氣田壓力表安全事故原因分析
壓力表是安全防護(hù)的重要計(jì)量器具,在油氣田中有著廣泛應(yīng)用。本文根據(jù)某氣田發(fā)生的壓力表安全事故，對壓力表的性能、介質(zhì)組分、工況等方面 進(jìn)行分析,查找出安全事故關(guān)鍵原因：氯根含量高、礦化度高的水組分,在長時(shí)間的高溫高壓條件下，對彈簧管壁將造成嚴(yán)重的腐蝕。本文在壓力表選型、 規(guī)范安裝使用、管理制度等方面提出一些建議,特別是對于介質(zhì)腐蝕性較強(qiáng)，工況惡劣的情況,壓力表科學(xué)選型尤為重要。本文對油氣田等生產(chǎn)企業(yè)的壓力表選型、使用有一定指導(dǎo)意義。
0.前言
壓力表在各行各業(yè)的生產(chǎn)活動中得以廣泛用。壓力 表本身不存在任何危險(xiǎn),單作為安全附件之一的壓力表， 時(shí)刻守護(hù)著產(chǎn)品安全、人身安全、環(huán)境安全的大門。特別 是使用于易燃、易爆、有毒物質(zhì)的生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸?shù)任ｋU(xiǎn) 場所時(shí),壓力因素對預(yù)防災(zāi)難性事故的發(fā)生起關(guān)鍵作用， 對安全的貢獻(xiàn)不可小覷。壓力表作為油氣田最常見的計(jì) 量器具,對于油氣田的生產(chǎn)安全和人身安全有著極其重 要的作用。2015年，某氣田多次發(fā)生壓力表爆表，向外 呲氣的安全事故。由于外呲的為天然氣,對氣田安全生 產(chǎn)影響極大。事故發(fā)生后,氣田高度重視,對事故發(fā)生的 原因展開多方面的調(diào)查分析。
1.事故調(diào)查
1.1壓力表性能試驗(yàn)
對提供的三塊（0 ~ 16) MPa的壓力表，分別在壓力 表校驗(yàn)臺上,超壓10% ,持續(xù)2個(gè)小時(shí)，三塊壓力表不漏 油，無損壞。超壓試驗(yàn)后進(jìn)行示值誤差檢定，符合1.6 級,示值準(zhǔn)確。在壓力交變試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行性能測試2個(gè)小 時(shí),無損壞。之后在壓力表校驗(yàn)臺進(jìn)行示值誤差檢定,符 合1. 6級,示值準(zhǔn)確。
對損壞的兩塊壓力表進(jìn)行打壓試驗(yàn)，彈簧管漏油。 可以明顯看到彈簧管裂縫，見圖1中紅色標(biāo)志位置。其 中一塊壓力表游絲完好,一塊壓力表游絲損壞。
1.2水組分
氣田采氣井各個(gè)采樣點(diǎn)的水型分析結(jié)果簡要如下： (1)氯根含量均值為4775mg/L,采樣點(diǎn)中最大值將近 10000mg/L,可見氣田采氣井中氯根含量極高。（2)礦化度均值為7942mg/L,采樣點(diǎn)中最大值約為15000mg/L。其 中硫酸鈉型7個(gè),氯化鈣型9個(gè),氯化鎂型1個(gè)。綜合分析, 氣田采氣井水中氯根、鈣離子含量很高,礦化度很高。
1.3 工況
集氣站壓力表環(huán)境工況惡劣,均為高溫高壓,水溫為 50°C左右，壓力值16MPa以上，且壓力恒定。而僅采用 普通壓力表,安全隱患極大。
2.事故原因分析
彈簧管是壓力表的主要部件。彈簧管含銅量有區(qū) 別,含紫銅量多,則較軟,含黃銅量多,則較脆。彈簧管加 工冷拔加工過程中，夾具造成彈簧管表皮有輕微損傷，折 彎速度過快存在應(yīng)力集中現(xiàn)象,結(jié)構(gòu)相對薄弱。
彈性元件在使用中會產(chǎn)生機(jī)械疲勞、遭受介質(zhì)的腐 蝕。要視工況（介質(zhì)物理、化學(xué)特征及其環(huán)境）制定壓力表使用壽命、更換周期。對用于測量有腐蝕性介質(zhì)的儀 表,還要充分考慮介質(zhì)對彈性元件的腐蝕，壓縮使用壽 命、更換周期。對于介質(zhì)中含氯根較多的情況,應(yīng)根據(jù)實(shí) 際情況,選擇對應(yīng)的壓力表。
氯根是指在化合物中存在的一種離子，屬于第七主 族元素，最外層有七個(gè)電子，易得電子，有強(qiáng)氧化性。高 活性的氯化物離子可以使黑色金屬和有色金屬發(fā)生點(diǎn)腐 蝕,如不銹鋼、鋁、銅。如果水系統(tǒng)中有不銹鋼材料,水中 存有高濃度的氯根離子時(shí),將會造成不銹鋼的局部腐蝕， 嚴(yán)重的點(diǎn)腐蝕可造成設(shè)備穿孔。
一般自來水中氯根含量為20mg/L,根據(jù)水型分析， 氣田采氣井水的氯根含量均值為4775mg/L,氯根含量非 常之高,且礦化度極高。氯根含量高、礦化度高的水分, 在長時(shí)間的高溫高壓條件下,對彈簧管壁將造成嚴(yán)重的 腐蝕,這是彈簧管損壞的關(guān)鍵原因之一。
壓力表使用現(xiàn)場為露天環(huán)境，工況惡劣,長期處于恒 定高壓狀態(tài),對壓力表的性能要求很高。在冬季,室外溫 度長期處于-20°C以下,對彈簧管影響極大。壓力表在 長期惡劣環(huán)境條件下,容易在彈簧管結(jié)構(gòu)相對薄弱的地 方發(fā)生裂口，導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。
3.改進(jìn)措施
油氣田日常生產(chǎn)實(shí)行自動化管理，壓力表作為主要 的計(jì)量器具，用于安全防護(hù)、工業(yè)過程控制、監(jiān)測和監(jiān)視 壓力等方面,使用量很大。如何根據(jù)不同工況,選用合適 的壓力表,并建立壓力表安裝、使用、維護(hù)管理制度,保證 設(shè)備安全、生產(chǎn)安全、人身安全，是急需要解決的問題。 改進(jìn)措施如下：
3.1壓力表選型
根據(jù)實(shí)際工況和介質(zhì)情況,選擇適合的壓力表,是非 常重要的。本文中，氣田集氣站工況惡劣,水組分氯根含 量很高,應(yīng)選擇耐溫、耐氯的不銹鋼壓力表。腐蝕性介質(zhì)濃度較高時(shí),可選用特種不銹鋼隔膜壓力表,如隔膜材料 為蒙乃爾、鉭、哈氏合金等,但其使用成本較高。不考慮 實(shí)際工況而選擇普通壓力表，可能會導(dǎo)致重大安全事故。
3.2壓力表量程選擇
為了保證壓力表彈性元件能在彈性變形的安全范圍 內(nèi)可靠地工作,壓力表量程的選擇不僅要根據(jù)被測壓力 的大小,而且還應(yīng)考慮被測壓力變化的速度,其量程需留 有足夠的余地。量程選擇過高，則讀數(shù)誤差較大，不準(zhǔn) 確，量程選擇過低,則壓力表安全性下降,容易出現(xiàn)瞬間 壓力過大導(dǎo)致的壓力表損壞現(xiàn)象。因此，壓力表使用時(shí) 盡量選在滿量程的1/3至2/3處。
3.3 壓力表安裝使用
不正確的安裝使用壓力表,會導(dǎo)致壓力表結(jié)構(gòu)變形， 示值不準(zhǔn)等情況的發(fā)生。拆裝壓力表時(shí)應(yīng)用兩個(gè)扳手卡 緊絲扣拆卸安裝，不要用雙手扳表頭，避免把壓力表板 壞。安裝后應(yīng)緩慢開閥，避免瞬間壓力過大，引起指針不 歸零或彈簧管變形。
3.4 壓力表維護(hù)管理制度
壓力表是國家規(guī)定的強(qiáng)制檢定計(jì)量器具。油氣田應(yīng) 有健全完善的壓力表維護(hù)管理制度,從制度上保證壓力 表的使用、維護(hù)的規(guī)范合理。
