事故管道更换为20#钢是如何“过五关斩六将”

报道称，从事故发生的根本原因，或者说造成事故的根本原因来看，在项目建设过程中，根据建设单位的建议，建设单位决定将事故管道更换为20#钢无需改变设计。 而不锈钢，在监理、竣工验收和监理检验过程中均未发现事故管道材质与设计不符，导致管道耐介质腐蚀能力降低。

事故发生管道流经的介质为酸洗、碱洗后的反应流出物，对酸、碱有腐蚀性。 316不锈钢（0Cr17Ni12Mo2）由于其成分中添加了Mo元素，具有很强的耐腐蚀性，可以在恶劣的条件下使用； 而20#钢则不怕强硫酸、稀硫酸，不耐盐酸、硝酸、磷酸等，有防腐性能，在碱液中浸泡一段时间会发生碱脆化。很久。

事故的发生再次提醒人们，改变生产设备材质，尤其是酸碱环境下的压力管道材质，存在极高的风险。 按理说，这样的改变所带来的风险是不可接受的。 那么问题来了，事故管道是如何更换为20#钢并最终成功“到达”装置的呢？ 为了更好地分析事故管道换料的不规范情况，现根据事故调查报告对换料流程进行梳理。

初步设计：事故管道为烷基化装置水洗槽进口管道，涉及浓酸、稀酸和碱性环境。 原管道设计规格为D168x7mm（D为管道外径），设计压力2.19MPa，工作压力0.73MPa，设计温度80℃，工作温度48℃，设计材质为316奥氏体不锈钢（0Cr17Ni12Mo2）。

变更原因：增加聚结器并改变水洗槽尺寸。 根据生产工艺的需要，应在出水水洗槽内安装聚结器，以保证水洗槽烃相出口的残留（游离）水量

事件管道发生变化。 由于水洗槽尺寸的变化，水洗槽的直径变粗了（D273x7mm），所以原来预制的316奥氏体不锈钢管（D168x7mm）无法满足安装需要，但需要花费一定的时间。长时间订购合格的管材。 为了赶工期，浩业化工现场负责人同意了中化十四建建设负责人在没有进行任何设计变更的情况下更换管道材质的建议，擅自决定更换水洗搅拌机的反手阀与水洗搅拌机。 副线阀门至洗涤槽段（长约11.2米）管道材质由316奥氏体不锈钢改为20#钢。 也就是下图所示的深色管道部分。

简单总结一下：项目建设过程中，由于增设聚结器的工艺变更，对水洗槽设备进行了变更。 水洗槽的尺寸变大，管道的直径也相应变粗。 原来预制的316不锈钢管不能满足要求。 在建设单位的建议下，建设单位决定在不改变设计的情况下，将事故管道的316不锈钢更换为20#钢，导致管道的耐介质腐蚀能力降低。 而且，在后续的工程监理、竣工验收和监理检查过程中，未发现事故管道材质与设计不符。 这是造成这起事故的最根本原因。

历史上，因设备和管道材质变化而引起的设备故障事故时有发生。

事故一：唐山市煤焦化工有限公司“2·23”爆燃事故

2021年2月23日，唐山某煤焦化工有限公司10万吨/年甲醇装置甲醇合成反应器出口管法兰焊缝断裂，合成产品（约80℃、5MPa）压力下，氢气约占70%）泄漏引起爆炸，造成两人死亡。

根本原因分析：

一是装备制造缺陷。 甲醇水冷却器进水管连接法兰设计采用304不锈钢材质，但实际设备制造材质为16锰钢。 当环境温度低于100℃且合成气中含有水蒸气时，形成弱酸性环境，对16锰钢法兰造成腐蚀，法兰壁厚由18mm减至3mm。 在4.2MPa的工作压力下，整个法兰焊接接头断裂。 泄漏的合成气喷出后与空气形成爆炸性混合物。 与管道的摩擦产生静电火花并引发爆燃。

二是建设单位未严格履行职责。 设计院提出饮水机进出水管两个连接法兰材质应为304不锈钢并将设计图纸交给公司后，公司没有将图纸交给施工单位，监理单位和设备供应单位，导致甲醇水冷却器法兰仍按原设计的16锰钢材质安装。

三是组织竣工验收时，未对是否符合设计要求进行审查。

事故二：“12·18”如皋市某化工企业中毒事故

2018年12月18日，如皋市某化工公司十七厂上半部氟胞嘧啶合成车间氟化氢冷凝回收站R-05冷却釜及外循环冷却器因冷脆性发生爆裂设备超压，导致液氮、氟化氢泄漏，造成3人中毒死亡、1人受伤。

根本原因分析：

首先，氟化氢冷却釜和冷却器壳程的材质原设计为S30408不锈钢（06Cr19Ni10），可以满足液氮深冷冷却的要求。 公司擅自改为碳钢Q235B（热轧钢板不是低温钢）。 氮因快速冷却和淬火而变脆。

二是冷却釜利用原来的氟化氢蒸馏釜进行重复利用。 冷却釜原设计采用S30408不锈钢材质，重复使用的蒸馏釜材质为碳钢Q235B搪玻璃。 由于氟化氢与搪玻璃发生反应，腐蚀冷却釜内筒，导致其强度下降。

三是在生产调试和运行过程中，由于液氮尾气出口阀门关闭，导致设备夹套和壳程压力升高。 在淬火、内筒腐蚀和压力的共同作用下，冷却釜夹套和冷却器壳程发生破碎爆炸，冷却釜内筒底部出现裂纹。 冷却釜、冷却器管程及夹套内液态氟化氢、壳程内液氮泄漏。

四是特种设备检验检测机构未按照规范进行检验。 在检查搪玻璃水壶时，流程不严谨，审核控制不严格。

事故三：“12·9”连云港某生物科技公司重大爆炸事故

2017年12月9日，连云港某生物科技公司间二氯苯装置发生爆炸，造成10人死亡、1人轻伤，直接经济损失4875万元。

根本原因分析：

一是废气处理系统改造中擅自使用塑料管道。 由于脱水釜、保温釜、高位罐的尾气直接排入大气，2017年4月至5月，公司对脱水釜、保温釜、高位罐的直接废气进行了改造。级水箱。 用真空泵抽气并用活性炭吸附。 排放。 排气管应该是碳钢管，实际使用的是PP塑料管。

二是改造后的废气处理系统在三级碱吸收前擅自接入原氯化水洗废气处理系统。 中间只安装了一个管道隔膜阀。 在使用过程中，原来的两个独立的废气处理系统实际上连接成一个系统。

三、氯化水洗尾气处理系统产生的氮氧化物（夹带硫酸）进入1#保温釜，与釜内物料发生化学反应。 紧急泄压、泄压时，因与PP塑料管摩擦产生静电火花，引起材料燃烧。 遇到燃烧的火源时会大量喷出并爆炸。

这三起因设备材质变化引发的典型事故与盘锦浩业化工“1·15”事故的共同点是企业相关人员缺乏风险意识。 当设备制造发生改变或使用旧设备时，设计单位就会受到影响。 提出的设计要求被忽视，但少数人凭经验、“拍脑袋”随意更换设备和管道的材料，却没有分析材料更换后的潜在风险。

此外，笔者对几起典型事故的根源进行了分析，发现虽然对于公司来说，部分材料选型没有发生变化，但从整个行业的角度来看，材料发生了变化，风险加大了。

例如：某多晶硅公司冷加氢合成系统静态混合器至四氯化硅蒸发器的进料压力管（管材为20#钢，管径为DN300，设计压力为3.3MPa）泄漏。 该管道输送的介质为氢气和四氯化硅，是一种高压且有氢气存在的易燃、易爆、有腐蚀性的气液两相混合物。 业界大多使用耐氢腐蚀的不锈钢，但企业实际上使用的是20#钢制成。

又如：某煤化工企业合成车间甲醇回收装置合成气管道弯头腐蚀变薄、爆裂。 这导致工业上本来应该使用的耐氢腐蚀不锈钢改为碳钢。

盘锦浩业化工“1·15”事故发生后，应急管理部印发了《危化企业带“病”装置、设备运行安全专项整治工作方案》，其中包括“设备、阀门、管道”没有按照设计进行选择和选择。” “未办理变更手续，继续作业”被列为“病态”作业场景之一。笔者认为，对于个别事故企业来说，随意变更设备材料已不再是偶然现象。特别是诸如废气处理系统改造中碳钢管道改为塑料管道的现象较为普遍，造成设备故障事故每年都会发生，因此，为了有效预防和控制设备、阀门、管道材质的随意改变，为了更好地防治设备、阀门、管道带“病”运行，笔者认为，如果企业迫不得已对设备、阀门、管道的设计选型、选材进行改变，建议：您至少执行以下变更程序并做好设备完整性管理。

一

正确识别重大变更范围

根据《化工过程安全管理导则》（AQ/T 3034-2022）给出的定义，变更是指企业内与化工过程相关的任何改造、退役、拆除或者非类似更换，以及经审查发生变化，调整管理方式和人员情况。 也就是说，材料的任何变化都应纳入变更范围，包括材料制造、加工、热处理的变化、设备结构和类型的变化等。

一般来说，企业更容易识别的材料变化可能是从不锈钢变为碳钢，或者从碳钢变为非金属材料。 但如果是从耐低温钢改为普通碳钢、从耐氢钢改为普通碳钢、或者从增强聚丙烯改为聚丙烯，这种变化从现场很难识别，也不一定会产生问题。为企业。 的关注。

另外，不同的材料供应商或设备供应商对材料的冶炼加工、设备的制造和热处理的方法不同，会导致材料的成分、杂质、晶相等不同，从而对产品的性能产生较大的影响。材料的机械、耐腐蚀性等性能。 大的变化也应该被纳入。 设备结构和类型的变化也会带来不可预测的风险。 还有相应的设备和管道所涉及的介质和工艺条件发生变化，也会对材料产生巨大的影响。

一般来说，重大变更的范围没有绝对的定义。 企业应关注变更是否可能带来潜在风险。

二

注重评估重大变更风险

需要认真分析和识别设备、阀门、管道的设计选型和材质变化所带来的风险，特别是涉及腐蚀性介质（如硫化氢、氯化氢、硫酸、氟化氢等）的压力管道。对于有毒介质（如氯、氟等）的设备管道、涉及易燃易爆介质的设备管道、涉及含氯离子环境的设备管道等材质变化必须进行充分评估。 需要评估材质变更可能无法满足原设计功能要求、不能承受系统压力和温度的风险、不能满足工艺操作的风险、不能满足介质腐蚀和磨损的风险、不能满足介质腐蚀和磨损的风险等风险。满足防火、防爆、消防风险。 静电等风险

特别是对于弯头、法兰、管道缩径等特殊零件，必须充分评估因冲刷而引起的局部减薄、腐蚀加剧等风险。 第三次事故废气改造过程中设备、管道材料的随机变化，成为材料变化的重灾区。 笔者在很多企业都可以发现这一点，需要企业特别关注。

上述可能存在的风险往往是在检查中发现的。 例如：邵武市某化工公司精炼釜的醋酸乙酯输送管道和尾气管道均采用碳钢管道设计，现场采用非金属管道，未考虑静电风险。 湖北云梦县某化工公司甲磺酰氯装置的氯气、氮气、二甲基二硫管道均采用PP材质，与设计要求的不锈钢、碳钢不符。 未考虑PP管道在氯环境中的加速老化和失效。 的风险.

甲磺酰氯装置内管道采用PP材质

三

评估材料变更的适用性

更换材料时，不能一味考虑投资成本，用低价材料替代性能好的高价材料。 但事实上，除了特殊情况，很多企业在更换材料时更多的是考虑投资成本。 但在一些特定的环境下，材料的选择不能只考虑高价材料。 不锈钢和钛被公认为耐强腐蚀的材料，但它们并不能在所有环境下使用。 如果变革过程中选择不当，就会产生风险。

例如：某公司的物料精炼泵原来是氟塑料磁力泵。 为了提高运行安全性，更换为屏蔽泵结构。 设备选型中，隔离套材质为哈氏合金，端面件及叶轮材质为316L。 但由于泵内介质在50℃以上对316L材质有腐蚀性，使用7天后，设备内部隔离套焊缝腐蚀，导致设备故障停机。

另一家公司购买了新的液氯储罐，并引入了一些干燥氯气进行气密性测试。 通入氯气后，发现磁力液位计下部逐渐变红。 经过拆解检查，发现浮子是钛材质的，钛与氯会发生剧烈反应。 这是因为采购部门没有确认液位计部件的使用场合和材质，没有向供应商提供详细的使用数据，也没有严格控制后期验收流程。

四

根据设备设施安全生产信息评估变更风险

设备设施安全生产信息是设备、管道、阀门等一切设备设施变更的依据，包括材料、设备的冶炼、加工、热处理、力学性能、腐蚀性能等相关信息设计、结构、型号等信息，设备的制造、安装等信息，设备的所有安全附件等信息，设备使用过程中的维护、保养、检查、检验、试验等信息，作为材料供应商或设备供应商，以及材料应用现场涉及的工艺条件、各种化学品、运行指标等相关信息。 简而言之，相关信息和技术资料包括图纸、试验记录、检查和维护记录、缺陷和处理记录、操作规程、技术和安全状况分析等。图纸还包括设备装配图、备件图、电气和管道图等。道路系统图、仪表控制图等都是需要保存的重要设备设施生产安全信息。 企业必须对设备、管道、阀门等设备设施建立完整的安全生产信息档案，根据设备设施的安全生产信息评估更换材料、改变设计可能产生的风险。

五

加强设备完整性管理

设备完整性管理包括设备设计、采购、制造、安装质量控制、运行维护、检验检测、预防性维护、缺陷管理、泄漏管理等全生命周期管理。

设计单位必须根据风险评估结果，进行本质安全设计，合理选择设备、管道的材料和设备规格。 关键设备应留有足够的安全余量，为装置的长期运行提供基本保障。

企业应明确采购及验收标准，选择合格供应商。 对关键设备或有特殊质量要求的设备，应当派代表现场监督制造质量； 设备入库验收时，应确保符合采购计划和设计要求； 特别设备、材料入库后，贮存条件应符合要求。 设备应按照设计标准和制造商提供的安装说明书正确安装，并进行初次检查、检查和试验，形成报告并保存。 设备安装、检验、检验和试验过程及人员资质应符合法律法规的要求。

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