空分装置氧气管道的施工

张志良

我在2005年2月到2008年10月间参与了湖南岳阳煤气化工程的48000标立空分装置和福炼一体化两套40000标立空分装置工艺管道施工技术管理工作，对空分装置的氧气管道的施工有了一定的认识。以上装置均采用LINDE公司的技术，管道材质为304L和00C r19Ni10，主要口径为DN250和DN200。

氧气在炼钢厂、化肥厂等工厂应用广泛。氧气有助燃的作用，如管道内的油脂含量超标或杂质过多就有可能在氧气管道内燃烧乃至发生爆炸。所以氧气管道施工的重点为控制管道内的油脂含量和清洁度。以下的各个施工步骤都围绕这两个重要控制点进行。

一氧气管道的材料检验：

1、管道组成件及管道支承件必须具有制造厂的质量证明书，其质量不得低于国家现行标准的规定。

2、管道组成件及管道支承件的材质、规格、型号、质量应符合设计文件的规定，并应按国家现行标准进行外观检验，不合格者不得使用

3、管子、管配件和阀门等材料应在制造厂内脱脂合格并应有合格报告

4、管子、管配件和阀门等材料到场后应对管道内部清洁度进行抽检，清洁度要求应符合林德标准LB 141-74要求。

5、閥门试验应采用无油气体作为试验介质，阀门密封面不得抹防锈油。

6、管子、管配件和阀门等材料进场后应及时封口，不得使污染物进入内部。

二、管道加工

1、管道切割应采用机械加工或等离子切割

2、采用机械加工时内外表面容易受到切割时的油污染，在接下来的脱脂工作要处理干净。

3、采用等离子切割时产生的烟气及氧化物容易发附着在管道内表面，不易清除。可采用在水中切割管子，切割时产生的烟气及氧化物均在水中，或采用将浸满水的石棉布伸到切割的部位，注意应保证在切割的部位应塞满。采用以上两种方法均能解决烟气及氧化物容易发附着在管道内表面的问题。

4、切口表面应平整，无裂纹、重皮、毛刺、凸凹、缩口、熔渣、氧化物、铁屑等。

5、坡口角度应控制在30-35度之间

三、管道的预制焊接及组对

1焊工应选择焊接技能比较好，合格率比较的焊工。在焊接之前对每位焊工做一个试件，考查焊工的焊道根部成形如何，由于焊缝根部余高太高，高速氧气会对其冲刷造成粉尘状颗粒掉落，积聚在管道内有可能产生燃烧或爆炸。选择焊道根部成形好的地焊工进行氧气管道焊接作业，而且不得更换。

2、管道焊接时的背面冲氩保护工作特别重要，所使用的氩气的纯度必须保证在99.99％以上，不然焊接时焊道内表面氧化严重，影响管道内部清洁度。

3、焊接时焊工应密切注意焊道根部的成形情况，如焊缝余高太高，应及时磨除根部焊缝余高不得超过2毫米。

4、组对时应结合单线图及现场情况预制，直管段对直管段不得超过两根，以免影响到现场冲氩。根据现场情况决定固定口及预制口。

5、管道组对内壁错边量不宜超过壁厚的10％，且不大于2mm

6、预制完的管段应及时封口，不得使污染物进入管段内部

7、应做一个焊接试件，每瓶氩气在使用前应看看氩气纯度是否合格。

四管段的脱脂

1、脱脂剂选用三氯乙烯，不得使用四氯化碳作为脱脂剂。

2、根据到的管子长度作一个脱脂槽，将脱脂剂加到能淹没管子的深度，将管子及管配件放入脱脂槽内。脱脂中过程中使管道反复转动，从而使管道脱脂充分；局部位置，也可采用擦洗脱脂法，浸泡半小时捞出，晾干后应及时封口，不得使污染物进入管段内部。

3、长的直管段可采用钢丝绑上布头，放人管道内部来回脱动达到清洗的目的。

4、氧气管道材料要进行油脂抽样分析。油脂含量符合LINDE技术要求。与氧气接触的管道、管件、附件等表面，其油脂的残留量不得超过120mg／m2。

5、采用佛山分析仪厂OCMA—220型油脂分析仪，使用时按配置标准液、仪器零位标准、量程选择、量距校准顺序进行，管道(件)擦拭表面积应符合要求，不得小于计算面积。

6、脱脂合格后出具脱脂报告。

五、现场安装的焊接及组对

由于现场的氧气管道长度比较长，而且有不少弯头，现场整体脱脂有一定的困难。采用预制厂脱脂，现场控制焊道附近的清洁度的方法。

所有管段材料应尽量在预制场下料结束。

打磨坡口时应在管道内部加一块略大于管道内径的厚度为3厘米洁净海绵块。防止打磨时的屑末进入管道内部。每次打磨完后将海绵块取出清洗干净。

为了保证现场安装时管道内部冲氩质量，应尽量使充氩部分体积小，可采用如下的方法充氩，将厚度为3厘米的海绵块制作成两块比管道内径大3厘米的圆块，用两根螺栓分别穿过海绵块，两边分别加一个砂轮片，再用螺帽固定住，这样就做成两个隔断块，可以相对隔断空气及方便丛管道中取出。现场对口时将一个海绵块塞入焊道的一头，距离焊缝30厘米左右，以免焊接时将海绵块烤糊。将另一个海绵块塞入焊道德另一端，两个海绵块之间用一根长度约70厘米铁链连接，铁链外用塑料管套住，以免污染管道。后一个海绵块通入氩气管，再用一根钢丝连上，以便焊接完后从管道内将这两个海绵块拉出。这样就能使充氩体积达到尽量小。

现场焊接时为了充氩的体积小，达到良好的充氩效果，采取管线的一端倒着干到管道的另一端。为了保证充氩效果，管段不宜超过10米，以便海绵块容易从管道内拉出来。

焊接完毕后应等焊道冷却后再将海绵块拉出，并应检查是否有破损或有遗漏在管道内，如有应设法取出。

管道系统上的附属的小管线随主管段一起干完。

管道施工时如遇无损检测不合格需返口时应根据缺陷的所在位置采取一定的返口措施，如遇根部缺陷应小心谨慎。尽量不使返口时将屑末进入管道内部。

焊接每道焊口前应检查两个管段的清浩度，如不合格应重新清洗。

六、管道系统的强度试验

1、氧气管道强度试验的试验介质采用无油干燥气体，可选用氮气或空气。

2、试验压力取管道系统设计压力的1.15倍，由于高压氧气系统的设计压力为8.4MPa，试验压力达到9.66MPa，压力比较高危险性比较高

3、强度试验前应组织技术交底。

4、管道强度试验系统应设立一个安全阀和一个紧急排放口，安全阀的起跳压力为强度试验压力的1.05倍，且压力标定合格有合格证，如试验过程中如遇紧急状况可打开紧急排放口释放系统压力。

5、试验区域附近应设置明显的警戒标志，用警戒绳将试验区域围起来，与试验无关人员不得人内。

6、升压过程如下：先将整个系统压力升到0.3 MPa进行预试验，检验合格再升到试验压力的0.5倍，停压检查；合格后再按10％试验压力升压，每次升压停3-5分钟观察压力是否异常变化；最后升到试验压力，保压10分钟，降至设计压力保压30分钟，检查焊道、管道本体、密封面是否有泄漏，如无泄漏则为试验合格。

7、升压过程中如有泄漏，应泄压处理，不得带压处理泄露。

8、试验过程中使用中性发泡剂混合水检查焊道密封面。

七管道系统的吹扫

1、管道系统应采用干燥无油气体吹扫，吹扫压力应在0.4—0.6MPa之间，不得超过0.6MPa。用爆破的方法进行吹扫，即在管道系统在一定压力下突然释放压力，使管道中的杂质随气流带走。

2、在管道系统上拆开一个与主管一致的法兰口，法兰口上再把上一块规格一致的法兰，中间加石棉板，等管道里面达到一定的压力时，石棉板就会被吹破，管道内的杂质就会被带出，达到爆破的效果。

3、石棉板的厚度可根据现场压力及管道口径决定。

4、在爆破区域附近应做警戒标志，在爆破区域应用警戒绳围起，无关人员不得进入，以免受到损害。

通过以上的工作程序，湖南岳阳煤气化工程的48000标立空分装置和福炼一体化两套40000标立空分装置的氧气管道的施工质量是受控的，这也保证了这几套空分装置的顺利中交，现在这几套空分装置都已生产出合格产品。