化工管道用流量計存在的問題與安裝使用建議
點擊次數：2589 發布時間：2021-01-03 08:50:56
摘要：化工行業管道輸送介質用流量計型式種類繁多，結構多樣。流量計（殼體）同樣承載著化工管道對輸送介質的作用，具有與壓力管道相同的潛在危險性和事故危害性。但對其相應的規范要求非常有限，制造標準不完善，在企業管理、產品設計、材料使用、制造工藝、檢驗檢測、安裝使用各個方面都沒有明確有效的規定，這使得整個流量計（殼體）制造行業都處于監管盲區的危險境地。文章對流量計（殼體）的制造監管、安裝、使用檢驗等方面提出了建議。
化工管道中使用的流量計具有壓力管道的特性，承受一定的壓力，介質具有易燃、有毒、有腐蝕性等特性，但長期以來，流量計作為一種計量器具，對其制造質量只關注了計量精度，對其本質安全缺乏相應的規定，造成安全狀況堪憂。因此，了解流量計在制造、安裝、使用等環節存在的問題，對規范其管理具有重要意義。
1 化工管道使用流量計情況
化工管道輸送介質成分多樣，特性復雜，對流量計的選型主要依據流量計性能要求、流體特性、安裝要求、環境條件以及價格等五個方面。化工管道上使用的流量計種類眾多，常見的有差壓式孔板、V錐流量計、超聲波流量計、質量流量計、熱式流量計、電磁流量計、渦街流量計、靶式流量計、渦輪流量計等，各種流量計具有其獨特的技術條件和使用環境要求，如孔板和V錐流量計雖應用廣泛但不適用于輸送對管道和元件存在磨損的介質；電磁流量計只適用于測量具備導電性液體的流量，而氣體、油類和絕大多數有機物液體不具導電性無法適用；流量計的選用受管道內介質流速的影響等。使用環境中的振動、高溫、腐蝕、電磁干擾等因素也影響著流量計的選型。目前化工管道上應用*多的是孔板流量計，屬于差壓式流量計的一種。孔板流量計具有結構牢固簡單、性能穩定可靠、使用壽命長、價格低廉等優點，其標準節流件經過國際標準組織的認可，無需校準，即可投用，被廣泛應用于化工管道。
2 化工管道在用流量計存在的問題
2.1 制造環節方面
2.1.1 制造標準不全
化工管道上的流量計作為計量器具同樣具有管道的全部或部分功能，但由于不在特種設備目錄中，長期制造質量未接受監管。作為計量器具，流量計制造企業須取得《計量器具型式批準**》和《制造計量器具許可證》方可進行制造，2017年《中華人民共和國計量法》修訂后，**取消了《制造計量器具許可證》，意味著制造企業只需取得型式批準**即可生產流量計，而型式試驗評價只涉及流量計的精確度要求，并無對產品的安全和可靠性有所要求。目前國內對流量計制造尤其是殼體制造的標準規范非常有限，流量計制造標準只有GB/T 2624.1~2624.4-2006《用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量》以及HG/T 20592-2009《鋼制管法蘭》中帶頸對焊鋼制孔板法蘭的專項要求。以上標準并不足以覆蓋整個流量計（殼體）制造過程中涉及的設計、材料、驗收、焊接、檢驗等方面的技術要求。
2.1.2 制造過程控制不足
對流量計制造行業而言，缺乏對應的標準體系建造規范將導致企業不論是在生產工藝上還是制度管理規定上都容易產生混亂狀態：制造企業在人員任命和資源條件管理上無法合理匹配各盡其才；在制造和檢驗工藝上是否合理編制也存在疑問；在殼體設計、材料選材上只能依據已有經驗或參照其它行業類似標準來進行；材料驗收、入庫和領用環節沒有合理可追溯的質量證明、驗收入庫、領用發放記錄程序等，致使流量計出現材料錯用問題；在殼體焊接過程中沒有具備資質的焊工施焊，沒有正確完善的焊接工藝支持，焊縫質量得不到保障，造成諸多焊接缺陷埋藏在產品中，存在嚴重的事故隱患；殼體產品的制造質量檢驗尤其是焊接的無損檢測是保障制造合格的*后一道關，但往往未進行無損檢測。由于監管和標準的不完善，部分責任心不強的企業在殼體制造過程中想方設法降低成本，簡化甚至忽略一些必須進行的檢驗檢測工作，不惜以犧牲產品質量為代價，埋下了嚴重的安全隱患。
2.2 安裝過程存在的問題
由于之前流量計（殼體）未被列入特種設備目錄，不屬于壓力管道元件，而流量計一般都在管道耐壓試驗結束后才安裝，這時化工管道的主體焊接已經完成，持證焊接人員已經撤離，這就出現一些計量器具包括流量計的安裝往往是用戶自理的，流量計殼體與管道的焊接未由具有相應焊接資質的焊工施焊，施焊過程沒有正確的焊接工藝，焊后未進行有效的無損檢測，焊縫中很可能遺留一些諸如未熔合、未焊透、裂紋、超標的圓形條形缺陷等嚴重缺陷。
2.3 進口流量計存在的問題
國內制造的流量計在測量精度、使用條件、使用壽命等方面相較于國外流量計存在一定差距，化工行業中大量的流量計是從國外進口的，尤其是一些工藝生產過程中較為重要的、介質危害性大、要求流量計使用安全可靠性高的以及涉及在科學研究、質量管理、經貿核算交接活動中要求測量精度高的情況下，往往選用國外制造的流量計，但國外的流量計的安全性能也難以保證。美國的AGA（美國氣體協會）和ASME（美國機械工程協會）從上世紀初就開始研究流量計，德國工業標準（DIN）和國際標準化組織（ISO）也在上世紀60-70年代制定了相應的標準，這些標準與國內標準一樣，主要關注流量計的計量精度，對流量計筒體的材質、焊接以及焊縫的質量要求等均未提出相應規定，進口流量計同樣存在安全隱患。
2.4 使用環境條件復雜
化工管道輸送介質復雜多樣，許多介質具有腐蝕性或易燃易爆等特性，流量計殼體的選材、焊接和檢驗至關重要。當殼體材料是碳鋼或低合金鋼時，如果介質中有堿液、硝酸鹽溶液、無水液氨、濕硫化氫或醋酸等成分，而殼體焊縫以及殼體與化工管道的連接焊縫往往存在焊接應力，這時容易產生應力腐蝕裂紋，該裂紋造成的破壞是脆性斷裂，危害極大；當介質含有氯離子、氯化物、蒸汽、濕硫化氫或堿液等，奧氏體不銹鋼材料的殼體如果存在焊接應力的焊縫，同樣也會形成應力腐蝕；當殼體材料是奧氏體不銹鋼時，制造或安裝焊接過程中焊接工藝實施不到位造成金屬組織局部過熱或冷卻速度緩慢，在敏化區間長時間停留，使得碳向奧氏體晶粒邊界擴散產生晶間偏析，在晶間形成碳化鉻的化合物，造成*鄰近的區域鉻貧化使得這些區域對腐蝕敏感，如果介質中含有磷酸、硫酸、鹽酸、硝酸鈣、硝酸銨、氫氧化鈉等時，容易產生晶間腐蝕裂紋。
3 孔板流量計的制造、安裝、使用建議
3.1 制造監管的建議
2019年6月1日，TSG07-2019《特種設備生產和充裝單位許可規則》開始實施，要求流量計的殼體的生產單位需要取得特種設備生產許可證，流量計的安全管理工作邁出了實質性一步。對于流量計殼體制造，管理部門應督促流量計制造單位應建立流量計制造管理體系，促使制造工藝的統一化和標準化，從設計、選材、用材、施焊、檢驗等方面做出規定。設計應充分考慮結構的受力情況、材料的工藝性能和使用性能以及制造、檢驗和使用的便利性和可行性，材料應符合制造標準并有準確的可追溯的質量證明文件，制造焊接應具有相應資質的焊接人員和正確的焊接工藝，要求對具有焊縫的殼體進行無損檢測以保證焊縫質量，必要時應對材料力學性能、防腐蝕性能、產品焊接性能進行試驗，增加熱處理工藝提高焊接質量。制造企業應保存且向用戶提供完整的合格證明、質量證明文件、制造記錄和檢驗檢測報告等產品信息，每臺流量計產品做到追本溯源有據可循。
3.2 安裝的建議
在安裝流量計前要確認制造企業是否具有《特種設備生產許可證》和《計量器具型式批準**》，提供的產品資料是否完整，產品合格**，結構的設計，使用的材料，制造工藝的規范性以及檢驗檢測等記錄證明和報告是否全面并具有可追溯性。選用的進口流量計制造單位也應取得《特種設備制造許可證》，安全性和型式試驗應不低于國內的安全性要求。安裝單位應具有相應的壓力管道的安裝資質，安裝焊接時應由相應資質的焊接人員按正確的焊接工藝施焊，焊接完成后對焊縫進行無損檢測，條件允許時可進行局部熱處理和耐壓試驗保證焊接質量。相應的焊接、熱處理、耐壓試驗等檢測記錄和報告也應保存歸檔。
3.3 使用檢驗的建議
使用單位采購負責人應加強對流量計制造單位合格供方評價，采購的流量計制造單位必須取得《特種設備生產許可證》，必要時對制造廠家進行實地考察，需采購質保書齊全的流量計。使用單位日常使用要有全面的流量計使用臺賬、定期的檢巡查記錄，如出現質量問題或安全隱患時應引起足夠重視并立即處理。定期維護和檢驗時要針對在用流量計殼體的結構特性和在使用環境下的薄弱位置合理選擇檢測方法，運用的無損檢測方法應盡量做到覆蓋全部檢測區域，防止缺陷被漏檢等，對相應的維護和檢測記錄報告保存歸檔。
4 結束語
流量計的安全問題由來已久，以TSG07-2019《特種設備生產和充裝單位許可規則》實施為開端，規范制造環節，加強在用流量計的管理，避免在用流量計發生事故，需要各方的共同努力。
化工管道中使用的流量計具有壓力管道的特性，承受一定的壓力，介質具有易燃、有毒、有腐蝕性等特性，但長期以來，流量計作為一種計量器具，對其制造質量只關注了計量精度，對其本質安全缺乏相應的規定，造成安全狀況堪憂。因此，了解流量計在制造、安裝、使用等環節存在的問題，對規范其管理具有重要意義。
1 化工管道使用流量計情況
化工管道輸送介質成分多樣，特性復雜，對流量計的選型主要依據流量計性能要求、流體特性、安裝要求、環境條件以及價格等五個方面。化工管道上使用的流量計種類眾多，常見的有差壓式孔板、V錐流量計、超聲波流量計、質量流量計、熱式流量計、電磁流量計、渦街流量計、靶式流量計、渦輪流量計等，各種流量計具有其獨特的技術條件和使用環境要求，如孔板和V錐流量計雖應用廣泛但不適用于輸送對管道和元件存在磨損的介質；電磁流量計只適用于測量具備導電性液體的流量，而氣體、油類和絕大多數有機物液體不具導電性無法適用；流量計的選用受管道內介質流速的影響等。使用環境中的振動、高溫、腐蝕、電磁干擾等因素也影響著流量計的選型。目前化工管道上應用*多的是孔板流量計，屬于差壓式流量計的一種。孔板流量計具有結構牢固簡單、性能穩定可靠、使用壽命長、價格低廉等優點，其標準節流件經過國際標準組織的認可，無需校準，即可投用，被廣泛應用于化工管道。
2 化工管道在用流量計存在的問題
2.1 制造環節方面
2.1.1 制造標準不全
化工管道上的流量計作為計量器具同樣具有管道的全部或部分功能，但由于不在特種設備目錄中，長期制造質量未接受監管。作為計量器具，流量計制造企業須取得《計量器具型式批準**》和《制造計量器具許可證》方可進行制造，2017年《中華人民共和國計量法》修訂后，**取消了《制造計量器具許可證》，意味著制造企業只需取得型式批準**即可生產流量計，而型式試驗評價只涉及流量計的精確度要求，并無對產品的安全和可靠性有所要求。目前國內對流量計制造尤其是殼體制造的標準規范非常有限，流量計制造標準只有GB/T 2624.1~2624.4-2006《用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量》以及HG/T 20592-2009《鋼制管法蘭》中帶頸對焊鋼制孔板法蘭的專項要求。以上標準并不足以覆蓋整個流量計（殼體）制造過程中涉及的設計、材料、驗收、焊接、檢驗等方面的技術要求。
2.1.2 制造過程控制不足
對流量計制造行業而言，缺乏對應的標準體系建造規范將導致企業不論是在生產工藝上還是制度管理規定上都容易產生混亂狀態：制造企業在人員任命和資源條件管理上無法合理匹配各盡其才；在制造和檢驗工藝上是否合理編制也存在疑問；在殼體設計、材料選材上只能依據已有經驗或參照其它行業類似標準來進行；材料驗收、入庫和領用環節沒有合理可追溯的質量證明、驗收入庫、領用發放記錄程序等，致使流量計出現材料錯用問題；在殼體焊接過程中沒有具備資質的焊工施焊，沒有正確完善的焊接工藝支持，焊縫質量得不到保障，造成諸多焊接缺陷埋藏在產品中，存在嚴重的事故隱患；殼體產品的制造質量檢驗尤其是焊接的無損檢測是保障制造合格的*后一道關，但往往未進行無損檢測。由于監管和標準的不完善，部分責任心不強的企業在殼體制造過程中想方設法降低成本，簡化甚至忽略一些必須進行的檢驗檢測工作，不惜以犧牲產品質量為代價，埋下了嚴重的安全隱患。
2.2 安裝過程存在的問題
由于之前流量計（殼體）未被列入特種設備目錄，不屬于壓力管道元件，而流量計一般都在管道耐壓試驗結束后才安裝，這時化工管道的主體焊接已經完成，持證焊接人員已經撤離，這就出現一些計量器具包括流量計的安裝往往是用戶自理的，流量計殼體與管道的焊接未由具有相應焊接資質的焊工施焊，施焊過程沒有正確的焊接工藝，焊后未進行有效的無損檢測，焊縫中很可能遺留一些諸如未熔合、未焊透、裂紋、超標的圓形條形缺陷等嚴重缺陷。
2.3 進口流量計存在的問題
國內制造的流量計在測量精度、使用條件、使用壽命等方面相較于國外流量計存在一定差距，化工行業中大量的流量計是從國外進口的，尤其是一些工藝生產過程中較為重要的、介質危害性大、要求流量計使用安全可靠性高的以及涉及在科學研究、質量管理、經貿核算交接活動中要求測量精度高的情況下，往往選用國外制造的流量計，但國外的流量計的安全性能也難以保證。美國的AGA（美國氣體協會）和ASME（美國機械工程協會）從上世紀初就開始研究流量計，德國工業標準（DIN）和國際標準化組織（ISO）也在上世紀60-70年代制定了相應的標準，這些標準與國內標準一樣，主要關注流量計的計量精度，對流量計筒體的材質、焊接以及焊縫的質量要求等均未提出相應規定，進口流量計同樣存在安全隱患。
2.4 使用環境條件復雜
化工管道輸送介質復雜多樣，許多介質具有腐蝕性或易燃易爆等特性，流量計殼體的選材、焊接和檢驗至關重要。當殼體材料是碳鋼或低合金鋼時，如果介質中有堿液、硝酸鹽溶液、無水液氨、濕硫化氫或醋酸等成分，而殼體焊縫以及殼體與化工管道的連接焊縫往往存在焊接應力，這時容易產生應力腐蝕裂紋，該裂紋造成的破壞是脆性斷裂，危害極大；當介質含有氯離子、氯化物、蒸汽、濕硫化氫或堿液等，奧氏體不銹鋼材料的殼體如果存在焊接應力的焊縫，同樣也會形成應力腐蝕；當殼體材料是奧氏體不銹鋼時，制造或安裝焊接過程中焊接工藝實施不到位造成金屬組織局部過熱或冷卻速度緩慢，在敏化區間長時間停留，使得碳向奧氏體晶粒邊界擴散產生晶間偏析，在晶間形成碳化鉻的化合物，造成*鄰近的區域鉻貧化使得這些區域對腐蝕敏感，如果介質中含有磷酸、硫酸、鹽酸、硝酸鈣、硝酸銨、氫氧化鈉等時，容易產生晶間腐蝕裂紋。
3 孔板流量計的制造、安裝、使用建議
3.1 制造監管的建議
2019年6月1日，TSG07-2019《特種設備生產和充裝單位許可規則》開始實施，要求流量計的殼體的生產單位需要取得特種設備生產許可證，流量計的安全管理工作邁出了實質性一步。對于流量計殼體制造，管理部門應督促流量計制造單位應建立流量計制造管理體系，促使制造工藝的統一化和標準化，從設計、選材、用材、施焊、檢驗等方面做出規定。設計應充分考慮結構的受力情況、材料的工藝性能和使用性能以及制造、檢驗和使用的便利性和可行性，材料應符合制造標準并有準確的可追溯的質量證明文件，制造焊接應具有相應資質的焊接人員和正確的焊接工藝，要求對具有焊縫的殼體進行無損檢測以保證焊縫質量，必要時應對材料力學性能、防腐蝕性能、產品焊接性能進行試驗，增加熱處理工藝提高焊接質量。制造企業應保存且向用戶提供完整的合格證明、質量證明文件、制造記錄和檢驗檢測報告等產品信息，每臺流量計產品做到追本溯源有據可循。
3.2 安裝的建議
在安裝流量計前要確認制造企業是否具有《特種設備生產許可證》和《計量器具型式批準**》，提供的產品資料是否完整，產品合格**，結構的設計，使用的材料，制造工藝的規范性以及檢驗檢測等記錄證明和報告是否全面并具有可追溯性。選用的進口流量計制造單位也應取得《特種設備制造許可證》，安全性和型式試驗應不低于國內的安全性要求。安裝單位應具有相應的壓力管道的安裝資質，安裝焊接時應由相應資質的焊接人員按正確的焊接工藝施焊，焊接完成后對焊縫進行無損檢測，條件允許時可進行局部熱處理和耐壓試驗保證焊接質量。相應的焊接、熱處理、耐壓試驗等檢測記錄和報告也應保存歸檔。
3.3 使用檢驗的建議
使用單位采購負責人應加強對流量計制造單位合格供方評價，采購的流量計制造單位必須取得《特種設備生產許可證》，必要時對制造廠家進行實地考察，需采購質保書齊全的流量計。使用單位日常使用要有全面的流量計使用臺賬、定期的檢巡查記錄，如出現質量問題或安全隱患時應引起足夠重視并立即處理。定期維護和檢驗時要針對在用流量計殼體的結構特性和在使用環境下的薄弱位置合理選擇檢測方法，運用的無損檢測方法應盡量做到覆蓋全部檢測區域，防止缺陷被漏檢等，對相應的維護和檢測記錄報告保存歸檔。
4 結束語
流量計的安全問題由來已久，以TSG07-2019《特種設備生產和充裝單位許可規則》實施為開端，規范制造環節，加強在用流量計的管理，避免在用流量計發生事故，需要各方的共同努力。