氧气管道施工及吹扫与除锈注意事项

3 2 冶 金 动 力 MET AL L URG I CA L P O W E R 2 0 1 4年第 7期 总 第 1 7 3期 氧气管道施工及吹扫与除锈注意事项 步彬 一 ，甘德清 ( 1 河北联合大学， 河北唐山 0 6 3 0 0 9 ； 2 邯郸钢铁集团邯宝公司能源中心， 河北邯郸 0 5 6 0 1 5 ) 【 摘要】依据现有规范标准， 结合施工实践经验， 对氧气管道施工中的管道材质、 阀门、 垫片的选型和试 压吹扫与除锈等工序进行了探讨 ， 提出了改进性措施， 以保证氧气管道安全可靠运行。 【 关键词】氧气管道； 管道材质； 试压； 吹扫 【 中图分类号】 T Q 5 4 7 8 【 文献标识码】B 【 文章编号】1 0 0 6 - 6 7 6 4 ( 2 0 1 4 ) 0 7 0 0 3 2 0 3 M a t t e r s Ne e d i n g Atte n t i o n i n Co n s t r u c t i o n ，P u r g i n g a n d De s c a l i n g o f Ox y g e n Pi p e s BU Bi n 一， GAN De q i n g H e b e i U n i t e d U n iv e r s i t y ,T a n g s h a n ,H e b e i o 6 3 o o 9 ；2 Ha n b a o C o m p a n y o f H a n d a n I r o n a n d S t e e l G r o u p ， Ha n d a n ,H e b e i 0 5 6 0 1 5 ,C h i n a ) 【 A b s t r a c t 】B a s e d o n e x i s t in g s p e c i fi c a t io n s a n d c o m b i n i n g p r a c t i c a l e x p e r i e n c e ， t h is p a - p e r di s c u s s e s o n t he ma t e r i a l ， s e l e c t i o n o f v a l v e s a n d g a s k e t s a n d t e s t p r e s s u r e p u r g e a n d d e s c a l i n g o f p i p e s i n o x y g e n pi pe l i n e c o n s t r u c t i o n a n d pu t s f o r wa r d i mp r o v e me n t me as u r e s ，t o e n s u r e t h e s a f e a n d r e l i a b l e o p e r a t i o n o f o x y g e n p i p e l i n e 【 Ke y wo r d s 】o x y g e n p i p e ；p i p e m a t e r i a l ； p r e s s u r e t e s t ；p u r g e 1 引言 氧气在冶金行业中的应用较为广泛，从传统的 高炉富氧、 转炉吹炼、 检修切割用氧， 到先进的煤气 锅炉富氧节能改造、 连铸板坯火焰切割清理等， 在冶 金生产系统的重要性 日益突出。氧气输送 和供应一 旦 出现问题 ，就会影响转炉冶炼 ，造成钢水物流中 断 ， 从而影响钢轧生产， 所以氧气管道也是一项关键 的冶金生产环节。 氧气管道一般压力较高 ， 加之氧气助燃的特性 ， 所 以氧气管道输送条件较为严格 。由于施工投运工 序问题 ， 近期冶金行业发生过多起氧气管道泄漏 、 着 火事件 ， 从而更加强了氧管施工投运的重视度。 2 氧气 系统介绍 工业用氧一般由制氧机 以洁净大气为气源 ， 采 用深度冷冻分离法或变压吸附法等工艺进行提纯加 压， 然后通过管道输送至不同地点的用户进行消耗。 2 1 氧气生产流程 氧气生产工艺不同， 其输送要求也会产生差异。 变压吸附制氧工艺 ， 利用分子筛吸附能力不 同， 将大 气中的氧气和氮气进行分离， 产生的氧气纯度较低， 里面含有少量 H 0及其他杂质， 管道输送压力要求 较低 。 而深度冷冻分离制氧工艺 ， 利用低温液体分段 精馏原理 ， 将液态氧氮混合物中的氧提纯出来 ， H ： 0 在空气液化前降温时已在换热器被分离掉，所以氧 气里面的 H O含量极少 ， 并且管道输送压力要求较 高。 2 2 氧气使用情况 从制氧机产生的氧气 ， 通过管网输送至各用户 ， 如高炉富氧、 转炉吹炼、 检修切割等用户， 近年来为 了节能降耗，通过补氧燃烧改造提高燃气锅炉的效 率等等。 3 氧气管道施工注意事项 氧气的氧化性较强 ， 在纯氧中铁可 以快速燃烧 ， 所以氧气管道发生着火 ，就会很快波及到上游管道 及附近设施 ，因此氧气管道在施工投运过程中尤其 要注意防火。 下面主要 以防火为侧重点说明氧气管道施工中 注意事项 。 3 1 管道材质 当工作压力大于 0 6 M P a 且小于等于 3 0 M P a 时 ， 室外一般场所建议采用无缝钢管( G B ff 8 1 6 3 ) ， 室 内及 阀前后各 5倍公称直径 ( 并不小于 1 5 m) 建 2 0 1 4年第 7 期 总 第1 7 3 期 冶 金 动 力 M E T A L L U R G I C A L P O WE R 3 3 议采用不锈钢无缝钢管( G B r F 1 4 9 7 6 ) 。 深度冷冻 法 生产 氧气 及 相关 气 体 安 全 技 术 规程 ( G B 1 6 9 1 2 2 0 0 8 ) 中 8 3条规定 “ 阀后 5倍公称直径 、 调 节阀组前后 5倍公称直径” 采用不锈钢钢管 ， 未提及 普通阀前管道材质要求。 但是 ， 投运后管道上氧阀开 闭时气流会在阀前后均产生湍流 ，加上车间人 口阀 前常设置换点 ，因此实际应用 中氧阀前后建议均采 用不锈钢直管段 。 3 2 氧气阀门选用 当工作压力大于 0 6 MP a 且小于等于 1 0 MP a 时 ， 应采用不锈钢 、 铜合金或不锈钢与铜合金 、 镍及 镍基合金材质的氧气专用阀， 禁止采用闸阀。 当阀门 口径大于或等于 2 0 0 m m时，建议采用气动遥控阀 门， 或者带旁通使用涡轮蜗杆开闭的阀门。 国标中规 定 “ 公称压力大于或等于 1 0 MP a 且公称直径大于 或等于 1 5 0 r t l m口径的手动氧气阀门 ，宜采用带旁 通的阀门” ， 经常操作的氧气阀门“ 宜采用气动遥控 阀门” 。实际应用中， 很多场所氧气管道附近没有仪 控气源 ， 无法采用气动设施。因此 ， 当只能采用手动 阀门时， 建议使用带旁通涡轮传动的氧气阀门。 这是 因为钢厂附近一般环境较为恶劣，普通不锈钢截止 阀的阀杆易腐蚀 ，此外铜合金组合材质易受压产生 微小形变 ， 使用过程 中常出现阀f - l Y F 闭困难的情况 ， 此时使用强力开关阀门易造成阀体损坏甚至引发氧 阀爆炸。故此， 当阀门口径较大时， 建议采用带旁通 的涡轮蜗杆机构 的阀门，可以减少阀f - J Y F 闭时操作 人数 ， 降低氧阀操作的危险性。 3 3法兰垫片选用 当工作 压力大于 0 6 MP a且小于 等于 3 MP a 时， 法兰间建议采用聚四氟乙烯垫片 ， 不建议选用金 属缠绕式垫片。 在工程项 目中， 氧气管道法兰间发生 过金属缠绕垫片内环脱丝，几米长的螺旋金属丝在 氧气管道内随着气流刮划管壁，险些引发氧气管道 着火事件。 为此 ， 建议采用非金属材质 的聚四氟乙烯 垫片。 3 4 管道埋地敷设 当氧气管道架空困难必须埋地铺设时，应做好 埋地管段的防腐和防积水措施。 另外， 由于氧气无色 无味 ， 投运后的埋地氧气管线一旦发生微量泄漏， 岗 位工 日常巡检时无法检测出来 ， 容易酝酿成事故。 因 此 ， 建议埋地管段施工期间采用图 1 “ 微压充氮测漏 装置” ， 投运后 岗位巡检工可以定期从取样阀处检测 套管内氧含量， 以便分析埋地管线的泄漏情况。 图 1 埋地氧管泄漏检测简单示意 3 5 管道压力及泄漏性试验 当管道公称直径 D N0 3 I n时 ： 洁净詈 ) ： f 一 丽(2 7 3 + q )P 22 7 3 + t2 2 4 0( 2 ) 洁 净 的 氮 气 或 空 气 ，不 建 议 使 用 不 含 油 的 干 净 水 。 国 一 【 L J J 3 一 标 中规定 “ 氧气管道的压力试验介质应用不含油的 式中， t l 试验压力开始时的温度 ， ； 干净水或干燥空气、氮气” ，室外管道 2 4 h 泄漏率 厂试验压力结束时的温度， c I= ； “ 应以不超过 0 5 为合格” 。 试验压力开始时的绝对压力 ， MP a ； 其中， 管道泄漏率A( ) 计算公式如下：尸 l广一 试验压力结束时的绝对压力， M P a ； 当管道公称直径 D N O - 3 in 时： D 管道的公称直径， IT I 。 ， f 1( 2 7 3 + t 。 ) P 2 1 ， ， 1 0 0 ， 1 、 根据规范要求， 氧气管道压力试验可以采用不 【 卜 i J 含油的 干 净水， 但 是一 方面， 水体的 物 理特 性决 定其 冶 金 动 力 ME T ALL UR GI C At , P OWER 2 0 1 4年第 7 期 总 第1 7 3 期 不适合做气体管道的泄漏性试验介质， 另一方面， 利 用水压做试验的氧气管道后期干燥防锈的工作难度 较大 ，因此建议从管道的压力试验开始就采用干燥 无油的气体介质 ， 禁用氧气等危险或腐蚀性气体 。 4 管道 吹扫打靶 根据规范要求 ， 氧气管道在安装投运前 ， 应用无 油干燥氮气或空气吹净管道 ， 吹扫速度不应小于 2 0 ri d s ， 且不低于管道设计流速。当施工现场无法满足 吹扫气源要求时， 可以采用“ 爆破吹净法” ， 用定 向瞬 间爆破法将管道内的焊渣、灰尘等杂质从泄压口高 速喷出管外。 爆破吹除须连续几次， 以达到泄压 口喷 出气流呈无色， 爆破 口内壁无存积铁锈、 尘土及其他 脏物为合格。爆破吹扫口用对法兰将橡胶石棉板压 紧，橡胶石棉板爆破压力选取及相应的石棉板厚度 艿 、 气流速度 的计算可参考下述经验公式： 橡胶石棉板 c B s 9 8 5 ) B 2 0 0 ( 灰 ) ， = 6 0 MP a ，厚度 6( 当公称厚度 1 5 2 m m时公差 0 1 5 mm，当公称厚度 2 5 3 mm时公差 0 2 m m) ， D N 为管道外径， mm。 ( 3 ) MP a ( 4 ) T| r2 ,4 P= P b = ( 1 ) = ( 1 ) 2- - Y o 器 M P a ( 5 ) 爆破最大流速 ： =u -o 6 2 v焉2 x g x P b x 1 0 0 0 0 x ( 2 7 3 +3t ) =62 0 v P b x x ( 2 川 7 3 + t ) 一 m s ( 6 ) 式 中， 压缩空气 =1 2 9 3 k g m 准) ； 氮气 Y o ：1 2 5 k g m ( 标准) ； 流出阻力系数 =1 ； 流量系数 = 0 6 2 。 当采用“ 爆破吹净法” 时， 管道末端爆破吹扫口 附近效果最好， 然后依次递减直至气源处。因此， 首 先应有足够的管道储存容量 ， 以提供吹扫缓冲气量 。 其次， 应合理规划分段吹扫 ， 一般新增吹扫管道不应 超过 5 0 0 m。 最后需注意的是 ， 管道爆破 口的爆破膜 片， 应逐渐增厚依次爆破吹扫 ， 爆破吹扫 口及附近管 道做好防振动固定 ， 吹扫 口轴向应为空旷场所 。 5 管道延缓返锈 经喷砂除锈工艺处理过的管道 ，在管道两端加 薄膜进行密封的情况下， 3 天以内返锈程度较轻 ， 表 现特征为管道内壁只存在零星的锈蚀 ； 超过 3天 ， 管 道内壁锈蚀点面积迅速扩大 ，并逐渐蔓延扩大至管 道整个内壁面积。 故此 ， 按照喷砂除锈工艺处理的管 道 ， 只适应于较短管线的施工项 目。一般来说 ， 喷砂 除锈工艺适应 于施工期 间不超过 1 5天 的氧管安装 施工项 目， 对于施工期 间超过 1 5天的氧管安装项 目 建议增加一些延缓管道返绣的工序。 在工程项 目中通过多种方法的试验 比较 ，建议 管道除锈后增加钝化密封处理工序 。所谓管道钝化 处理， 即将管道浸泡在强碱溶液中， 使之在管道内壁 形成一层薄膜。 然后取出并风干管道， 再用薄膜将管 道两端密封存放。 通过现场试验检测， 经该工序处理 后的管道， 在一个月的期间内返锈程度较轻， 基本上 满足了一般项 目中安装工期的要求 。 另外 ， 根据氧气 管网的流向， 对安装上架的管道分段进行充氮保护 。 通过对除锈工艺的改进 ，有效地延缓了管道整体的 返锈程度。 6 结束语 因为氧气管道近年来发生事故较多，已经逐步 引起企业重视，因此在施工投运期