石油工业用加热炉安全规程.docx
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石油工业用加热炉安全规程
前言
本标准第5.2.1条、第7.2条、第7.3条、第7.7条、第7.10条、第7.11条、第8.2.10条、第9.2.2条、第9.4.5条、第9.6.2条、第10.10条的部分内容为推荐性的,其他条款均为强制性。
本标准按照GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分:
标准的结构和编写》给出的规则起草。
本标准代替SY0031-2004《石油工业用加热炉安全规程》。
本标准与SY0031-2004相比,除编辑性修改外,主要技术变化如下:
----增加了受压元件用钢材许用应力最小安全系数的规定(见5.1.4);
----增加了对在较高温度条件下长期使用的压力容器用碳素钢、碳锰钢和奥氏体型钢材的要求(见6.3和6.4);
----增加了用于焊接的受压元件用碳素钢和低合金钢C、P、S含量的要求(见6.5);
----增加了换热管应选用冷拔或冷轧钢管GB/T8163中的钢管不应用于换热管的要求等(见6.6);
----增加了受压元件用钢材的代用应事先取得原设计单位书面批准的要求(见6.10);
----增加了当被加热介质属于酸性介质时,如果实验数据或采取的抗酸性介质腐蚀措施不充分,则不宜采用管式加热炉的要求(见7.2);
----修改了需要进行焊接工艺评定的焊缝范围(见8.2.1.2004年版的8.2.1)
----增加了火筒、烟管、换热管系统和炉管系统的对接接头当采用脉冲反射法超声检测时应采用可记录的脉冲反射法超声检测的要求(见8.4.2);
----删除了火筒应制备产品焊接试板的规定(见2004年版的8.5.1和8.5.2);
----将换热管系统和炉管系统的水压试验压力系数由1.25倍修订为1.5倍,删除了炉管系统水压试验压力不应小于3.8MPa的规定:
将常压火筒式加热炉壳体盛水试漏修订为水压试验压力0.2MPa(见表2.2004年版的表2);
----增加了额定热负荷大于或等于630kW的水套炉至少应装设2个安全阔的规定;增加了相变加热炉设置爆破片的规定(见9.2.1);
----删除了玻璃管液位计相关条款的内容(见2004年版的9.4.3和9.4.4);
----增加了使用单位应掌握火筒、烟管、炉管、换热管的结垢情况,必要时应停炉进行清理的要求(见1.0.8);
----修改了加热炉的定期检验要求(见11章,2004年版的11章)。
本标准由石油工程建设专业标准化委员会提出并归口。
本标准起草单位:
大庆油田工程有限公司(原大庆油田建设设计研究院)。
本标准主要起草人:
罗星环、韦振光、靳国辉、王小林、杜树影、贾晶晶、李光荣。
本标准委托大庆油田工程有限公司负责解释。
本标准代替了SY00312004。
SY0031--2004的历次版本发布情况为:
--SYJ31--l988;
--SY0031—1995
石油工业用加热炉安全规程
------SY0031—2012
1范围
本标准规定了石油工业用加热炉的设计、制造、安装、使用、检验、改造和维修的基本安全要求。
本标准适用于陆上石油工业用火筒式加热炉和管式加热炉,以下简称加热炉。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注目期的引用文件,仅注目期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB150(所有部分)压力容器
GB3087低中压锅炉用无缝钢管
GB4053.1--4053.3固定式钢梯及平台安全要求
GB/T6479高压化肥设备用无缝钢管
GB/T8163输送流体用无缝钢管
GB/T21435相变加热炉
GB50058爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范
JB/T4730.1--4730.6承压设备无损检测
NB/T47003.1钢制焊接常压容器
NB/T47013.10承压设备无损检测
NB/T47014承压设备焊接工艺评定
NB/T47015压力容器焊接规程
NB/T47016承压设备产品焊接试件的力学性能检验
NB/T47018.147018.7承压设备用焊接材料订货技术条件
SY/T0538管式加热炉规范
SY/T0599天然气地面设施抗硫化物应力开裂和抗应力腐蚀开裂的金属材料要求
SY/T5262火筒式加热炉规范
TSGR0004固定式压力容器安全技术监察规程特种设备安全监察条例国务院令第549号
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件
3.1石油工业用加热炉heatrforpetroIeumindustry
油气田和长输管道用火焰加热原油、天然气、水及其混合物等介质的专用设备。
一般按结构形式分为火筒式加热炉和管式加热炉。
3.2火筒式加热炉firedtubeheater
石油工业生产中,在金属圆筒壳体内设置火筒传递热量的一种专用设备。
分为火筒式直加炉和火筒式间接加热炉。
3.3火筒式直接加热炉directfiredtubeheater
被加热介质在壳体内由火简直接加热的火筒式加热炉称为火筒式直接加热炉,简称火筒炉,(包括具有加热和其他功能的合一装置,下同)。
3.4火筒式间接加热炉indirectfiredtubeheater
被加热介质在壳体内的换热管(由铜管和管件组焊制成的传热元件)中,由壳体内的中间载热介质加热,而中间载热介质由火筒直接加热的火筒式加热炉,称为火筒式间接加热炉。
中间载热介质为水的火筒式间接加热炉简称水套炉,水套炉按其壳程压力又分为:
承压水套炉---壳程最高工作压力大于或等于0.lMPa(表压,不含液体静压力,下同)和常压水套炉---壳程最高工作压力小于O.lMPa。
主要靠中间介质不断蒸发、冷凝的气液两相循环,连续将热量传递给换热管内被加热介质的加热炉称相变加热炉。
中间介质为水的相变加热炉称为水介质相变加热炉。
3.5管式加热炉tubularheater
石油工业生产中,用火焰通过炉管直接加热炉管中的原油、天然气、水及其混合物等介质的专用设备。
3.6主要受压元件mainpresSurepart
火筒式加热炉主要受压元件指筒体、封头、火筒、烟管、烟管管板、换热管系统、设备法兰、M36以上(含M36)的设备主螺桂及公称直径大子或等于250mm的接管和管法兰;管式加热炉主要受压元件指炉管、弯头、管汇、转油线和炉管法兰。
4总则
4.1石油工业用加热炉是油、气生产和输送中广泛使用的专用设备。
根据《特种设备安全监察条例》(国务院令第549号〉的有关规定,为确保其安全经济运行,保障人身和国家财产安全,便于有关部门监督检查,特制定本标准。
4.2加热炉的设计、制造、安装、使用、检验、改造和维修应遵循本标准。
各级主管部门负责本标准的贯彻执行,各级安全监察部门负责监督检查。
4.3本标准是加热炉质量监督和安全监察的基本要求,有关加热炉的技术标准、管理制度等不应低于本标准的要求。
4.4采用新技术、新材料、新工艺与本标准不符的加热炉,相关单位应将有关的设计、研究、试验等依据、数据、结果及其检验检测报告等技术资料报相关主管部门,按相关安全技术规范的规定进行技术评审和审批,批准后方可进行试制和试用。
经至少1年的试用期,证明安全可靠并鉴定合格后,方可推广使用。
4.5加热沪的设计、制造、安装、使用、检验、改造和维修除遵循本标准外,还应符合国家颁布的有关法规、安全技术规范和强制性标准的规定。
5一般规定
5.1设计
5.1.1加热炉的设计应由持有"中华人民共和国特种设备设计许可证"压力容器相应资质且不低于D2级的单位承担。
加热炉的设计人员应具有相应的执业资格。
5.1.2加热炉的设计应符合安全可靠、技术先进、结构合理、经济效益好等要求。
5.1.3火筒式加热炉的设计应符合SY/T5262的规定:
管式加热炉的设计应符合SY/T0538的规定。
5.1.4加热炉受压元件用钢材许用应力的最小安全系数应符合表1的规定。
表1受压元件用钢材许用应力的最小安全系数
材料(钢板、钢管、锻件)
安全系数
室温下的抗拉强度Rm
设计温度下的屈服强度RL(RI.l)
设计温度下持久强度极限平均值:
tRh
设计温度下蜗变极限平均值(每1000h需变率为0.01%的)
碳素钢和低合金钢
nb≥2.1
nS≥1.5
nd≥1.5
Nn≥1.0
离合金钢
nb≥2.1
nS≥1.5
nd≥1.5
Nn≥1.0
根据设计使周年限选用1.0×100000h,1.5×100000h,2.O×100000h等持久强度极限值。
5.1.5设诈单位及其设计人员应对加热炉设计文件的正确性和完整性负责。
5.1.6加热炉的设计文件应至少包括如下内容:
a)设计基础数据。
b)强度计算书。
c)热力、流体动力及安全阔等工艺计算书。
d)总图及零部件图。
e)燃烧器等主要配件型式及参数。
f)安装使用技术说明书。
5.2制造
5.2.1加热炉的制造应由持有“中华人民共和国特种设备制造许可证”压力容器相应资质且不低于D2级的单位承担,其中管式加热炉和常压火筒式间接加热炉的制造,也可由具有锅炉C级以上(含C级)制造资质的单位承担。
5.2.2火筒式加热炉的制造应符合SY/T5262的规定,管式加热炉的制造应符合SY/T0538的规定,同时还应符合设计文件的要求。
5.2.3加热炉出厂时.应附有下列技术资料:
a)加热炉竣工图。
b)安全性能监督检验证书(常压加热炉除外)。
c)产品质量证明文件。
d)设计单位提供的加热沪设计文件。
e)安装和使用说明书。
f)燃烧器等主要配件型式及参数。
5.2.4加热炉应在明显位置装设金属铭牌,铭牌上应至少标明下列内容:
a)加热炉的型号、名称。
b)制造单位名称和制造许可证编号。
c)产品编号。
d)额定热负荷,kW。
e)被加热介质名称。
f)设计热效率,%。
g)设计压力(壳程,管程),MPa。
h)设计温度(材料),℃。
i)水压试验压力,MPa.
j)设备总质量,kg。
k)设备外形尺寸,mm。
1)制造年月。
m)出广检验单位或监检标记。
5.3安装
5.3.1加热炉的安装,应由具有相应制造资质或按相关安全技术规范取得相应安装资质的单位承担。
5.3.2加热炉安装前,安装单位应对加热炉进行质量检查,如发现有质量不合格或不能保证安装质量时,应报告使用单位或安全主管部门。
5.3.3加热炉安装前,安装单位应根据加热炉基础的施工验收规范,对加热炉的基础(包括其他预制构件)进行交接验收。
基础施工挚俭应将质量检查结操、测量语录及其他施工技术资料移交安装单位。
5.3.4加热炉安装后应进行下列工作,并做好记录。
a)检查加热炉安装是否符合设计文件要求.
b)全面检查加热炉的安装质量。
c)按第9章的规定检查全部安全附件。
d)按规定进行系统试压,并对各连接部位进行渗漏检查。
e)进行试运行和管式加热炉的烘炉。
5.3.5加热炉安装结束,使用单位应组织有关部门按5.3.4的要求对安装质量进行全面验收。
验收合格的加热炉方可投入使用。
5.3.6加热炉的基础施工和安装技术资料,在验收合格后应移交使用单位,由使用单位存入加热炉技术档案。
5.4改造和维修
5.4.1不能保证安全运行的加热炉应停止使用。
5.4.2加热炉的改造和维修,应由具有相应制造资质或相应改造维修资质的单位承担。
5.4.3加热炉改造和重大维修的设计,应由使用单位委托原设计单位或具有相应资质的设计单位。
注:
加热炉的改造是指改变主要受压元件的结构或改变加热炉运行参数、操作介质、用途或燃料科类等;加热炉的重大维修是指主要受压元件的更换、矫形、挖补以及对承压壳体、火筒、烟管“换热管系统及炉管系”统对接接头的补焊。
5.4.4加热炉的改造和重大维修应有设计图纸、材质质量证明文件、施工质量证明文件等技术资料。
竣工验收合格后,使用单位应将上述资料存入加热炉技术档案
5.4.5加热炉改造和维修时应符合下列规定:
a)不应在有压力或介质温度较高的情况下,对受压元件进行任何维修。
b)动火时,应遵守动火规定。
c)进入炉内维修前,应采取防火、防爆、防毒、防窒息等措施,并经安全部门审查批准后方可进入。
当炉内有人工作时,炉外应有专人监护。
d)当火筒、烟管、换热管系统和炉管系统进行改造或重大维修(焊补时焊补深度大于1/2厚度的)后,应按8-7进衍水压试验。
5.4.6加热炉改造和维修前、后,应按本标准有关条款进行检验,检验工作应由具有相应资质的单位承担,经检验合格的加热护方可投入使用。
6材料
6.1加热炉受压元件用金属材料应符合相相应的国家标准或行业标准的规定。
受压元件用钢应是氧气转炉或电炉冶炼的镇静钢。
6.2选择加热炉受压元件用钢时,应考虑其使用条件(如设计温度、设计压力、介质特性等)、材料的性能、制造工艺以及经济合理性。
6.3受压元件用碳素钢和碳锰钢在高于425℃条件下长期使用时,应考虑钢中碳化物相的石墨化倾向。
6.4受压元件用奥氏体型钢材的使用温度高于525℃肘,钢中含碳量应不小于O.04%。
6.5用于焊接的受压元件用碳素钢和低合金钢钢材,其化学成分应满足C≤25%,P≤O.035%,S≤O.035%的要求。
6.6火筒式加热炉火筒和烟管用钢管示不应低于GB3087中20无缝铜管的要求。
火筒式间接加热炉用换热管应选用冷拔或冷轧钢管,钢管尺寸精度应选用高级精度GB/T8163中的钢管不应用于换热管,设计压力大于或等于6.3MPa的换热管不应低于GB/T6479中20无缝钢管的要求。
6.7管式加热炉的炉管材料应根据管壁设计温度、设计压力和操作介质确定,并应考虑所选材料蠕变温度的影响。
6.8当被加热介质属于SY/T0599规定的酸姓介质时,炉管和换热管材料的确定还应符合SY/T0599的规定。
6.9加热炉受压元件用焊接材料应符合GB/T47018.1----47018.7的规定。
6.10加热炉的制造或现场组焊单位对受压元件用钢材的代用,应事先取得原设计单位的书面批准,并在竣工图上做出详细记录。
7结构
7.1加热炉的结构应方便操作、维护、清理和检查,并保证无损检测的实施。
应根据需要设置检查孔(包括人孔、手孔和洗炉孔等),其位置、数量和规格应满足维修、清理以及全面检验的需要。
7.2当被加热介质属于SY/T0599规定的酸性介质时,如果实验数据或采取的抗酸性介质腐蚀,措施不充分,则不宜采用管式加热炉。
7.3加热炉应设置泄爆装置。
泄爆装置排泄口不应正对着操作人员的操作方位和通道,且不应危及其他设备安全。
当炉膛分为几个隔室时,每个隔室均应设置泄爆装置。
对于烟囱能够起到泄爆作用的加热炉,可不设置泄爆装置。
7.4加热炉及其主要受压元件在运行时应能自由膨胀。
7.5火筒式间接加热炉壳程最低液位应比最高火界高175mm。
7.6加热炉燃烧器应与炉型相匹配,且燃料与燃烧器应相互适应。
燃烧器的设置应保证加热炉正常运行时,火焰不触及炉管和管架,不使火筒过烧。
7.7加热炉烟囱挡板的设置应方便调节,挡板的操作位置宜设在人员可操作处。
7.8加热炉梯子及操作平台的设置应符合GB4053.1--4053.3的规定。
7.9火筒式加热妒壳程应设置可靠的安全泄放装置。
7.10火筒式间接加热炉当管程设计压力大于6.3MPa或被加热介质属于SY/T0599规定的酸性介质时,换热管宜采用可抽出式结构。
7.1I被加热介质为易燃易爆介质的管式加热炉应在辐射段设置灭火管,且应保证在15min内至少可充满3倍炉膛体积。
灭火气体可采用氮气、蒸汽或其他灭火气体。
7.12立式圆筒形管式加热炉的底部支柱应采取必要的防火措施。
8焊接、检验和试验
8.1一般要求
8.1.1加热炉的焊接应由考核合格的焊工担任。
焊工考核应按有关安全技术规范的规定执行,取得资格证书的焊工方能在有效期内担任合格项目范圄内的焊接工作。
8.1.2加热炉的无损检测人员应按相关技术规范进行考核取得相应资格证书后,方能承担与资格证书的种类和技术等级相对应的无损检测工作。
8.1.3加热炉受压元件焊接接头的质量应进行以下方面的检查和试验:
a)外观检查。
b)无损检测。
c)力学性能试验。
d)金相检验。
e)水压试验。
8.1.4每台加热炉都应有产品质量证明文件。
内容除8.1.3规定的检查和试验内容外,需要时还应包括焊接接头焊后热处理方式、规范和焊接接头返修等内容。
8.1.5制造单位应将加热炉的焊接工艺评定刊报告或焊接工艺规程保存至该工艺失效为止,将焊接评定试样保存5年以上,将产品质量证明文件保存7年以上。
产品质量证明文件中的无损检测内容应包括无损检测记录和报告、射线底片,和超声检割数据等检测资料(含缺陷返修前后记录)。
8.2焊接和焊后热处理
8.2.1加热炉施焊前,制造单位应按NB/T47014的规定,对受压元件焊缝、与受压元件相焊的焊缝、熔人永久焊缝内的定位焊缝、受压元件母材,表面的堆焊与补焊,以及上述焊缝的返修焊缝进行焊接工艺评定,或者具有经过评定合格的焊接工艺规程支持。
8.2.加热炉的制造单位应按本单位经焊接工艺评定合格的焊接工艺施焊,并应符合设计文件的要求。
施焊时应做好焊接记录,并在受压元件焊缝附近的制定部位打上焊工代号钢印,或者在焊接记录(含焊缝布置图)中记录焊工代号,焊接记录列入产品质量证明文件。
8.2.3加热炉受压元件的焊接应符合NB/T47015的规定。
8.2.4加热炉制造过程中,当焊件环境温度低于0℃时,焊前应在施焊处100mm范围内预热到15℃。
以上方可施焊。
如出现下列任一情况且无有效防护措施时,禁止施焊。
a)焊条电弧焊时风速大于10m/s。
b)气体保护厚时风速大于2m/s。
c)相对湿度大于90%。
d)雨、雪环境。
e)焊件温度低于-20℃。
8.2.5加热炉元件不应强力组装焊接。
8.2.6锚铝钢材质的炉管之间、炉管与弯头之间的对接接头焊前应按SY/T0538的规定进行预热,
8.2.7管式加热炉炉管系统的焊接应采用多层多道的施焊方法。
锚铝钢炉管系统在焊接期间不应中断,否则应进行后热处理,且再次焊接前应确认无裂纹等缺陷后方可按原焊接工艺施焊。
8.2.8火筒、烟管、换热管系统及炉管系统的焊接接头应全焊透。
8.2.9焊接接头的返修应符舍下列要求:
a)分析接头中缺陷产生的原因,制定相应的返修方案,经焊接责任工程师批准后方可实施返修。
b)返楼时缺陷应彻底清除,返修后的部位应按原要求检测合格。
其中辖铝钢炉管系统的返修部位坯应增加磁粉或渗透检验。
c)焊后要求热处理的元件,应在热处理前返修,若在热处理后返修,返修后应重新进行热处理。
d)水压试验后进行返修的元件,如返修深度大于壁厚的一半,返修后应重新进行水压试验。
8.2.10同一部位的返修次数不宜超过2次。
超过2次的返修,应经制造单位技术总负责人批准,并应将返修次数、部位、返修后的无损检测结果和技术总负责人批准字样记入加热炉产品质量证明文件。
8.2.11锚铝钢炉管系统以及存在应力腐蚀倾向的炉管系统或换热管系统应按有关规定进行焊后热处理。
存在应力腐蚀倾向的炉管系统或换热管系统的热处理还应符合SY/T0599的规定。
8.3外观检查
加热炉本体受压元件的全部焊接接头均应做外观检查,并符合下列要求:
a)焊缝外形尺寸应符合设计文件和有关标准的规定。
b)焊接接头无表面裂纹、未焊透、未熔合、表面气孔、弧坑、未填满和肉眼可见的夹渣等缺陷。
c)焊缝与母材应圆滑过攘,且角焊缝外形应呈凹形。
d)火筒和烟营的焊缝表面、不锈钢和镇铝钢炉管系统的焊缝表面以及设计压力大于或等于9.8MPa的其他炉管系统和换热管系统的焊缝表面不应咬边。
其他焊缝表面的咬边深度不应大于O.5mm,咬边连续长度不应大于100mm,焊缝两侧咬边的总长度不应大于该条焊缝长度的10%;管子焊缝表面两侧咬边总长度不应大于管子周长的20%,且不应大于40mm。
8.4无损检测
8.4.1加热炉受压元件的焊接接头,应经外观检查合格后才能进行无损检测。
有延迟裂纹倾向的材料应至少在焊接完成24h后进行无损检测。
8.4.2加热炉主要受压元件的对接接头应采用射线检测或超声检测,其中超声检测包括脉冲反射法超声检测和衍射时差法超声检测。
火筒、烟管、换热管系统和炉管系统的对接接头当采用脉冲反射法超声检测时,应采用可记录的脉冲反射法超声检测。
8.4.3加热炉主要受压元件焊接接头的无损检测比例应符合下列规定,制造单位对未检测部分的焊接接头质量仍应负责。
a)火筒式加热炉火筒、烟管、换热管系统的对接接头:
100%射线检测或100%超声检测。
b)管式加热炉炉管系统的对接接头:
介质为水(包括含油污水)的应进行至少20%射线检测;介质为油、气或油气混合物的应进行100%射线检测或100%超声检测。
c)火筒式加热炉火筒和烟管穿封头处、火筒与烟管连接处,以及烟管与管板连接处的角接接头,应进行磁粉或渗透检测。
d)加热炉其他主要受压元件的对接接头:
局部射线检测或超声检测,检测长度不应小于各条焊接接头长度的20%,且不应小子250mm。
e)局部射线检测时,焊缝交叉部位及以下部位应全部检测,其检测长度可计入局部检测长度之内。
1)先拼板后成形凸形封头上的所有拼接接头;
2)凡被补强圈、支座、垫板、内件等覆盖的焊接接头。
3)对于满足GB150中不另行朴强的接管,自开孔中心为圆心,沿加热炉表面的最短长度等于开孔直径范围内的焊接接头。
f)常压水套炉壳体对接接头的元损检测按NB/T47003.1的规定执行。
8.4.4加热炉焊接接头的无损检测,除衍射时差法超声检测应符合NB/T47013.10外,其余应符合JB/T4730.1--4730.6的规定。
采用射线检测时,射钱检测技术等级不应低于AB级,全部射线检测的对接接头Ⅱ级合格,局部射线检测的对接接头Ⅱ级合格;采用脉冲反射器超声检测时,超声检测技术筹级不应低于B级,全部超声检测的、对接接头I级合格,局部超声检测的对接接头Ⅱ级合格;采用衍射时差法超声检测的焊接接头Ⅱ级合格;磁粉或渗透检测的焊接接头I级合格。
8.4.5经射线或超声检测发现的超标缺陷,应在缺陷彻底清除后进行补焊,并对该部位采用原检测方法重新检测,直至合格。
对于进行局部无损检测的焊接接头,若发现超标缺陷,应按下列规定执行:
a)除管子受压无件的对接接头外,应在缺陷两端的延伸部位增加检查长度,增加的长度不应少于该条焊缝长度的10%,且两侧均不小于250mm。
若仍有超标缺陷时,则应对该条焊接接头进行全部检测。
b)对管子受压元件的对接接头,应做双倍数目的补充检测、补充检测仍不合格时,应对该焊工焊接的所有对接接头进行全部检测。
8.4.6经磁粉或渗透检测发现的超标缺陷,应进行修磨及必要的补焊,并对该部位采用原检测方法重新检测,直至合格。
8.5试件与试样
8.5.
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