EO/EG裝置氧氣管道清潔與脫脂施工及管理

蔣旺(中石化上海工程有限公司，上海 200120)

0 引言

目前，世界上的E0/EG裝置普遍采用氧氣氧化法[1]。氧氣屬乙類火災(zāi)危險(xiǎn)物質(zhì)，與可燃性氣體按照一定比例混合后很容易發(fā)生爆炸。經(jīng)壓縮后，在輸送過程中如有氧化鐵屑或小粒然燒物(如：煤粉、炭?；蛴袡C(jī)纖維材料)存在，隨著氣流運(yùn)動(dòng)與管壁或機(jī)體發(fā)生摩擦或撞擊會(huì)產(chǎn)生大量熱量，會(huì)導(dǎo)致管道燃燒，因此對(duì)氧氣管道的安裝要求較高[2]。EO/EG裝置中所使用的氧氣一般為高壓氧氣(體積分?jǐn)?shù)＞99.8%)，在管道輸送的過程中，要盡量避免安全事故的發(fā)生。一旦發(fā)生事故，將可能直接導(dǎo)致著火甚至爆炸，危害極大。安全事故究其發(fā)生的原因，從根本上說：一是設(shè)計(jì)上的失誤；二是施工質(zhì)量的欠缺[3]。

在設(shè)計(jì)和施工過程中加強(qiáng)對(duì)氧氣管道的質(zhì)量管控，盡可能的在源頭上和過程中對(duì)氧氣管道的質(zhì)量做到保證，使氧氣管道安全事故在設(shè)計(jì)和施工階段就降到最低。

氧氣管道脫脂的目的就是防止氧氣與殘留在管道中的油脂、雜質(zhì)等發(fā)生反應(yīng)，化學(xué)清洗作為一種比較常見的脫脂工藝，以保證管道的質(zhì)量。本文主要闡述氧氣管道施工階段管理工作，通過強(qiáng)化管道清潔及脫脂保證氧氣管道施工質(zhì)量。

1 氧氣管道施工

EO/EG裝置中引起氧氣管道安全事故的原因較多，包括高、低壓段間的閥門迅速開啟，管道內(nèi)部不清潔，氧氣管道內(nèi)部脫脂處理不完善，氧氣管道周圍熱環(huán)境對(duì)氧氣管道本身的加熱作用以及防雷靜電接地設(shè)置不合理[4]等。氧氣管道內(nèi)的不清潔、脫脂不完善是發(fā)生氧氣管道安全問題最為常見的因素。

氧氣管道施工由于氧氣介質(zhì)的特殊性，需要符合各類施工驗(yàn)收規(guī)范要求，完成較為復(fù)雜精細(xì)的預(yù)備工作，包括編制專項(xiàng)施工方案、材料檢查和保護(hù)等以便全方位地控制氧氣管道的質(zhì)量，達(dá)到氧氣管道清潔度要求、滿足降低氧氣管道安全事故的目的。

編制專項(xiàng)施工方案，明確氧氣管道施工技術(shù)要求及驗(yàn)收方案，氧氣管道從材料進(jìn)廠驗(yàn)收、焊接后質(zhì)量外觀檢查、安裝前內(nèi)潔度檢查、試壓吹掃、泄漏性試驗(yàn)等工序必須由總包、監(jiān)理、分部確認(rèn)，車間參與見證，并進(jìn)行記錄留檔。

1.1 管道預(yù)處理

本裝置氧氣管線分布在00裝置界區(qū)及01反應(yīng)和吸收單元，具體流程為從界區(qū)進(jìn)入主管廊，連接至01區(qū)分支管廊，先送入氧氣過濾器(SR-101)，再接入氧氣混合器(MI-001)，本裝置氧氣管道所用管材都應(yīng)在制造廠脫脂后再運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)。

氧氣管道需從源頭上保證管道和管件的清潔，其施工階段宜選擇在項(xiàng)目施工后期，這個(gè)時(shí)期已完成地面硬化工作，現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵較少。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)收到的氧氣管道材料進(jìn)行驗(yàn)收，要求管道管材管件不得有裂紋、縮孔、夾渣、重皮等缺陷，彎頭、大小頭內(nèi)壁應(yīng)平滑、無銳邊、毛刺及焊瘤。并且，所有到貨的材料均應(yīng)可靠的密閉保存，有相應(yīng)的遮蔽，與地面有效隔離，避免外界環(huán)境雨水、揚(yáng)塵等對(duì)管道造成污染。施工、預(yù)制場(chǎng)地采取專區(qū)施工，統(tǒng)一管理，施工全過程中需做好管口封堵。管內(nèi)放置器材、殘留雜質(zhì)都需要規(guī)避，氧氣管道的清潔貫穿整個(gè)施工過程，每一道施工工序前都需要復(fù)查，工序后都需要驗(yàn)收。

實(shí)際生產(chǎn)過程中氧氣介質(zhì)在管內(nèi)流動(dòng)，管內(nèi)壁的雜質(zhì)會(huì)影響脫脂的效果，更嚴(yán)重的會(huì)在介質(zhì)流動(dòng)過程中摩擦生熱，引起事故。管道施工前必須將管道內(nèi)表面的雜物進(jìn)一步的處理干凈，完成管道內(nèi)壁清潔?？刹捎冒撞荚诠艿纼?nèi)來回拉刷，直至管道內(nèi)表面無浮銹、渣泥、水漬等。對(duì)于短管(內(nèi)部雜物可見且能清理得到)，要求其在管段預(yù)制結(jié)束后立即將管線清理干凈，隨后將管口封閉嚴(yán)實(shí)，并經(jīng)車間簽名確認(rèn)封口，待脫脂；對(duì)于長(zhǎng)管(內(nèi)部雜物不可見且不能清理到)，要求在管段脫脂前一段著地，另一段吊起一定高度，用銅錘敲擊管段，讓雜物從管道中滑落，完畢經(jīng)車間簽名確認(rèn)封口，待脫脂。完成上述工作后，對(duì)材料封口、預(yù)制封口、組對(duì)封口以及脫脂封口保護(hù)。

管道切割后必須除去管內(nèi)異物，保證管內(nèi)清潔。管道預(yù)制長(zhǎng)度不宜過長(zhǎng)，應(yīng)能便于檢查管道內(nèi)外表面的安裝、焊接質(zhì)量、清潔度。管道預(yù)制應(yīng)考慮安裝和固定焊接的方便，盡可能加大地面焊接預(yù)制的深度，減少固定口的焊接，方便人員在地面對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行檢查，或利于現(xiàn)場(chǎng)X射線的檢查。

氧氣管道焊接前應(yīng)采用丙酮清除坡口內(nèi)、外表面的油污、污物，將焊口表面及內(nèi)外壁10 mm以上范圍清理干凈，直至發(fā)出金屬光澤。為保證管道焊縫內(nèi)表面的圓滑，在對(duì)口時(shí)內(nèi)壁應(yīng)齊平，其內(nèi)壁錯(cuò)邊量不大于0.5 mm，坡口底部間隙要求均勻，偏差不超過0.5 mm。焊接完成后，焊縫兩側(cè)飛濺要求打磨光亮，焊縫外表面經(jīng)過酸洗和鈍化處理。所有焊縫應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，焊縫的外觀質(zhì)量應(yīng)符合以下要求：表面無氣孔、夾渣，內(nèi)表面圓滑、無毛刺、焊瘤、焊渣等。管內(nèi)焊縫余高原則上要求所有管內(nèi)焊口打磨平滑，不留毛刺，戴白線手套檢查，刮不起毛為合格。對(duì)于無法打磨的內(nèi)焊口余高必須小于1.5 mm，可通過窺鏡及測(cè)厚檢查。如若焊縫余高過大，此焊縫需要切割后重新焊接。管道組對(duì)合格后，焊縫根部及表面應(yīng)按JB/T 4730.5—2005進(jìn)行滲透檢測(cè)，I級(jí)合格。焊縫外觀檢查合格后，需進(jìn)行100%無損檢測(cè)，其中對(duì)接焊縫使用RT檢測(cè)，角焊縫及支管焊縫進(jìn)行PT檢測(cè)。各項(xiàng)驗(yàn)收合格后保護(hù)好管道，并開始下一道工序。

1.2 管道安裝及驗(yàn)收

脫脂目的是對(duì)管道表面殘存的油脂加以凈化，氧氣管道需要進(jìn)行兩次管道脫脂操作：一是預(yù)制完成后，進(jìn)行預(yù)制件脫脂；二是系統(tǒng)循環(huán)脫脂。脫脂后檢驗(yàn)是氧氣管道施工驗(yàn)收的重要標(biāo)志，也是檢驗(yàn)施工質(zhì)量的最重要依據(jù)。

預(yù)制成品脫脂在焊縫無損檢測(cè)合格之后進(jìn)行，長(zhǎng)度大于7 m直管脫脂后再安裝。脫脂劑由專業(yè)脫脂施工單位進(jìn)行配置(一般使用丙酮)，現(xiàn)場(chǎng)制作浸泡槽，在槽內(nèi)放入脫脂劑，將預(yù)制好的管段放入槽內(nèi)浸泡0.5～1.5 h。脫脂后的管材，需在自然通風(fēng)的環(huán)境下晾干，也可以用氮?dú)饣蚪?jīng)過除油過濾的壓縮空氣進(jìn)行吹干，干燥后兩端應(yīng)封閉，保證以后的工序施工中不再被污染，并應(yīng)避免殘存脫脂介質(zhì)與氧氣反應(yīng)生成危險(xiǎn)混合物。為避免管道的污染，安裝工人的手套、工作的工具和擦拭用具都不得染有油脂、雜質(zhì)。脫脂完成后的預(yù)制合格品設(shè)置專區(qū)存放。

脫脂質(zhì)量的檢驗(yàn)方法有多種[5]，目前現(xiàn)場(chǎng)比較常用的方法為通過紫外光目測(cè)檢查，即一般在夜晚通過紫外燈光照射管道內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)無紫藍(lán)熒光、毛絮等為脫脂合格；另外，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)對(duì)氧氣管道除銹脫脂質(zhì)量進(jìn)行100%檢查，除銹后的管道及附件內(nèi)壁應(yīng)無毛刺、銹斑及鱗片等，呈現(xiàn)正常的金屬本色。而在脫脂質(zhì)量驗(yàn)收過程中，較為常見的問題為焊縫銹斑未清洗完全，局部仍有黃斑，這就需要局部進(jìn)行清洗脫脂；在低點(diǎn)或承插管件處有積液未沖洗干凈，積液氧化發(fā)黑，局部清洗達(dá)不到脫脂的目的時(shí)，整個(gè)管道可能就需要重新脫脂。

管道組對(duì)安裝過程中，未能完成焊接的接口需包扎密封處理。氧氣管道安裝前其內(nèi)壁必須經(jīng)嚴(yán)格檢查，保證內(nèi)表面無毛刺、焊瘤、焊渣、和其他可燃物等，否則，不得安裝。安裝過程中按照管道清潔的要求，使用的一切工具必須干凈，也不能帶有油脂，必要時(shí)對(duì)工具進(jìn)行擦拭脫脂處理。不銹鋼管道與碳鋼支架之間應(yīng)墊入不銹鋼板襯板，襯墊板四周滿焊。安裝前管道潔凈度檢查進(jìn)行(施工方、監(jiān)理方、業(yè)主方)三級(jí)確認(rèn)。

管道壓力試驗(yàn)合格后，還應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)循環(huán)脫脂，系統(tǒng)循環(huán)脫脂通常由專業(yè)清洗公司進(jìn)行。一般采用堿洗清潔，堿液的配比、堿洗溫度、堿洗時(shí)間應(yīng)根據(jù)清洗方案確定，堿洗過程中需底部排污2～3次，每30 min取樣檢測(cè)堿濃度，油含量，當(dāng)連續(xù)三次取樣堿濃度、油含量不變，或浮動(dòng)范圍＜2%可結(jié)束堿洗。堿洗液一般為2%氫氧化鈉(NaOH)、1.5%磷酸三鈉(Na3PO4)、0.2%亞硝酸鈉(NaNO2)和0.15%(按體積)潤(rùn)濕劑。堿洗結(jié)束后，立即放凈堿液，用清水沖洗系統(tǒng)，沖洗至出水無細(xì)顆粒沉淀物、濁度、pH值等同于新鮮冷凝液，檢測(cè)沖洗回液與新鮮冷凝液的電導(dǎo)率相差＜5%時(shí)為沖洗合格。

沖洗合格后，進(jìn)行酸洗。若鐵離子＞500 mg/L，要配制新鮮的酸洗液進(jìn)行稀釋或置換，當(dāng)鐵離子濃度＞4 000 mg/L時(shí)，則必須排空酸液并且重新配制檸檬酸清洗液進(jìn)行清洗。若酸洗液中酸濃度、鐵離子濃度趨于穩(wěn)定，監(jiān)視管段內(nèi)基本清潔，則再循環(huán)1 h便可停止酸洗。酸洗液一般為4%～5%檸檬酸(C6H8O7)和0.3%緩蝕劑，氫氧化銨(NH4OH)調(diào)節(jié)pH值為3.5；控制酸洗溫度為75～95 ℃，流速0.5 m/s。酸洗結(jié)束后用純度大于97%的氮?dú)膺B續(xù)頂排酸洗溶液。酸液排出后采用變流量水沖洗，除去殘留的酸洗液及洗落的固體顆粒。

漂洗是除去水沖洗過程中可能生成的浮銹，以減低系統(tǒng)內(nèi)的鐵離子含量，保證鈍化效果。配制好漂洗藥劑，注入系統(tǒng)，升溫循環(huán)。當(dāng)酸濃度、鐵離子濃度都已穩(wěn)定，監(jiān)視管段浮銹已除凈，漂洗結(jié)束。漂洗結(jié)束時(shí)，若溶液中含鐵量小于20 mg/L，(若溶液中含鐵量大于20 mg/L，應(yīng)更換漂洗液至溶液中含鐵量小于20 mg/L)，在漂洗溶液中加氫氧化銨，使系統(tǒng)pH值至9～10循環(huán)1～2 h，再加入加0.5%(按重量計(jì))的亞硝酸鈉(NaNO2)進(jìn)行鈍化，在60～70 ℃范圍內(nèi)循環(huán)至少4 h。確定氧氣管道系統(tǒng)清洗合格后方可交付使用或進(jìn)行充氮?dú)獗Ｗo(hù)。

2 結(jié)語

氧氣管道作為EO/EG裝置中比較重要及特殊的管道，一旦發(fā)生安全事故，將對(duì)整個(gè)裝置的安全生產(chǎn)產(chǎn)生較大的影響。

文章通過EO/EG裝置氧氣管道施工實(shí)例，針對(duì)氧氣管道危險(xiǎn)性的特點(diǎn)，強(qiáng)化施工管理，制定專項(xiàng)施工方案，細(xì)化施工過程中各環(huán)節(jié)管道清潔以及安裝驗(yàn)收脫脂要求，完善落實(shí)監(jiān)管制度。為同類施工管理提供參考。