中國石化鎮(zhèn)海煉化分公司安全環(huán)保處  張福毅

 

1 前言 

石油化工企業(yè)的燃料容器、管道在運行過程中會因磨損、裂縫和腐蝕穿孔等原因而產(chǎn)生泄漏，從而影響生產(chǎn)的安全運行。為避免泄漏擴大引發(fā)事故和減少非計劃停工，確保裝置的“安全、穩(wěn)定、長周期”運行，須對泄漏點進行補焊處理。由于石化企業(yè)泄漏的大多是易燃易爆、有毒有害介質(zhì)，所以補焊作業(yè)存在著較大的安全風(fēng)險，稍有不慎，極易發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故。因而在補焊作業(yè)中必須采用科學(xué)的方法，制定和落實切實可靠的安全技術(shù)與措施，方能進行補焊作業(yè)。

目前常用的補焊方法有置換動火焊接作業(yè)和帶壓不置換動火焊接作業(yè)二種形式。

2、置換動火焊接作業(yè)

 在動火焊接作業(yè)前，容器、管道在經(jīng)徹底撤料，再用水、蒸汽或惰性氣體將易燃易爆、有毒有害介質(zhì)置換出來。通過置換，使容器、管道內(nèi)的可燃物含量不致于形成爆炸性混合物的條件或有毒有害物質(zhì)含量在國家允許的最高容許濃度以下。此類作業(yè)稱為置換動火焊接作業(yè)。

置換動火焊接作業(yè)相對比較安全可靠，因而被廣泛應(yīng)用。但作業(yè)前容器、管道需暫停運行，要經(jīng)過吹掃、清洗、置換等多道工序，存在著手續(xù)多、維修時間長、影響生產(chǎn)的缺點。

2.1 置換動火焊接作業(yè)的基本要求

凡在生產(chǎn)、貯存、輸送可燃物料的容器、管道上用火，應(yīng)首先切斷物料來源加堵盲板，經(jīng)吹掃、清洗、置換后打開人孔通風(fēng)換氣，并經(jīng)取樣分析檢測合格方可動火。

2.2置換動火焊接作業(yè)的安全技術(shù)與措施

(1)容器、管道清洗。動火作業(yè)前，容器、管道必須進行吹掃、清洗和置換。對于不同的可燃介質(zhì)，應(yīng)采用不同的介質(zhì)和方法進行吹掃、清洗。吹掃、清洗過程不但要保證蒸汽、氮氣、水等介質(zhì)的壓力，還要保證吹掃、清洗的時間，確保容器、管道吹掃、清洗、置換合格。特別應(yīng)注意，有時可燃物質(zhì)被吸咐在容器內(nèi)表面的積垢或外表面的保溫材料中，由于溫差和壓力變化的影響，置換后還可能陸續(xù)散發(fā)出可燃氣體，導(dǎo)致焊補操作中容器內(nèi)可燃氣體濃度發(fā)生變化，形成爆炸性混合物，這時一旦遇明火，就會發(fā)生爆炸燃燒事故。

在無法清洗的特殊情況下，應(yīng)盡量多灌清水。以水作為置換介質(zhì)時，須將容器內(nèi)水灌滿，排盡容器內(nèi)可燃物，以縮小設(shè)備、容器內(nèi)可能形成爆炸性混合物的空間。

(2)安全隔離。在燃料容器或管道停止運行后，用盲板將檢修動火部位與生產(chǎn)系統(tǒng)完全隔離，使動火檢修部位不再有易燃易爆的介質(zhì)來源。為了有效地防止火災(zāi)、爆炸事故的發(fā)生，安裝的盲板除必須保證嚴密不泄漏外，還應(yīng)保證承受工作壓力。對有些系統(tǒng)壓力等級較低且短時間能完成的動火作業(yè)，可采用水封或其它臨時性措施切斷氣源。

(3)取樣分析。在置換作業(yè)過程中必須對容器內(nèi)的不同部位取混合氣體樣品進行分析或檢測。容器內(nèi)的取樣必須具有代表性，當被測介質(zhì)比重大于空氣時，取中部、下部各一個樣，當被測介質(zhì)比重小于空氣時，取中部、上部各一個樣。采樣分析合格后，超過一小時動火的須重新分析檢測，以防殘留在容器內(nèi)的可燃介質(zhì)揮發(fā)，形成爆炸性氣體。檢修動火前，還必須對動火點的外部，作大氣環(huán)境下的檢測分析。

(4)嚴格控制介質(zhì)含量。容器、管道經(jīng)吹掃、清洗、置換，取樣分析檢測必須合格。用火安全要求為：

爆炸極限<4%的甲類可燃氣體，濃度<0.2%(體積比)為合格。

爆炸極限>4%的甲類可燃氣體，濃度<0.5%(體積比)為合格。

爆炸極限>10%的乙類可燃氣體，濃度 <1.0%(體積比)為合格。

存在二種以上可燃氣體的混合物，以爆炸下限低的介質(zhì)為準。

附：生產(chǎn)火災(zāi)危險性分類

甲類   閃點＜28℃的易燃液體；爆炸下限＜10%的可燃氣體。

乙類   閃點≥28℃至＜60℃的易燃可燃液體；爆炸下限≥10%的可燃氣體。

丙類   閃點≥60℃的可燃液體；可燃固體。

在受限空間內(nèi)進行焊接作業(yè)，除保證受限空間內(nèi)可燃物不得超過上述含量外，還應(yīng)保證受限空間內(nèi)氧含量在18～21%，有毒有害物質(zhì)含量符合國家相關(guān)標準。容器內(nèi)未經(jīng)徹底有效清掃、置換，取樣分析合格，在該容器內(nèi)不得進行動火作業(yè)。未經(jīng)置換處理、置換后尚未分析氣體成份或分析不合格的可燃容器、管道不得隨意動火焊割。

(5) 容器頂部必須要有泄壓孔。容器在動火前，應(yīng)打開容器的人孔，手孔、清掃管、放空管等，防止容器內(nèi)氣體受熱增壓造成超壓或發(fā)生爆炸。防止嚴禁在未開孔洞，在密閉的容器上直接進行焊補作業(yè)。

(6)在容器內(nèi)進行補焊作業(yè)時，與該容器相連的管線未經(jīng)有效隔離，不得同時在該管線上進行明火作業(yè)。在與容器相連的管線上進行明火作業(yè)時，與管線未經(jīng)有效隔離的容器內(nèi)不得隨意進人作業(yè)。應(yīng)實行“進人不動火，動火不進人”的基本原則。要絕對杜絕進入受限空間作業(yè)期間，在對系統(tǒng)未采取任何隔離措施，而又同步進行管線切割作業(yè)。避免管道內(nèi)殘存的油泥、油氣被引燃，火焰進入受限空間內(nèi)產(chǎn)生劇烈燃燒此類現(xiàn)象的發(fā)生。

3 帶壓不置換動火焊接作業(yè)

對于容器、管道內(nèi)易燃易爆、有毒有害介質(zhì)的泄漏，采用不泄壓、不置換、不清洗，在保持系統(tǒng)內(nèi)部為正壓的前提下進行焊補，稱為帶壓不置換動火焊接作業(yè)。

帶壓不置換動火焊接作業(yè)具有安全風(fēng)險高、危險性大，但不需要容器、管道退出運行并進行吹掃、置換，不影響生產(chǎn)正常運行的特點，因而在實際操作中帶壓不置換動火焊接作業(yè)同樣被廣泛采用。但它的應(yīng)用有一定的局限性，只能在容器的外部動火，而且需要在連續(xù)保持一定的正壓條件下進行。

3.1 帶壓不置換動火焊接作業(yè)的理論依據(jù)

易燃易爆氣體的燃燒或爆炸是在一定條件下進行的，當易燃易爆氣體的含量在爆炸極限范圍之外，即使系統(tǒng)內(nèi)有明火或其它激發(fā)能源，也不會發(fā)生爆炸，只有當易燃易爆氣體和空氣混合達到爆炸極限時，有明火才會發(fā)生爆炸。所以只要低壓系統(tǒng)內(nèi)的易燃易爆氣體始終保持正壓，避免易燃易爆氣體與空氣混合達到爆炸極限，系統(tǒng)就不會發(fā)生爆炸。當焊接作業(yè)時，系統(tǒng)內(nèi)的氣體以一定的速度向外噴射，遇明火，易燃易爆氣體只能在外部燃燒，不會蔓延到系統(tǒng)內(nèi)部去。系統(tǒng)在焊割作業(yè)中，高溫只在局部范圍，加之高速氣體的冷卻作用，不會因金屬高溫引起系統(tǒng)內(nèi)氣體膨脹而產(chǎn)生物理爆炸。

3.2 帶壓不置換動火焊接作業(yè)的基本要求

在帶有可燃物質(zhì)或有毒有害介質(zhì)的容器、管線上動火，因危險性大，在用火作業(yè)前，應(yīng)組織相關(guān)人員針對作業(yè)內(nèi)容進行充分的危害識別，制定相應(yīng)的作業(yè)程序及安全措施，并作為特殊用火管理。

3.3 帶壓不置換動火焊接作業(yè)的安全技術(shù)與措施

（1）控制系統(tǒng)含氧量。對容器、管道系統(tǒng)內(nèi)的氣體必須進行取樣，進行氣體化學(xué)成份分析和含氧量測定，嚴格控制氧含量不得超過安全標準。可燃氣體混合物的濃度低于爆炸下限，因含過量空氣，空氣的冷卻作用可以阻止火焰蔓延。可燃氣體混合物的濃度高于爆炸上限，空氣不足，火焰不能傳播。規(guī)定系統(tǒng)內(nèi)含氧量不得超過1%。若超過1%，應(yīng)立即停止焊割作業(yè)。對于動火點周圍滯留空間的可燃物含量以小于爆炸下限1/3到1/4為合格。

目前控制氧含量的常用做法是在用火容器、管線內(nèi)部充滿液體，或雖未充滿但能保證其液面始終高出用火點，使其空間無氧氣存在。容器、管線內(nèi)無法充滿液體的，應(yīng)適量通入氮氣或蒸汽，保證氮氣或蒸汽的壓力，以控制氧含量。

對泄漏點的處理，目前廣泛應(yīng)用的做法有“包盒子”作業(yè)。“包盒子”作業(yè)普遍的做法是：在作業(yè)前先在“盒子”的預(yù)制件上焊二個導(dǎo)淋、裝二個閥，利用導(dǎo)淋一頭通入氮氣或蒸汽，而在另一頭則將氣體導(dǎo)出，并使導(dǎo)出點與泄漏焊接點距一定距離，使得泄漏的介質(zhì)在“盒子”內(nèi)不易積聚，“盒子”內(nèi)不會形成爆炸空間。同時又使導(dǎo)出的可燃氣體遠離動火點，以保證作業(yè)安全。

(2)介質(zhì)流動。焊接作業(yè)時，金屬表面溫度可達2000℃，經(jīng)管材傳熱到內(nèi)壁溫度也將達到800℃。(焊割作業(yè)時金屬表面溫度更高，當氧氣與乙炔的比值為1～1.2時，中性焰的內(nèi)焰溫度最高可達3050～3150℃。)因此，在焊接作業(yè)時應(yīng)保持系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的流動，以保持及時帶出熱量并起到冷卻作用，避免把系統(tǒng)內(nèi)的易燃易爆介質(zhì)由于焊接加熱而引爆。嚴禁在二頭卡死且又充滿易燃、可燃介質(zhì)的容器、管線上用火。

(3)保持系統(tǒng)穩(wěn)定的正壓。系統(tǒng)內(nèi)保持一定的正壓，氣體以一定的速度向外噴射，遇明火易燃易爆氣體只能在系統(tǒng)外部燃燒，不會蔓延到系統(tǒng)內(nèi)部去。只要低壓系統(tǒng)內(nèi)的易燃易爆氣體始終保持正壓，避免易燃易爆氣體與空氣混合達到爆炸極限，系統(tǒng)是不會發(fā)生爆炸的。出現(xiàn)負壓，空氣進入動火的容器、管道內(nèi)，容易發(fā)生爆炸。

壓力太高，噴出的火焰就會很猛，焊條熔滴容易被氣流吹走，給焊接操作帶來困難。同時在火焰的高溫作用下，穿孔部位的鋼板易于變形或熔孔擴大，從而噴出更大的火焰，造成事故。壓力的高低應(yīng)控制在不出現(xiàn)猛烈噴火為宜，壓力一般控制在1.4 ～4.7千帕(150～500毫米水柱)為宜。

在系統(tǒng)高的操作壓力條件下實施焊補作業(yè)，應(yīng)適當減處理量，降低操作壓力。在條件允許的前提下，為使焊接部位沒有可燃介質(zhì)噴出，焊接時不會發(fā)生燃燒，可在所在管道上倒通入惰性氣體。但惰性氣體的壓力必須高于管道內(nèi)介質(zhì)的壓力，防止管道內(nèi)可燃介質(zhì)繼續(xù)泄漏或倒串入惰性氣體系統(tǒng)，此類操作應(yīng)安排專人關(guān)注惰性氣體的壓力。

(4)器壁測厚。焊接時在中性焰的焰心與內(nèi)焰之間，燃燒生成C0、H2與熔化金屬相作用，使氧化物還原，內(nèi)焰最高溫度可達3000℃以上，過薄的鋼材焊接時易造成穿孔。在焊接作業(yè)前應(yīng)對外腐蝕相對嚴重的部位及對于設(shè)備、管線壁厚不清的進行測厚，比較確定鋼材的減薄程度，一般要求壁厚不小于4㎜，并經(jīng)錘擊試驗不變形的再進行焊接作業(yè)。防止因腐蝕、磨損等原因而焊穿設(shè)備、管線引發(fā)火災(zāi)。

(5)安全隔離。對于泄漏點泄漏量不大、壓力等級較低且短時間能完成的動火作業(yè)，在動火前可采用鉚（金屬鉚）、堵(木塞)、封（泥封或水封）的方法先將泄漏的介質(zhì)隔離，使動火焊接部位沒有易燃易爆介質(zhì)泄漏，然后進行補焊或貼鋼板焊接作業(yè)。

常用的做法是：先預(yù)制一個短管，上面焊有法蘭。先將泄漏點用木塞塞住或經(jīng)敲打鉚死，使動火點沒有可燃物泄漏，然后進行焊接作業(yè)。焊接結(jié)束后，法蘭面端則用盲板蓋封死。另一種做法是：作業(yè)前先將短管放在泄漏點所在的容器、管線上，在短管內(nèi)四周糊上濕泥巴，然后放水形成水封，再進行焊接作業(yè)。但這種方法有其局限性，泄漏點只能向上，否則建立不起水封。對泄漏量較小的，可只在四周糊上濕泥巴，不建立水封。但不管采用何種隔離方法，在焊接作業(yè)前，必須對泄漏點進行檢測分析，只有當確認沒有可燃介質(zhì)泄漏，方可進行焊接作業(yè)。同時要隨時保持泥巴的濕潤，以防隔離失效。

(6)電流控制。電流過大焊接容易熔擴穿孔，電流過小則容易出現(xiàn)未焊透。對于鋼材已明顯減薄的，焊接必須采用小電流操作，以防熔擴穿孔，焊接電流一般控制在≤150A。

(7) 制定應(yīng)急措施,作好事故預(yù)案。對于風(fēng)險度較大的搶修作業(yè)，在作業(yè)前應(yīng)作好火災(zāi)、爆炸事故發(fā)生的預(yù)想，作好充分應(yīng)急準備，在現(xiàn)場配備消防車。焊接期間在泄漏點周圍進行不定時的可燃氣體檢測，一旦發(fā)現(xiàn)泄漏量增大，應(yīng)立即停止動火作業(yè)，調(diào)整或采取其它相應(yīng)的作業(yè)方案及安全措施。對于由于堵漏不成功，泄漏量進一步增大的，應(yīng)作緊急停工處理。

4 區(qū)別對待，不同情況采用相對應(yīng)的安全技術(shù)與措施

4.1 由于工藝條件、設(shè)備狀況和對檢修的要求不同，在實際應(yīng)用中可根據(jù)不同情況和需要，選擇采用置換動火焊接作業(yè)或帶壓不置換動火焊接作業(yè)。

4.2 就同一種焊接作業(yè)方式而言，也會因容器、管線的泄漏部位和泄漏量的不同，泄漏介質(zhì)的理化性質(zhì)不同，在具體作業(yè)中采取不同的作業(yè)方法。所以在實際焊接作業(yè)中應(yīng)根據(jù)需要，結(jié)合具體的作業(yè)方法和作業(yè)過程，采用不同的安全技術(shù)與措施，確保焊接用火安全。

5 焊接作業(yè)的其它相關(guān)安全要求

動火焊接作業(yè)除根據(jù)需要采取相應(yīng)的安全技術(shù)與措施外，還必須遵循安全用火的有關(guān)規(guī)定。

5.1 嚴格執(zhí)行 “沒有經(jīng)批準有效的用火作業(yè)許可證不動火，防火安全措施不落實不動火，沒有用火監(jiān)護人或用火監(jiān)護人不在埸不動火”三不動火的基本原則，實行嚴格的用火作業(yè)許可制度。

5.2 動火焊接作業(yè)前必須清除動火現(xiàn)埸的所有可燃物，避免動火作業(yè)過程大量散發(fā)的火星、敞開的火焰或割下的鐵塊引燃現(xiàn)埸的可燃物。動火現(xiàn)埸的下水井、地漏必須有效封堵，泵溝應(yīng)建立水封，防止火星串入下水系統(tǒng)，引爆系統(tǒng)內(nèi)的可燃氣體。

5.3 動火期間距動火點30米內(nèi)嚴禁排放各類可燃氣體，15米內(nèi)嚴禁排放各類可燃液體，特別要嚴格禁止烴類物質(zhì)和輕質(zhì)油品的排放。氣瓶與動火點保持距離10米以上。在動火點周圍不得同時進行可燃溶劑清洗或進行刷漆、噴漆等施工作業(yè)，防止在動火點周圍形成爆炸性混合氣體。

 

6 結(jié)語

用火作業(yè)系指在具有火災(zāi)爆炸危險場所內(nèi)進行的施工過程，置換動火焊接作業(yè)和帶壓不置換動火焊接作業(yè)都是危險性作業(yè)，存在著較大的作業(yè)風(fēng)險，帶壓不置換動火焊接作業(yè)更是在充滿火災(zāi)、爆炸危險的環(huán)境下從事的高風(fēng)險作業(yè)。因此，在有條件的情況下，應(yīng)切實實行在生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)，凡是可動可不動的火一律不動，凡能拆除的設(shè)備管線應(yīng)拆除移至安全區(qū)域動火，減少帶壓不置換動火焊接作業(yè)。

對確需在生產(chǎn)、貯存、輸送可燃物料的容器、管道上直接動火，動火前必須進行充分的危害識別，采用科學(xué)的方法，制定并落實相應(yīng)切實可靠的安全技術(shù)與措施，加強動火現(xiàn)場監(jiān)控，這樣才能有效地防止焊接作業(yè)過程火災(zāi)、爆炸事故的發(fā)生，使動火焊接作業(yè)更好地服務(wù)于生產(chǎn)，確保生產(chǎn)安全、平穩(wěn)運行。