浙江至德鋼業(yè)有限公司針對(duì)不銹鋼焊接鋼管在進(jìn)行靜水壓崩面密封試驗(yàn)時(shí)發(fā)生密封圈爆裂的可能性大，危害后果嚴(yán)重的現(xiàn)狀，分析了導(dǎo)致端面密封圈爆裂的多種原因，提出了通過保證密封圈質(zhì)量．改善密封效果、液只；致字控鑰系統(tǒng)程序保護(hù)、安裝防護(hù)罩等措施．降低密封圈爆裂、崩飛|#故的發(fā)生頻率及危，吝后果．確保不銹鋼焊接鋼管靜水壓試驗(yàn)工藝安全。不銹鋼焊接鋼管作為主要的長距離高壓輸油、輸氣管線管，其口徑大，承斥能力強(qiáng)，焊縫焊接質(zhì)量要求高。靜水壓密封試驗(yàn)是不銹鋼焊接鋼管經(jīng)成型、焊接、擴(kuò)徑工藝后一道重要工序，其關(guān)鍵設(shè)備是水壓試驗(yàn)機(jī)，通過向鋼管內(nèi)注水、加壓、保壓等過程來檢測(cè)不銹鋼焊接鋼管在規(guī)定的試驗(yàn)壓力下焊縫是否存在泄漏或滲漏現(xiàn)象，鋼管是否出現(xiàn)變形和破裂。良好的端部密封是鋼管進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)的先決條件，目前鋼管靜水壓試驗(yàn)端部密封主要有端面密封和徑向密封兩種形式，根據(jù)API 5L標(biāo)準(zhǔn)、DNV標(biāo)準(zhǔn)、GBtT 9711.1、、CBff 9711.2等不同標(biāo)準(zhǔn)及合同要求，不同口徑、壁厚、鋼級(jí)的UOE焊管需要在不同的測(cè)試壓力下進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)，X70、X80鋼級(jí)的不同規(guī)格的不銹鋼焊接鋼管靜水壓試驗(yàn)測(cè)試壓力一般設(shè)定在20MPA左右，采用端面密封圈密封。

一、密封圈爆裂事故后果

  靜水壓試驗(yàn)增壓和保壓過程中，相對(duì)徑向密封，端面密封圈發(fā)生爆裂的可能性較大，一旦密封隧爆裂，碎片獲得瞬間沖量而產(chǎn)生較大動(dòng)能，危害性極大。據(jù)調(diào)查，國內(nèi)外不銹鋼焊管廠家均發(fā)生過鋼管水壓試驗(yàn)密封圈爆裂、崩飛的事故，密封圈碎片擊穿屋頂、打碎玻璃、擊中設(shè)備，在沒有遇到阻擋物的情況下，碎片將飛散到相當(dāng)遠(yuǎn)的區(qū)域，在此區(qū)域的工作人員存在人身傷亡的風(fēng)險(xiǎn)不銹鋼焊接鋼管生產(chǎn)效率高，靜水壓試驗(yàn)頻繁，測(cè)試壓力高，密封圈承受的壓強(qiáng)大，受力面積大，端面密封要求高。相對(duì)無縫鋼管及ERW焊管。UOE焊管在進(jìn)行靜水壓端面密封試驗(yàn)時(shí)發(fā)生密封圈爆裂的可能性更大，危害后果更嚴(yán)重，必須對(duì)端面密封圈爆裂原因進(jìn)行分析并采取有效措施預(yù)防事故的發(fā)生，確保工藝安全。

二、端面密封圈爆裂

  1. 不銹鋼焊接鋼管靜水壓端面密封試驗(yàn)過程

  密封圈端面密封如圖所示。通過橫移輥道和升降托輥鋼管被送至試壓中心，排氣小車前進(jìn)，根據(jù)測(cè)長所得數(shù)據(jù)小車到達(dá)極限位置后，插銷缸伸出，排氣小車停止前進(jìn)。排氣頭前進(jìn)，鋼管進(jìn)入充水頭密封工具前，開始減速，到達(dá)位置后，排氣頭停止前進(jìn)。管子從排氣頭沿軸向推行的同時(shí)，充水頭側(cè)可移動(dòng)的工具固定裝置由液壓缸將充水頭向前推進(jìn)，從而保證兩側(cè)管端與密封圈緊靠密封。試壓時(shí)，必須保證密封圈與管端接觸緊密，保證接觸位置合理，防止密封圈受力不均或被管端局部壓潰產(chǎn)生撕裂、碎片崩飛。密封圈壓板僅起到定位、固定密封圈的作用，密封圈爆裂產(chǎn)生的沖擊力足以崩斷壓板螺栓導(dǎo)致壓板脫落，碎片飛散。

  2. 密封圈爆裂原因分析

    a. 密封圈有質(zhì)量缺陷

     不銹鋼焊接鋼管口徑大、具有一定壁厚、靜水壓試驗(yàn)測(cè)試壓力高、充水多，端面密封網(wǎng)的質(zhì)量缺陷可能導(dǎo)致試壓時(shí)密封圈的爆裂。首先，在試壓時(shí)，端面密封圈將承受端面高壓水壓力、來自內(nèi)圈的徑向高壓水壓力以及鋼管端面的擠壓力，如果密封圈在材質(zhì)上的抗擠壓、抗拉仲、抗剪切性能不夠高，必然發(fā)生爆裂；其次，密封圈具有—定的使用壽命，多次使用后各項(xiàng)力學(xué)性能會(huì)產(chǎn)生衰減，存放、搬運(yùn)等過程中也可能對(duì)密封網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，水壓時(shí)，鋼管管端直接接觸密封嘲，端部的毛刺、飛邊會(huì)劃傷密封圈，同時(shí)在密封圈上產(chǎn)生壓痕。

    b. 密封圈結(jié)構(gòu)、尺寸不合理

    密封圈結(jié)構(gòu)、尺寸不合理可能間接導(dǎo)致試壓時(shí)密封圈的爆裂。不同規(guī)格的鋼管口徑不一樣，對(duì)應(yīng)使用的端面密封圈的外徑和內(nèi)徑也不一樣，對(duì)于某一口徑的鋼管來說，如果工藝上配備的端面密封圈內(nèi)圈半徑過大，則直接導(dǎo)致密封圈內(nèi)圈邊緣與管端距離過小，試壓時(shí)鋼管受力后發(fā)生稍微偏心移動(dòng)，管端即滑出內(nèi)圈邊緣，導(dǎo)致密封板受力不均或密封圈內(nèi)圈邊緣被局部壓潰，進(jìn)而密封圈爆袋。

    c. 試壓前鋼管對(duì)中不夠精確

    電氣控制系統(tǒng)故障引起對(duì)中裝置組數(shù)及基位不當(dāng)，電氣控制誤差，鋼管對(duì)中中心位置與密封板圓心不重合．鋼管直度不夠，沖水頭的外徑偏大且受“鼻子一位置影響鋼管無法達(dá)到中心位置等都可導(dǎo)致鋼管對(duì)中不夠精確，打壓過程中發(fā)生進(jìn)一步偏心，最后可導(dǎo)致密封板爆裂、碎片飛出傷人及毀壞設(shè)備。

   d. 水壓機(jī)HNC(液壓數(shù)字控制系統(tǒng))故障

   水壓機(jī)HNC直接控制著增壓缸控制閥、支撐缸控制閥、充水頭壓力變送器、排氣頭壓力變送器、卸荷控制蒯等液壓元件及管路。增只；缸控制閥閥芯動(dòng)作不正常或不動(dòng)作可能造成增壓過快、過慢、無法增壓或增壓停不下來；泄荷控制閥泄露導(dǎo)致壓力建立不起來或突然卸壓，損壞元件、設(shè)備；壓力變送器短路、斷路、老化或受到電磁干擾，將失去功能，檢測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)不符；支撐缸控制閥閥芯異常動(dòng)作，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致高壓水突然釋放或油壓力過高，造成鋼管變形，元件損壞。以上由于電氣、液壓控制系統(tǒng)故障引起的試壓曲線異常、增壓過程中壓力變化過快、保壓過程中壓力不穩(wěn)定、壓力峰值高于設(shè)定值等壓力異常狀況，可能導(dǎo)致鋼管、密封圈的擾動(dòng)及管端接觸的錯(cuò)位，進(jìn)而導(dǎo)致密封圈的撕裂、碎片崩飛。

三、安全預(yù)防對(duì)策

 1. 保證試壓密封圈質(zhì)量

  必須保證密封圈各項(xiàng)力學(xué)性能滿足試壓強(qiáng)度要求，供應(yīng)商應(yīng)對(duì)每—批次的密封板出具檢驗(yàn)合格證明，生產(chǎn)方應(yīng)按照一定的探傷方式和生產(chǎn)要求明確驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，并按照這一標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每一批次的密封圈進(jìn)行抽檢，同時(shí)建立相關(guān)的定量標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)定密封圈壓痕達(dá)到什么程度應(yīng)該重新修磨，試壓次數(shù)多少次后或修磨量達(dá)到什么程度后應(yīng)該報(bào)廢。

 2. 保證鋼管管靖與端面密封圈密封效果良好

  首先，要避免管端飛邊毛刺和尖棱劃傷密封圈，試壓前對(duì)管端異常狀況進(jìn)行清除、修磨；其次，針對(duì)某些規(guī)格的鋼管與密封圈同心度不高或密封圈內(nèi)圈邊緣與管端距離過小的情況，可要求對(duì)這些規(guī)格的鋼管用記號(hào)筆在充水側(cè)及排水側(cè)密封圈上畫出與密封圈內(nèi)圓同心的同心圓，確保水壓時(shí)管料與所畫的同心圓重合，并要求作業(yè)人員在每根管料水壓前進(jìn)行檢查確認(rèn)。可對(duì)水壓機(jī)設(shè)備本體進(jìn)行改造，在不影響正常充、排水的前提下，縮小充水、排水頭，縮小密封圈內(nèi)孔尺寸，增加密封圈內(nèi)圈與管端的距離，同時(shí)需對(duì)水壓機(jī)的端面密封工具進(jìn)行相應(yīng)加工，以適應(yīng)修改過的密封圈。

 3. 水壓機(jī)HNC(液壓數(shù)字控制系統(tǒng))程序保護(hù)

  液壓控制系統(tǒng)中的各類閥門應(yīng)定期進(jìn)行校驗(yàn)。自動(dòng)控制程序中設(shè)定保護(hù)，液位開關(guān)故障或壓力變送器故障造成壓力檢測(cè)值與實(shí)際值偏差過大，需立刻停止所有水泵，中止水壓試驗(yàn)；控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)中應(yīng)有保護(hù)回路，保證在失電狀況下卸荷閥緩慢打開，而不會(huì)突然卸壓；程序中設(shè)置監(jiān)控功能，當(dāng)發(fā)現(xiàn)增壓缸控制閥的輸入和輸出不一致時(shí)停止試壓過程，同時(shí)通過液壓系統(tǒng)中安全溢流閥，限制高壓；程序中對(duì)水壓力和平衡力實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控和比較，發(fā)現(xiàn)不平衡時(shí)立即停止試壓、關(guān)泵并通過緊急程序控制水壓和油壓同步卸荷。

 4. 設(shè)備特定部位和水壓試驗(yàn)區(qū)域安裝防護(hù)罩

  為防止密封圈爆裂后飛敏，可在密封圈外鬧的工具固定裝置上安裝防護(hù)罩。靜水壓區(qū)域應(yīng)該設(shè)置防護(hù)墻。不銹鋼焊接鋼管水壓區(qū)域一般比較大，且鋼管需要進(jìn)出工位，在水壓區(qū)域與走道或者有人員活動(dòng)的區(qū)域之間，如果防護(hù)墻沒有完全達(dá)到防護(hù)效果，應(yīng)該加裝擋板。同時(shí)在水壓區(qū)域內(nèi)要對(duì)液壓閥臺(tái)及重要設(shè)備用鋼板進(jìn)行遮擋，功止密封圈碎片擊中設(shè)備。

 5. 其它防護(hù)

  靜水壓試驗(yàn)區(qū)域應(yīng)有醒目的警示標(biāo)志，試壓時(shí)應(yīng)有聲光報(bào)警信號(hào)提醒周圍作業(yè)人員，水壓區(qū)域設(shè)置連鎖門，一旦有人進(jìn)入該區(qū)域，水壓試驗(yàn)自動(dòng)停止。

六、結(jié)束語

  不銹鋼焊接鋼管靜水壓試驗(yàn)端面密封圈爆裂的原因是多方面的，密封圈爆裂后飛散的碎片對(duì)人的傷害和設(shè)備的毀壞是嚴(yán)重的，通過保證密封圈質(zhì)量、改善密封效果、程序控制靜水壓力狀況等本質(zhì)安全措施有效減低了密封圈爆裂發(fā)生的概率，防護(hù)墻、防護(hù)罩以及其他的安全管理措施能降低密封圈爆裂后事故的嚴(yán)重程度。不銹鋼焊接鋼管靜水壓試驗(yàn)端面密封圈爆裂安全預(yù)防對(duì)策是必要的，是可行的，也是有效的。