筆者通過調研發現,上虞化工園區使用環氧乙烷的7家企業均安裝了鶴管和金屬軟管兩套裝卸系統,其中6家企業均采用金屬軟管進行卸車,1家企業采用采用鶴管卸車;8家液氯企業、36家液氨生產企業均采用了鶴管進行裝卸作業。鶴管與金屬軟管各有什么優缺點?
一、國家標準規范如何規定?
液化烴、液氨、液氯等易燃易爆、有毒有害液化氣體充裝安全風險高,一旦泄漏容易引發爆炸燃燒、人員中毒等事故。萬向管道充裝系統旋轉靈活、密封可靠性高、靜電危害小、使用壽命長,安全性能遠高于金屬軟管,且操作使用方便,能有效降低液化烴、液氨、液氯等易燃易爆、有毒有害液化氣體充裝環節的安全風險。
(一)《應急管理部辦公廳關于印發《淘汰落后危險化學品安全生產工藝技術設備目錄(第一批)》的通知》(應急廳〔2020〕38號),液化烴、液氯、液氨管道用軟管被列入淘汰落后裝備,淘汰原因為缺乏檢測要求,安全可靠性低,采用金屬制壓力管或萬向充裝系統替代。
(二)國務院安委會辦公室《關于進一步加強危險化學品安全生產工作的指導意見》(安委辦〔2008〕26號)要求,在危險化學品充裝環節,推廣使用金屬萬向管道充裝系統代替充裝軟管,禁止使用軟管充裝液氯、液氨、液化石油氣、液化天然氣等液化危險化學品。
(三)《石油化工企業設計防火規范》(GB50160-2008)對液化烴、可燃液體的裝卸要求較高,規范第6.4.2條第六款以強制性條文要求“甲B、乙、丙A類液體的裝卸車應采用液下裝卸車鶴管”,第6.4.3條規定“1.液化烴(即甲A類易燃液體)嚴禁就地排放;2.低溫液化烴裝卸鶴位應單獨設置”。
(四)《關于危險化學品企業貫徹落實<國務院關于進一步加強企業安全生產工作的通知>的實施意見》(安監總管三〔2010〕186號),第14項,高度重視儲運環節的安全管理。在危險化學品槽車充裝環節,推廣使用金屬萬向管道充裝系統代替充裝軟管,禁止使用軟管充裝液氯、液氨、液化石油氣、液化天然氣等液化危險化學品。
(五)《首批重點監管的危險化學品安全措施和應急處置原則》(安監總廳管三〔2011〕142號)要求,運輸環氧乙烷汽車罐車應符合以下要求:物料裝卸應采用上裝上卸方式,裝卸管道應為不銹鋼金屬波紋軟管,不得采用帶橡膠密封圈的快速連接接頭。
二、從鶴管和金屬軟管結構進行分析
(一)傳統金屬軟管充裝系統存在如下安全隱患:
1.波紋管焊縫開裂:柔性波紋管段大多采用縱縫焊管,往往由于縱縫焊本身質量缺陷導致焊縫處開裂破壞。
2.波紋管疲勞破壞:在動態工作狀態下,波紋管受到循環載荷作用易發生疲勞裂紋破壞。
3.網套拉脫或斷裂:網套由于虛焊造成拉脫或安裝、使用不當而拉斷,進而使波紋管外鼓拉伸破壞,引起介質泄漏。
4.接頭泄漏:軟管管體(內連接部分)在與軟管接頭焊接時,當操作不當時,會產生焊接缺陷。當軟管接入介質管路,長期使用后會因疲勞等原因,使缺陷處發生裂紋或斷裂,最終造成介質泄漏。
(二)鶴管與傳統金屬軟管對比,有如下優勢:
安全性方面:鶴管(萬向管道充裝系統)要遠高于充裝軟管,鶴管幾乎不存在突然爆裂的可能性。
故障的突發性及故障造成危險性方面:鶴管要遠遠低于充裝軟管。
勞動強度方面:由于鶴管配備平衡器等助力裝置,操作強度要小于充裝軟管。
(三)鶴管的不足之處:
鶴管的旋轉接頭內部密封采用橡膠等材質,設備選型時要考慮與介質的相容性,也存在滲漏的可能性。
對比項 |
鶴管 |
金屬軟管 |
整機壽命 |
≥10年 |
≤2年 |
檢驗周期 |
≥2年 |
≤1年 |
易損件更換周期 |
≥2年(旋轉接頭主密封) |
—— |
購置成本 |
較高 |
較低 |
操作強度 |
較低 |
較高 |
可否改造或維修 |
可以 |
很難改造或維修 |
耐負壓能力 |
強 |
較弱 |
主要故障點 |
旋轉接頭密封圈 |
整根軟管 |
故障的突發率 |
低 |
高 |
故障的危險性 |
低(少量泄漏) |
高(大量泄漏、甚至爆炸) |
(四)金屬軟管事故:
1.2000年12月17日1時許,浙江省建德市某化工廠合成車間在充裝液氨時軟管發生爆裂,大量液氨泄漏,造成4人死亡,4人重傷,2人中度中毒,4人輕度中毒。
2.2003年9月5日,江西一化工廠在對汽車罐車充裝液氨時,軟管爆裂液氨大量外泄致1人死亡。
3.2007年1月6日,安陽鋼鐵股份有限公司制氧廠發生了一起空分設備液氧槽車液體充裝軟管粉碎性爆裂的惡性事故。
4.2008年6月,山東省曹縣某鄉鎮發生了一起液化氣罐車爆炸事故,介質為液化石油氣,罐體設計壓力1.77MPa.設計溫度為50℃。由于罐車卸車過程中液化氣裝卸軟管破裂,而其時設備無人看管,造成大量的液化石油氣泄漏,遇到火源發生爆燃。
5.2012年12月31日,山西天脊煤化工廠苯胺罐因輸送軟管破裂發生苯胺泄漏,引發河北邯鄲停水,造成污染事故。
6.2015年9月18日,河南中鴻煤化公司發生合成氨泄漏事故,造成廠區附近部分村民中毒。事故原因是中鴻煤化公司化工廠區合成氨塔底部金屬軟管爆裂導致氨氣泄漏。
結論:液化烴、液氯、液氨、液化石油氣、液化天然氣等危險化學品應使用金屬萬向管道充裝系統。環氧乙烷裝卸根據文件和企業現場的多年使用經驗,不建議企業把原有的不銹鋼金屬波紋軟管立即更換為鶴管,應在充分考慮環氧乙烷這種介質特性,在旋轉接頭密封可靠的情況下,逐步用鶴管替代傳統的金屬軟管充裝系統。