水溫為50℃左右,壓力值 16MPa 以上,且壓力恒定。而僅采用普通壓力表,安全隱患極大。
2、事故原因分析
彈簧管是壓力表的主要部件。彈簧管含銅量有區別,含紫銅量多,則較軟,含黃銅量多,則較脆。彈簧管加工冷拔加工過程中,夾具造成彈簧管表皮有輕微損傷,折彎速度過快存在應力集中現象,結構相對薄弱。
彈性元件在使用中會產生機械疲勞、遭受介質的腐蝕。要視工況(介質物理、化學特征及其環境)制定壓力表使用壽命、更換周期。對用于測量有腐蝕性介質的儀表,還要充分考慮介質對彈性元件的腐蝕,壓縮使用壽命、更換周期。對于介質中含氯根較多的情況,應根據實際情況,選擇對應的壓力表。
氯根是指在化合物中存在的一種離子,屬于第七主族元素,zui外層有七個電子,易得電子,有強氧化性。高活性的氯化物離子可以使黑色金屬和有色金屬發生點腐蝕,如不銹鋼、鋁、銅。如果水系統中有不銹鋼材料,水中存有高濃度的氯根離子時,將會造成不銹鋼的局部腐蝕,嚴重的點腐蝕可造成設備穿孔。
一般自來水中氯根含量為 20mg/L,根據水型分析,氣田采氣井水的氯根含量均值為 4775mg/L,氯根含量非常之高,且礦化度*。氯根含量高、礦化度高的水分,在長時間的高溫高壓條件下,對彈簧管壁將造成嚴重的腐蝕,這是彈簧管損壞的關鍵原因之一。
壓力表使用現場為露天環境,工況惡劣,長期處于恒定高壓狀態,對壓力表的性能要求很高。在冬季,室外溫度長期處于 -20℃以下,對彈簧管影響極大。壓力表在長期惡劣環境條件下,容易在彈簧管結構相對薄弱的地方發生裂口,導致安全事故的發生。
3、改進措施
油氣田日常生產實行自動化管理,壓力表作為主要的計量器具,用于安全防護、工業過程控制、監測和監視壓力等方面,使用量很大。如何根據不同工況,選用合適的壓力表,并建立壓力表安裝、使用、維護管理制度,保證設備安全、生產安全、人身安全,是急需要解決的問題。
改進措施如下:
3. 1 壓力表選型
根據實際工況和介質情況,選擇適合的壓力表,是非常重要的。本文中,氣田集氣站工況惡劣,水組分氯根含量很高,應選擇耐溫、耐氯的不銹鋼壓力表。腐蝕性介質濃度較高時,可選用特種不銹鋼隔膜壓力表,如隔膜材料為:蒙乃爾、鉭、哈氏合金等,但其使用成本較高。不考慮實際工況而選擇普通壓力表,可能會導致重大安全事故。
3. 2 壓力表量程選擇
為了保證壓力表彈性元件能在彈性變形的安全范圍內可靠地工作,壓力表量程的選擇不僅要根據被測壓力的大小,而且還應考慮被測壓力變化的速度,其量程需留有足夠的余地。量程選擇過高,則讀數誤差較大,不準確,量程選擇過低,則壓力表安全性下降,容易出現瞬間壓力過大導致的壓力表損壞現象。因此,壓力表使用時盡量選在滿量程的 1/3 至 2/3 處。
3. 3 壓力表安裝使用
不正確的安裝使用壓力表,會導致壓力表結構變形,示值不準等情況的發生。拆裝壓力表時應用兩個扳手卡緊絲扣拆卸安裝,不要用雙手扳表頭,避免把壓力表板壞。安裝后應緩慢開閥,避免瞬間壓力過大,引起指針不歸零或彈簧管變形。
3. 4 壓力表維護管理制度
壓力表是國家規定的強制檢定計量器具。油氣田應有健全完善的壓力表維護管理制度,從制度上保證壓力表的使用、維護的規范合理。
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