煤化工氧氣管道安裝質(zhì)量控制淺析

何銳鋒

神華寧夏煤業(yè)集團煤炭化學工業(yè)公司工程管理部，寧夏 銀川 750411

近年來，在蓬勃發(fā)展的煤化工項目中，4500m3/h、9000m3/h等大型空氣分離裝置得到了應用。其作用是為煤粉或水煤漿氣化裝置（氣化爐）提供氧氣、氮氣。而氧氣由于能支持燃燒，金屬在純氧中燃燒非常劇烈，可以產(chǎn)生很高的溫度，具有瞬間的爆燃性，氧氣管道的燃燒爆炸在國內(nèi)煤化工項目上有過報道。為此，氧氣的特殊性質(zhì)決定了氧氣管道安裝要有較高的質(zhì)量和潔凈度。

1 煤化工氧氣管道安裝所執(zhí)行的主要施工規(guī)范

GB50235-97《工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范》；

SH3501-2002《石油化工有毒、可燃介質(zhì)管道工程施工及驗收規(guī)范》；

GB50236-98《現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》；

SJT 31450-94《氧氣輸送管道完好要求和檢查評定方法》。

由于國標比行業(yè)標準嚴格，具體到某一個項目，選用國標還是行業(yè)規(guī)范應在施工藍圖上予以明確，如果藍圖沒有明確，原則上應執(zhí)行較為嚴格的行業(yè)標準。

2 氧氣管道材料的質(zhì)量控制

氧氣管道的材料包括管道組成件（管子、閥門、管件、法蘭、補償器、安全保護裝置）和管道支撐件（固定支架、活動支架、彈簧支吊架）。

管道材質(zhì)根據(jù)其壓力和工況的不同，可以選用碳鋼、不銹鋼（304、316L）、黃銅等材質(zhì)，由于流速快而容易產(chǎn)生碰撞產(chǎn)生火花的原因，根據(jù)某甲醇廠氧氣管道放空系統(tǒng)反復燃爆和成功改造經(jīng)驗，設計流速大于7m/s的閥門閥芯的材質(zhì)原則上應該選用蒙乃爾，安裝前的設計審圖時應予以高度重視。

在管道材料進場后，首先要對材質(zhì)進行認真的復查檢驗和確認。根據(jù)GB50235、SH3501的規(guī)定，管道組成件應具有當?shù)刭|(zhì)量技術(shù)監(jiān)督行政部門頒發(fā)的《壓力管道元件制造單位安全注冊證書》。管道組成件必須具有質(zhì)量證明書或合格證，無質(zhì)量證明書或合格證的或管子鋼的牌號爐罐號批號交貨狀態(tài)與質(zhì)量證明文件不符該批管子不得使用。

質(zhì)量證明書審查的內(nèi)容至少應包括供貨狀態(tài)、力學性能、化學成分、合金鋼鍛件的金相分析結(jié)果、熱處理結(jié)果及焊縫無損檢測報告。

材料報驗時若對證明書中的特性數(shù)據(jù)有異議，應由監(jiān)理工程師監(jiān)督取樣進行必要的分析檢驗。

管道組成件應分區(qū)存放。不銹鋼與非合金鋼、低合金鋼管道組成件不得接觸。

氧氣管道的閥門的材質(zhì)檢驗、壓力試驗均應按規(guī)范的有關(guān)條款進行。以上材料和部件均應報驗監(jiān)理審查合格后才能允許用于工程。

3 管道預制與安裝的質(zhì)量控制

1）氧氣管道安裝前，承包商應在質(zhì)量計劃中明確A（業(yè)主、監(jiān)理、承包商三方聯(lián)合檢查確認）、B（監(jiān)理、承包商雙方檢查確認）、C（承包商自檢確認）三級質(zhì)量控制點并報監(jiān)理批準。監(jiān)理公司在《管道安裝監(jiān)理細則》中也應對質(zhì)量控制的每一個細節(jié)做出計劃和安排。質(zhì)量控制點的設置要科學合理，質(zhì)量控制點至少應包括圖紙會審、技術(shù)交底、方案審批、材料驗收、坡口制備、組對檢查、點固焊、正式施焊、外觀檢查、無損檢測、熱處理、硬度檢測、壓力試驗、氣密試驗、清洗吹掃等主要工序。對于個別B級控制點當認為特別重要時應升級為A級控制點。

2）管道預制加工應按現(xiàn)場審查確認的設計單線圖進行，預制長度測量時應留出現(xiàn)場組焊的調(diào)節(jié)裕量。

3）管道預制及安裝過程中的每一道工序，均應核對管子進行標記，并做好標記的移植，以便實現(xiàn)可追溯性。不銹鋼管道采用等離子切割加工，必須使用專用砂輪片進行打磨，不得使用鋼印作標記。

4）坡口加工及現(xiàn)場一次儀表口的加工應對毛刺、鐵銷等雜物進行嚴格控制和清理，防止掉入管內(nèi)造成氧氣流速較快時產(chǎn)生火花及靜電引起爆燃。這一點在某項目上曾經(jīng)造成半年的停車改造和返工，應引起業(yè)主及監(jiān)理公司的高度重視。

5）管道組對時，要嚴格控制錯變量，確實錯不開的情況下應將臺階讓在外壁，保證內(nèi)壁光滑氧氣在流動時暢通減小摩擦和靜電。

6）工藝配管時采用氬弧焊打底手工焊蓋面，壁厚10mm以內(nèi)的管道最好采用全氬弧焊，氧氣管道焊接不得單獨只使用手工電弧焊，以免反面成型不好而形成未焊透、未熔合、尤其是要嚴格控制反面尖角焊瘤的形成，留下隱患、在氧氣高速流動時產(chǎn)生火花和燃爆。

7）設計圖紙審查時應注意必須選用成品三通，絕對不得使用焊制三通和挖眼三通。以便增加光滑度減少內(nèi)壁的摩擦和靜電的發(fā)生。

8）管道安裝時，應檢查法蘭密封面及墊片，不得有影響密封性能的劃痕、銹斑等缺陷存在。法蘭環(huán)槽密封面與金屬環(huán)墊應作接觸線檢查。當金屬環(huán)墊在密封面上轉(zhuǎn)動45°后，檢查接觸線不得有間斷現(xiàn)象。

9）管道安裝時，應同時進行支、吊架的固定和調(diào)整工作。支、吊架位置應正確，安裝應牢固，管子和支承面接觸應良好。

4 管道焊接的質(zhì)量控制

氧氣管道在安裝質(zhì)量控制，除了對原材料進行嚴格驗收確認外，焊接管理首當其沖。所以，對焊接人員的資質(zhì)、焊接的可追溯性、焊后檢驗、質(zhì)量監(jiān)督等各個環(huán)節(jié)均應進行嚴格把關(guān)。

4.1 焊接人員資質(zhì)管理

根據(jù)實踐經(jīng)驗，所有焊工除了按《鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試與管理規(guī)則》的要求經(jīng)過考試合格持證上崗外，進入工地后由監(jiān)理和業(yè)主進行現(xiàn)場考試取得本工地的上崗資格，才能允許進行氧氣管道的正式焊接操作。

4.2 焊前準備

根據(jù)施工圖和焊接工藝評定編制作業(yè)指導書，對入場的焊條、焊絲的檢查驗收嚴格按規(guī)范執(zhí)行。焊條應按指導書和廠家使用說明書要求進行嚴格的烘干、發(fā)放、回收，并應有臺賬。檢查焊機的完好性能、根據(jù)指導書調(diào)整電流電壓。焊材和焊工報驗監(jiān)理審查合格。

4.3 焊接要求

1）對于焊接環(huán)境（環(huán)境溫度、風速、濕度、雨雪天氣）的要求，按作業(yè)指導書的相關(guān)條款進行現(xiàn)場實際測量記錄，凡是不符合要求的在措施未得到落實之前一律禁止施焊。

2）深度預制，凡是能夠采用轉(zhuǎn)動口的絕不采用固定口，高空組對焊接的焊口其質(zhì)量遠不如在地面完成的焊口質(zhì)量高。

3）焊縫布置應按圖紙及規(guī)范要求、倆焊縫之間的間距不得小于規(guī)定值，否則要獲得批準，不得在焊縫上開孔。

4.4 焊前預熱及焊后熱處理

管道焊前預熱及層間溫度的保持應按焊接指導書的規(guī)定進行。中斷焊接后需要繼續(xù)焊接時，應重新預熱。管道焊接接頭的熱處理，應在焊后及時進行。熱處理溫度、升溫降溫速度、恒溫時間等參數(shù)應嚴格執(zhí)行指導書的規(guī)定，不得隨意改變，并及時做好記錄。易產(chǎn)生延遲裂紋的焊接接頭，焊接時要嚴格保持層間溫度，焊后應立即均勻加熱至300～350℃保溫緩冷，并及時進行熱處理。

4.5 焊接的可追溯性管理

1）在實踐中，管道技術(shù)人員應根據(jù)預制安裝的實際情況繪制施工單線圖，氧氣管道單線圖是整個管道焊接情況的綜合顯示，它主要包括以下內(nèi)容：管線號、材料規(guī)格、牌號、焊縫編號、焊接方法、接頭形式、焊工代號、焊縫補焊位置、固定口位置、轉(zhuǎn)動口位置、固定支架位置、活動支架位置、探傷比例、返修口德位置等，單線圖為軸測圖，能明確表示管道走向，往往在實踐中技術(shù)人員對此做的不到位，資料與施工進度不同步，不能確保能夠達到追溯目的。

2）焊縫返修本來是正常發(fā)生的，但是規(guī)范有不超過倆次的特殊規(guī)定，有些技術(shù)人員在碰到第三次返修時，為了回避制定返修方案、報總工程師批準等特別規(guī)定而將這一過程不予記錄，雖然第三次返修經(jīng)過無損檢測合格，顯示合格率較高，但是失去了今后真正提高焊接一次合格率的機會，因為沒有將記錄返修次數(shù)的原始資料保存下來，也就不能針對其原因采取糾正措施；同時，如果返修次數(shù)超過倆次，對焊接接頭的性能將不可避免地產(chǎn)生影響，從而為管道今后的安全運行留下隱患，所以，記錄返修過程的原始資料對今后監(jiān)督管道的運行顯得尤為重要。

3）氧氣管道焊接記錄是驗證焊接工藝正確性及焊工是否按工藝要求進行施焊的重要依據(jù)，所以，必須要求施焊過程中對同一規(guī)格、采用同種焊接方法的焊接參數(shù)進行認真記錄，這其中焊接人員充當著旁站監(jiān)理的角色，必須全過程進行跟蹤不得有半點馬虎。

5 質(zhì)量檢驗

焊接質(zhì)量檢驗是確保管道安裝質(zhì)量的重要措施，必須予以高度重視。

1）外觀檢查

焊接完畢后，對焊縫必須逐個進行外觀檢查，用焊縫尺和放大鏡檢查焊縫的寬度、余高、錯邊不應超過允許值，氣孔、咬肉、夾渣、未焊透等缺陷應及時予以處理。應及時將焊縫表面的熔渣及附近的飛濺物清理干凈。

2）內(nèi)窺儀檢查

根據(jù)我們的經(jīng)驗，氧氣管道在每段成型后，用爬行式內(nèi)窺鏡檢查焊縫反面成型情況，其效果很好，可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的毛刺、焊瘤、雜物等缺陷，而且可以拍照，精確定位便于返修和處理。

3）無損檢測

（1）根據(jù)設計文件及規(guī)范要求，射線透照質(zhì)量等級要求不得低于AB級。射線檢測百分率和合格等級參照《鋼制壓力容器》GB 150-1998和《現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》GB 50236-1998第11.3.5.7款與第11.3.5.8款以及《工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范》GB 50235-1997第7.4.3條來確定。凡是按比例進行無損檢測的焊口應由監(jiān)理工程師隨機抽樣，不得提前準備部分焊口專門用來進行RT照相。對于返修焊口的管理應該引起高度關(guān)注，應安排同一焊工應用同一焊接工藝進行返修施焊。對于角焊縫的檢查應選用UT、PT、MT等方法，決不能因為難度大而不予檢測，尤其是儀表管咀的凸臺焊口應引起高度重視。

（2）實際施工過程中，預制的焊縫屬于轉(zhuǎn)動口，其質(zhì)量容易保證，無損檢測一次合格率很高。而固定口由于安裝位置的限制，比如架設高度過高、操作空間太小安放探傷機的難度也較大、對焦比較困難，所以這部分焊縫是質(zhì)量管理的難點和重點，必須進行跟蹤監(jiān)督?jīng)Q不能掉以輕心。

6 氧氣管道系統(tǒng)試驗

1）管道系統(tǒng)強度試壓前，應由施工單位、建設/監(jiān)理單位和有關(guān)部門聯(lián)合檢查，按SH3501《石油化工有毒、可燃介質(zhì)管道工程施工及驗收規(guī)范》的相關(guān)條的規(guī)定確認其必備的條件，條件不具備或者試壓方案沒有批準之前嚴禁試壓。

2）管道系統(tǒng)進行壓力試驗的項目及試驗壓力值、升壓速度、保壓時間、檢查項目、合格標準等應按設計文件規(guī)定執(zhí)行，并做好記錄經(jīng)過監(jiān)理確認。當條件限制應用氣壓試驗代替水壓試驗時應符合SH3501《石油化工有毒、可燃介質(zhì)管道工程施工及驗收規(guī)范》相應條款的規(guī)定高度重視方案審批及安全技術(shù)交底工作。強度試驗合格后才能進行嚴密性試驗，不允許以嚴密性試驗代替強度試驗。

7 清潔度要求及系統(tǒng)吹掃

7.1 脫脂劑清潔度控制

氧氣管道除了在安裝過程中的每一個環(huán)節(jié)注意檢查和確認清潔度外，投用前必須全面進行脫脂處理，脫脂時其泵站及臨時配置的管線其安裝焊接的清潔度也應引起高度重視，往往因為臨時管道的配置不注意其清潔度而導致氧氣管道在管道沿線彎頭處及氣化爐的噴嘴附近集聚許多渣子不便發(fā)現(xiàn)而導致事故發(fā)生。

7.2 管道清洗和吹掃

管道檢查驗收合格后應該進行清洗和吹掃，吹掃時對儀表閥門要進行特殊保護或拆除用假件代替。吹掃的壓力不得高于設計壓力，吹掃流速不小于20m/s，在出口設置白色靶片進行檢查，以每平方厘米少于3點細小粉塵顆粒為合格標準。

8 靜電接地的質(zhì)量控制

氧氣管道所有閥門、法蘭之間均應采用金屬線或者銅辮子進行跨接，并測量其接地電阻不應大于規(guī)定值。管道與設備連接跨接后，利用設備底座的扁鋼或銅包鋼與大地接地網(wǎng)進行可靠接地并測量電阻合格，這一點也是施工中容易忽視的地方。

9 施工驗收的質(zhì)量控制

分為過程驗收和竣工驗收兩個部分：

1）過程驗收：施工過程中，承包商應嚴格按照施工圖和相應規(guī)范落實“三檢”制度，承包商檢查合格后，報監(jiān)理進行驗收確認，做好各項施工質(zhì)量記錄和隱蔽記錄，認真做好單位工程、分部工程、分項工程的質(zhì)量檢驗評定，嚴格工序質(zhì)量控制和關(guān)鍵工序的過程控制，真正做到上道工序不合格不得進行下道工序的施工。

2）竣工驗收：管道竣工驗收時隨著單位工程驗收一起進行的，在單位工程質(zhì)量評定結(jié)束，“三查四定”問題處理基本完成，辦理中間交接手續(xù)后，由監(jiān)理公司組織進行竣工驗收，驗收分為資料和實體質(zhì)量兩個部分，按程序驗收結(jié)束、監(jiān)理公司出具質(zhì)量報告，質(zhì)量監(jiān)督站出具質(zhì)量認證報告后即可辦理竣工驗收的各項手續(xù)，形成最終驗收報告。

工程驗收合格，承包商與監(jiān)理單位應對下列技術(shù)文件資料共同檢查確認，無誤后向建設單位提交：管道組成件原材料及焊接材料的產(chǎn)品質(zhì)量證明文件、單線圖、無損檢測報告、靜電接地測試記錄、壓力試驗泄漏性試驗記錄、吹掃記錄、隱蔽工程記錄、爆破片安全液封阻火器等安全裝置的安裝記錄、安全閥試驗調(diào)試記錄、管道竣工圖等。

10 結(jié)論

氧氣管道的安裝屬于壓力管道安裝范疇，只要嚴格執(zhí)行國家和行業(yè)標準規(guī)范，在施工方案編制、監(jiān)理細則編制時密切注意氧氣高速流動具有靜電和燃爆的特點，采取必要的、特殊的工序管理措施，承包商質(zhì)量體系運轉(zhuǎn)正常，監(jiān)理精心監(jiān)督，每道工序進行嚴格的質(zhì)量控制就可以收到良好效果。