石油工业泄漏的预防标准版本.docx

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石油工业泄漏的预防标准版本

文件编号：

RHD-QB-K5136

石油工业泄漏的预防标准版本

（解决方案范本系列）

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石油工业泄漏的预防标准版本

操作指导：

该解决方案文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时进行更好的判断与管理。

，其中条款可根据自己现实基础上调整，请仔细浏览后进行编辑与保存。

　　亡羊补牢，不如防患于未然。

　　实践证明，泄漏以后的治理往往需要付出成倍的代价。

对生产设施采取积极的预防措施，可以有效地减少泄漏的发生，减轻其危害。

因此，重视泄漏预防，进行超前投入，既有必要，又有经济效益。

然而“有钱买棺材，没钱吃药”的现象在今天仍然比比皆是。

　　第一节泄漏产生的原因

　　石油工业中的泄漏产生的原因很多，归纳起来主要有以下几个方面：

　　一、人为因素

　　1．麻痹疏忽

　　由于市场经济的激烈竞争，为了降低成本，追求高额利润，人们急功近利，往往存有侥幸心理，有意忽视安全，如缩小安全系数、减免安全保护设施，各种“麻痹大意、疏忽”等造成的失误层出不穷；有时对急于投入生产的新技术认识有限，尚没有完全掌握伴随之而来的副作用，也会造成泄漏事故。

　　2．管理不善

　　管理和技术好比是人的大脑和手脚，缺一不可。

管理的科学化甚至比技术更为重要，就像大脑比手脚更重要一样。

生产现场的跑、冒、滴、漏正是其管理落后的标志，各种泄漏事故往往都能从管理上找到漏洞。

　　3．违章操作

　　违反安全规定，不按程序操作是造成泄漏的最重要的原因。

由于操作人员工作不认真、想当然、技术不熟练、误操作造成泄漏事故的例子屡见不鲜。

引起泄漏的错误操作通常有：

操作不平稳，压力和温度调节忽高忽低；气孔、油孔堵塞，未及时清扫；不按时添加润滑剂，导致设备磨损；不按时巡回检查、发现和处理问题，如溢流冒罐等；误关阀门和忘记操作等。

　　二、材料失效

　　构成设施材料的失效是产生泄漏的最主要的直接原因。

因此研究材料失效机理，是防止泄漏的有效手段。

据统计，腐蚀、裂纹、磨损等是导致材料失效、造成泄漏的主要原因；此外，地震等自然灾害以及人为破坏也会引起破坏性泄漏。

　　1.材料本身质量问题

　　如钢管焊缝有气孔、夹渣或没焊透，铸铁管有裂纹、砂眼，水泥管被碰裂等。

　　2.材料破坏而发生的泄漏

　　如输送腐蚀性强的流体，一般钢管在较短时间内就会被腐蚀穿孔；输送高速的粉料，钢管会被磨蚀损坏；还有材料因疲劳、老化、应力集中等造成强度下降等。

　　3．因外力破坏导致泄漏

　　如不法分子在管道上打孔盗窃，野蛮施工的大型机动设备的碾压、铲挖等人为破坏；地震、滑坡、洪水、泥石流等造成管道断裂，车辆碰撞造成管道破裂，施工造成破坏。

　　4．因内压上升造成破坏引起泄漏

　　如水管因严寒冻裂，误操作（管道系统中多台泵同时投入运行，或关闭阀门过急）引发水击造成管道破裂。

　　三、密封失效

　　密封是预防泄漏的元件，也是容易出现泄漏的薄弱环节。

　　密封失效的原因主要是密封的设计不合理、制造质量差、安装不正确等，如设计人员不熟悉材料和密封装置的性能，产品不能满足工况条件造成超压破裂，密封结构形式不能满足要求，密封件老化、被腐蚀、磨损等。

　　所谓的“无泄漏”泵也不是绝对的。

某油田输油泵投产时就用了磁力泵，没有动密封，但由于轴承损坏，窜轴磨坏玻璃钢隔离套，导致泄漏、着火事故。

　　第二节泄漏预防的措施

　　搞清了产生泄漏的原因，也就确定了防泄漏的措施。

为了提高可靠性，就应该构筑起阻止泄漏的层层防线。

　　一、提高认识，加强管理

　　首先，从思想上，要树立“预防泄漏就等于提高经济效益”的认识。

试想，泄漏轻则造成物料损失、停产，重则厂毁人亡，哪里还谈得上经济效益呢？

而预防则能起到事半功倍的效果。

　　其次，完善管理、按章行事，是防止泄漏的重要措施。

　　事实上，各种物质的泄漏往往都能从管理上找到漏洞。

制定一套完善的管理措施是非常必要的，如“巡回检查制”；强化劳动纪律；经常对职工进行业务培训和职业教育，提高技术素质和责任感。

职工要熟悉生产工艺流程和设备，了解、掌握泄漏产生的原因和条件，才能做到心中有数，以及早采取措施，减少泄漏发生。

　　第三，要加强立法，以提高管理者的责任。

美国联邦法律规定，新建油罐必须采取防腐措施，按有关规范安装，并配置泄漏检测和冒顶报警装置，石油及化工产品储罐必须设置二次封闭；同时要求石油公司监测、报告油罐的泄漏，并进行泄漏预防及控制对策的研究。

从1994年起，美国就要求新建和更新的管道必须设置智能清管器收发装置，对管道定期进行检测。

对违法者予以重罚。

　　我国对锅炉压力容器的制造、安装和使用的管理，制定了《锅炉压力容器安全监察暂行条例》。

应该进一步健全法制，加大执法力度。

　　但是，由于人的失误不可能避免，还必须依靠多种技术措施，进行综合治理。

　　二、可靠性设计

　　为减少泄漏的发生，在设计上应采取提高可靠性的技术措施。

例如，航天器由上百万个零部件组成，又需要经受苛刻的条件，极易发生事故，但是由于对可靠性的高度重视，火箭上天前必须进行严格的热试车和测试检查，与航空、陆上各种交通工具比较，载人航天器有着最好的安全飞行记录。

　　1．紧缩工艺过程

　　可靠性理论告诉我们，环节越多，可靠性越差。

　　当前，化工行业将紧缩工艺过程作为提高生产装置安全性的一项关键技术，即尽量缩小工艺设备，用危害性小的原材料和工艺步骤，简化工艺和装置，减小危险物存储量。

　　2．生产系统密闭化

　　生产工艺中的各种物料流动和加工处理过程应该全部密闭在管道、容器内部，实现“搞油不见油”。

　　3．正确选择材料和材料保护措施

　　材料选用的正确与否，直接关系到设计的成败。

材质要与使用的温度、压力、腐蚀性等条件相适应，能够满足耐高温、强腐蚀等苛刻条件。

不能适应的要采取防腐蚀、防磨损等保护措施。

　　胜利油田乐安、单家寺等稠油热采油田的高压注蒸汽管道（350℃、17.5MPa），投用时间从45天～11年不等，在1994～1996年间接连发生管道爆裂事故。

原因是国产20G碳钢缺少炉外精炼工艺，质量不稳定，不耐氢蚀以及水质差等。

现改用15CrMo合金钢，并配合化学除氧等措施，解决了腐蚀爆裂问题。

　　另如在含硫化氢及硫蒸气腐蚀环境中，各种金属材料的耐腐蚀性铝的耐腐蚀性最好，且其机械性能和价格都使之成为高硫油加氢精制反应装置上密封垫的首选材料。

　　4．冗余设计

　　为了提高可靠性，应提高设防标准，要提倡合理的多用钢材，而不是挖空心思节约钢材，比如在强腐蚀环境中，壁厚一般都设计有一定的腐蚀裕量，重要的场合可使用双层壁。

我国现行的结构设计标准安全度较低，应大幅度提高。

　　5.降额使用

　　对生产设施最大额定值的降额使用，是提高可靠性的重要措施。

　　设施的各项技术指标（特别是工作压力）是指最大额定值，在任何情况下都不能超过，即使是瞬时的超过也不允许。

要综合考虑异常情况、异常反应、操作失误、杂质混入以及静电、雷击等引起的后果，比如要重视防震设计。

如台湾石化公司为了防震，投资500亿新台币改善防震设施，在1999年9月台湾大地震中，没有发生油罐移位、破裂泄漏事故；而电力系统防震等级普遍较低，没经得起地震的考验，台中、协和两电厂的发电机组主汽机漏油引起火灾，造成大面积停电。

　　6．合理的结构形式

　　结构形式是设计的核心，是由多种因素决定的。

为了避免零件的磨损，要有一个润滑系统，进而为了防止润滑油泄漏，尽量使用固体润滑剂。

为避免设备和管道冻裂，须采取保温、伴热等措施。

　　中石化从本质安全管理和可靠度出发，提出球罐底部接管应最小化。

在重要的泵、塔、容器等存在危险因素较多的地方增加遥控切断阀，采用双密封机械以及设置中压蒸汽灭火设施等。

欧洲LPG（或C2、C3）球罐设计标准中要求，底部物料进出管线宜设一根，底部进出口阀门加设遥控电动切断阀，并放置于保护堤之外，发生泄漏时，不必到罐底切断第一只阀门。

　　如由上海石化与美国大陆谷物公司合资建设的金地液化气工厂，按API标准，配置了先进和周全的安全保障设施。

2×50000m3大型低温常压液化气储罐采用安全系数很高的双壳体结构，外壳为500mm厚的钢筋混凝土整体水泥浇铸，是一座坚固的圆柱形防爆墙；低温罐底部和侧面没有一根管道，全部管道均由罐顶部出入；设置高液位报警及进出罐遥控切断阀连锁控制。

　　正确选择连接方法，并尽量减少连接部位。

由于焊接在强度和密封性能上效果较好，应尽量采用焊接。

　　压力管道尽量采用无缝钢管，且宜采用焊接，但由于直径300Pa）必须采用抗氢致开裂（HIC）钢材；②把金属和腐蚀介质隔离开来，如在金属表面加绝缘保护层，切断金属与腐蚀介质的联系；③外部补充电流以消除金属表面的电位差；④在介质中加入缓蚀剂；⑤消除腐蚀环境。

（1）保护层法

　　保护层法就像让士兵穿上铠甲一样，使用一层厚度薄、耐腐蚀的材料做隔离保护层，保护里面的金属材料。

常用的有耐腐蚀性较强的金属、涂料、塑料等多种材料。

　　热喷涂是将熔融状态的材料，通过高速气流雾化喷射在零件表面上，形成保护层。

　　热喷涂技术被认为是解决锅炉“四管”腐蚀泄漏问题的最佳途径。

西安交通大学采用等离子喷涂技术对“四管”进行防腐处理，喷涂材料为金属陶瓷，结果表明，金属陶瓷具有良好的耐热腐蚀性能和力学性能。

全军装备维修表面工程研究中心采用电弧喷涂技术对电站锅炉水冷壁管进行防腐处理，取得了良好的效果。

（2）阴极保护法

　　阴极保护就是给遭受腐蚀的金属上通入足够的阴极电流，使得金属的电极电位变负，使腐蚀过程减缓。

这是一种经济、可靠的防腐方法，保护效率高，已被广泛应用。

　　按照保护电流的来源，阴极保护又可分为外加电流法和牺牲阳极法两种。

　　外加电流法使用一个直流电源来提供保护所需要的电流。

一般将金属对地电压作为控制指标，只要对地电位达到-0.85～-1.5V，就能起到良好的防腐效果。

　　牺牲阳极法，就是把比要保护的某种金属（如钢铁）更活泼、更容易腐蚀的金属（如锌、镁）与其连接，来替代钢铁的腐蚀。

　　由于保护涂层和阴极保护是结合使用的。

涂层不可避免地存在微小的针孔，光靠它是不行的；若仅用加电保护，电量消耗过大，无法保护大面积、长距离。

这两种方法结合在一起，防腐效果十分理想。

这就像先在金属表面筑起“城堡”，而外部通入的电流就象流动的“哨兵”，两者互相补充，共保“城池”安全。

　　在煤气柜的腐蚀中，局部腐蚀，即点蚀穿孔是致命的，主要原因是被横架和立柱挡住而漏涂的钢板形成了腐蚀原电池的小阳极，而整体涂层较好的钢表面为大阴极，使小阳极迅速穿孔。

由于涂层施工质量不好而形成的针孔，也同样导致局部点蚀穿孔。

　　气柜内壁选用富锌底漆与弹性聚氨酯涂料相配合，外壁选用锌底漆与氧化橡胶涂料相配合的防护方法是较为合理的。

　　（3）缓蚀剂

　　缓蚀剂是一种投加在腐蚀介质中的、能减缓或阻止金属腐蚀的化学物质，它能够吸附在金属表面，形成保护膜，阻滞电化学腐蚀过程的发生。

　　缓蚀剂在石油、天然气、工业水、海水、酸、大气及钢筋混凝土等环境中都有成功的应用。

　　胜利油田东营压气站从日本进口的100×104m3/d离心压缩机组，由于天然气中含微量H2S等原因严重腐蚀，威胁着机组的正常运行。

中科院长春应用化学研究所研制的一种气相缓蚀剂（主要成分是粗轻吡啶），成功地解决了腐蚀问题，每年的药剂费不到10万元。

　　（4）消除腐蚀环境

　　电化学腐蚀离不开水，如果油气中没有水，也就避免了腐蚀。

我国目前唯一的一条干含硫天然气管线是川东开江—长寿输气管，用脱水工艺保持天然气在最高压力、最低温度下的水分处于不饱和状态，避免了腐蚀、爆管和冻堵停产现象。

　　（5）防磨损

　　为了使设备免遭磨损，最好是除去磨蚀颗粒，如胜利油田孤东采油厂在油井井口安装多相流除砂器，较好地解决了集油管砂磨蚀穿孔的问题。

而对于不能除去颗粒的情况，通常采用耐磨材料衬里。

　　耐磨陶瓷如Al2O3、ZrO2等耐磨材料，能有效地解决磨损问题。

如胜利油田使用ZrO2陶瓷制做的出砂气井气嘴，解决了气嘴刺大难题，保证了气井安全正常生产；采用Al2O3工业陶瓷精铸原油分水旋流管，可延长使用寿命3～5年，降低成本40%。

　　碳化钨是一种硬质合金，耐磨，密度大，胜利油田孤东采油厂用它制做出砂油井抽油泵凡尔和凡尔座，减少了泵漏，延长了检泵周期。

　　铸石制品也具有良好的耐磨损、耐腐蚀性能，广泛用于矿山、冶金、石油、化工、电力等行业中的剧烈磨损、腐蚀的关键部位。

实践证明，其耐磨强度是普通钢材的十几倍。

　　平顶山煤矿选煤厂张玮，则利用离心力原理，使磨面均匀受力，发明了“选矿用耐磨弯头”，使用寿命从20天提高到3个月以上，解决了煤浆管道的磨损难题。

　　二、玻璃钢

　　以合成树脂为胶粘剂，玻璃纤维作增强材料而制成的复合材料，称为玻璃纤维增强塑料。

因其强度高，可以和钢铁相比，故又称“玻璃钢”（FRP）。

　　合成树脂常用的有：

不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂等。

在增强纤维方面，除了玻璃纤维以外，还出现了碳纤维、硼纤维和有机纤维等。

　　玻璃钢具有密度小、强度高（相当于普通碳钢）、耐化学腐蚀性优良、施工工艺简单灵活等优点，质量良好的玻璃钢设备使用寿命可达15～25年。

　　玻璃钢在石油工业中得到了越来越广泛的应用，如制作管道、储罐、防腐保护层等。

玻璃钢管道具有耐腐蚀、耐砂磨、重量轻、强度高、输送效率高、不易结蜡和结垢等优点，使用压力已经提高到24MPa,用于油气集输、污水输送等工程。

玻璃钢储罐有取代钢罐的趋势，美国加油站已经普遍使用玻璃钢地下油罐。

　　玻璃钢已成为氯碱工业主要结构材料之一。

早在20世纪50年代初，玻璃钢首先被用于收集热（93℃）、湿氯气以及来自石墨电极的有机物。

这一应用取代了当时的标准材料酚醛石棉塑料。

接着玻璃钢又被用于取代混凝土电解槽盖，解决了腐蚀后的混凝土碎块落入电解槽的问题。

从此，玻璃钢被逐渐用于制造与氯气、盐水、碱液等接触的设备、管道系统。

　　玻璃钢也存在一些缺点，同金属相比，其弹性模量较低，长期耐温性一般在100℃以下，个别可达到150℃，低于金属和无机材料，对溶剂和强氧化性介质的耐蚀性也较差。

　　对于玻璃钢设备渗漏的检查，除肉眼观察外，还可用巴氏硬度计或针入度试验。

　　1．玻璃钢渗漏原因

　　玻璃钢在20世纪70～80年代，经历了一个由兴起到受怀疑的曲折过程，主要表现在：

FRP管道和设备在酸、碱、盐等介质中使用一段时间（少则数周、长则1～2年时间），便出现冒汗现象，继而介质渗漏，严重时会出现较大的鼓泡或分层剥落，导致与FRP相连的基体（钢铁或混凝土等）受到介质的腐蚀而破坏。

这是介质可从某点渗出，但其内部渗漏源可能在远离渗漏点处，因此，修复难度很大。

如某油田数十立方米的盐酸储槽，开始使用就出现局部渗漏，在渗漏处周围几经修补、加厚处理均无济于事。

渗漏一直是影响玻璃钢寿命的主要威胁。

　　造成玻璃钢渗漏的主要因素有：

（1）玻璃纤维未浸透树脂，使其构成的许多单丝本身不可避免地存在微裂纹，这样就成为扩散渗漏的通道。

玻璃纤维的存在及其含量的高低是影响FRP抗渗性的主要因素。

（2）树脂在固化过程中，存在收缩和放热，而产生内应力。

如果固化工艺处理不好，树脂内部就产生较大的内应力和微裂纹。

此外，环氧树脂中的稀释剂（丙酮）的挥发、某些树脂（酚醛、呋喃）固化时还放出水分，使固化后的树脂内留下针孔，从而留下扩散渗透通道。

　　（3）树脂—纤维粘接界面处理不当。

界面往往成为玻璃钢制品的薄弱环节，虽然可以通过加入偶联剂加以改善，但是要使之成为一体而无懈可击，是不可能的，何况在目前的施工中，相当部分没有经过偶联剂处理。

　　2．玻璃钢防渗措施

（1）在耐蚀玻璃钢中必须普遍采用富树脂防渗层。

减少FRP中玻璃纤维的含量是改善抗渗性的主要方向。

国外的长期实践经验指出，在某些苛刻条件（如高温湿氯气、盐水）下，要保证15～25年的寿命，富树脂层最小厚度约6.5mm。

（2）用热塑性塑料作玻璃钢内衬。

将热塑性塑料（PVC、PP）的优良抗渗性和耐蚀性同FRP的高强度特性相结合，是改进FRP抗渗性的又一有效途径。

为保证塑料与玻璃钢的良好粘接，塑料表面要进行处理，以免脱开。

　　（3）应用玻璃鳞片涂料与玻璃钢复合结构。

由于玻璃鳞片在涂层中上下交错排列，形成独特的屏蔽结构，抗渗性能提高，可以替代塑料、橡胶、和玻璃钢衬里。

由于我国玻纤表面毡生产较少，如用玻璃鳞片涂料（胶泥）取代富树脂层，是解决FRP渗漏问题的一条简便、易推广的途径。

　　（4）认真选材与施工。

选用延伸率较高的树脂，可减少产生裂纹的机率；保证玻璃纤维对树脂的良好浸润；当连接FRP设备时，应打磨其表面使玻纤暴露出来，然后再刷胶泥连接；固化工艺要适当。

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