电子级多晶硅项目管道施工方案研究

马咸会

青海黄河上游水电开发有限责任公司新能源分公司，青海西宁 810000

多晶硅是一种合成化学物质，单质硅融化后通过遇冷条件凝固，硅原子通过金刚石晶格的形态形成晶核，晶核中不同晶面取向的晶粒组合就是多晶硅。多晶硅在光伏材料的使用中有很高的市场占有率，根据纯度的不同，多晶硅又被分为电子级和其他级，电子级多晶硅是太阳能电池使用的主流材料，随着新能源的发展，多晶硅的应用将会越来越广泛，需求也越来越大[1]。国家相关部门出台了对企业标准的要求，提出了对多晶硅生产企业的最低产量要求，因此，现有不符合生产规模的多晶硅企业需要进行技术改造，项目改造中的管道施工设计是我们需要重点关注的问题。

1 多晶硅项目工程的特征及特点

多晶硅生产企业通常位于海拔较高地区，气温具有昼夜温差大、冬暖夏凉以及日照充足的特点，在实施管道施工作业时，施工现场交叉作业多，周边地理环境复杂，尤其是在改扩建项目中，管道工程存在钢结构与土建结构交叉作业情况，此外需要对生产区域附近的工艺管道开展施工防火工作，再加上对管道的高洁净度要求进一步提升了施工的难度。

2 电子级多晶硅项目管道施工

2.1 施工工序的要求

电子级多晶硅项目管道施工中施工程序的设定，需要根据项目特点及所在地的地理环境特征而决定，施工当中首要环节就是管道的清洁度要求。管道施工的第一步是进行管道的预制和安装，这个过程当中，需要及时充入氮气以保护管道避免生锈。在进行管道焊接时，通过射线做探伤检查，管道必须符合设计的规定，成型后的管道焊接外口需要具备美观性，管道试压过程当中也要确保管道的清洁度。

2.2 电子级多晶硅项目管道施工技术与要求

2.2.1 施工材料的验收和准备

确保施工图纸已经通过会审和自审环节，且施工中所需的技术文件与设计方案齐全；在工程开工前，施工方案必须已经过相关部门的批准，且对施工人员进行技术培训和安全交底，以确保工程的顺利完工。此外，多晶硅项目管道施工中所需要的器具准备齐全，劳动力、施工材料以及施工环境都要和工程需要相匹配，施工条件能够确保连续施工作业。尤其是在工程中施工的特种工必须持证上岗，确保工程的工序符合技术要求标准；进行施工前，工人及技术人员应当确保设备的就位，对施工方位进行核对，确保现场施工条件与设计图纸中的尺寸规格保持一致。

在多晶硅管道施工过程中需要大量的设备组件，包括管子、法兰管件、垫片、紧固件、支吊架、阀门等。在施工开展前，工人必须对施工组件进行产品规格名称和质量的严格核对。核对要素包括且不限于钢的牌号、炉号、标准号甚至交货状态，以及是否具有技术监督部门的合格印记。对管道材料的表面，有不得出现裂纹、夹渣、重皮、缩孔等缺陷的要求。此外，机械损伤以及锈蚀凹陷深度应当控制在相应厚度偏差范围内；管道施工中使用到的紧固件不能存在螺纹不完整或者毛刺、浮锈、裂纹等现象，具体应当以将螺母不使用工具能够旋出全部螺纹为准。

2.2.2 管道阀门的检验和安装

多晶硅管道工程施工中，阀门的正确安装是施工的重要环节之一，阀门选取有如下要求：一种是厂家清洗过的，一种是没有预清洗过的，如果选用的阀门是厂家未经过预先清洗的，施工时需要通过现场试压程序和外观检查，阀门的外观检查应该符合无凹陷、无蜂窝麻面、无锈蚀、无裂纹、无砂眼的标准，法兰连接阀门应当没有纵向划痕；此外歪斜、变形、卡涩现象也不应当出现在阀门阀杆中，确保所有的安全阀的铅封完好并持有合格证书；如果选用的阀门是已经过厂家清洗的，检验程序就可以省略现场试压环节，只要对其外观进行检查即可。

针对管道阀门试压方法，应当把握以下原则采取抽检方式，同时满足不低于10%和不少于2个的标准。对于直径小于40mm的低压阀门不需要进行试压测试，只需做好外观检查。其余阀门管件则需要逐个进行试压试验与外观检查。

阀门安装前，必须通过检查确定填料压盖螺栓留有足够的调节余量；在进行管道与阀门的焊接作业时，焊接阀门要保持开放状态以防止过热变形；以法兰或螺纹方式进行阀门与管道连接时应当保持阀门处在关闭状态；进行放空阀螺纹密封焊时也保持放开状态；按照介质流向的要求，对有方向要求的阀门确定安装方向；如果阀门手轮方向没有作明确要求的，必须使手门方向不朝下，方便操作与外形美观即可；阀门安装前应该根据设计的要求对型号进行核对；安全阀的安装方式是垂直安装；水平管道上只能装升降式止回阀，旋启式止回阀的运用就比较广泛，既可以在垂直管道也可以在水平管道安装；在进行过滤器安装时，应当考虑过滤网的拆卸清洗需要，确保底部有足够操作空间。

2.2.3 管道的安装

管道安装必须以完成与管道相关的土建工程为前提。通过设备安装检验合格实行中间业务的交接手续；确保阀门等预制件内部已经清理完毕且验收合格；管道安装需要遵循以下原则：安装过程中，应遵循先下层后上层、先主管后支管、先难后易的路径。原则上通过管道从里向外适配与设备相连；视图和剖视图是管道安装的重要凭据，尤其需要重点关注介质流向的坡度和处置材料阀门安装方向。通过检查法兰密封垫片与法兰密封面，剔除有斑点划痕缺陷的法兰件；进行管道安装时，需要采用固定的支架并通过卡具进行固定接缝，接缝中不得使用加热管子，通过多层垫片的方式来消除空隙偏差、缺口、不同心度等缺陷；管子施工时使用同一法兰做到安装方向的一致性，法兰与螺母在螺栓紧固后不得有契缝存在，法兰联接要与管道保持同心，法兰间需要保持平行，距离控制在法兰外径的1.5%且小于2mm；密封时，每个螺栓使用的垫圈不超过1个，使用临时垫片代替在安全阀、调节阀、止回阀与其他仪表件连接处所用的垫片，在系统气密时再用正式垫片替换。

2.2.4 管道焊接

管道焊接是整个管道施工质量的关键点，管道焊接工人必须具备相应的焊接资格，这对确保施工的按时按量完成至关重要。焊接设备的准备应当要充分满足工程的需求，尤其要适应工程施工高峰期需求。施工前，必须对所有的焊接设备进行性能调试，确保设备的各项计量仪表完好、性能状况良好，保持随时能投入使用的状态。工程中使用的焊材必须建立专门的焊材库进行保管，且焊材必须有产品合格证和质量保证证书。焊接过程中加温设备和备除湿机为工程开展的必要配置，焊接施工环境必须保持一定的干燥度。在施工条件不符合要求的时候，可以制作小型焊接防护棚保证施工环境，满足环境要求相对湿度小于90%，焊缝高度的要求为焊接厚度的70%以下，并且同时满足小于6mm的要求。

焊接工艺方面也有着严格的要求。通常采用承接焊和对接焊两种方式。在起弧时氩弧焊把应当提前送气，在焊件上引弧是不被允许的；焊接工人在熄弧前应当先切断电流，保持接头处始终处于气体的保护中；一旦有夹钨现象出现在焊接过程中，应当立即停止焊接工作，及时更换钨极并磨去缺损处；一定规格以下的对接焊口应当采取全部钨级气体对焊面进行保护，一定规格以上的管道可以进行手工电弧焊盖面并采用钨极气体保护焊接打底；电弧长度在施焊过程中应当保持最小，搜收弧时注意将熔池填满保持接头以保证焊接质量，多层焊的焊接头应当错开；应在管道焊接时，表面引燃电弧试验电流。

焊缝外观检验的标准是熔池两边实现平滑过渡且焊缝外观成形良好，焊缝表面的高度不得低于母材表面，且焊缝的宽度不超过坡口边缘的2mm。焊缝表面不允许有咬边、夹渣、气孔、裂纹的存在；焊缝咬边总长不超过焊缝长度10%。在外观检查合格后，应当进行无损检测。通过抽检，同一名焊工施工的焊缝，一旦发现有一道不合格，再进行抽检，一旦出现多道焊缝不合格的现象，则应当对该焊工施工的所有施工焊缝进行检验。

3 电子级多晶硅项目管道施成果保护

在多晶硅管道工程施工过程中与物料发生接触的管道按照要求清洗标准均为一级或三级；所有施工人员使用的工具和手套不能带有水和油脂；在完成管道预制后，经过一级清洗的管道通过防腐公司进行内层喷砂后再次进入清洗公司进行清洗作业，在安装前经过监理和业主的检查确认；通过干燥压缩气体清理安装管道，并清洗所有的螺栓，使用无水酒精清洁安装垫片；在预制管道的过程中，先将仪表一次元件的开孔工作落实到位。

4 结语

近年来，我国多晶硅行业得到了迅猛的发展，但是因为历史原因，多晶硅材料的核心生产技术长期被发达国家掌握，导致我国大多数多晶硅厂家的生产规模较小，且多晶硅的产品规格不高。因为企业规模小所以在一定程度上限制了技术研发的投入，因此针对高水准多晶硅生产设备的改造需求市场很大，把握好技术施工要点对推进我国电级多晶硅的生产具有重大意义。