大型超市冷冻机的清洗过程化学清洗失败案例分析（六）

伊藤日出生

（日本，999001）

这次承接的化学清洗设备是日本某大型超市冷冻 · 冷藏陈列柜使用的水冷式冷冻机，在对新增设的3台冷冻机循环冷却水配管的清洗中，发生了清洗失败的事件。在该超市的设备室内，安装有15台以上的老式冷冻机。为了增加制冷能力，该超市又在空间不大的设备室内新增了3台中型冷冻机。

在原有的4吋冷却水总管上，新连接了2吋的主管，从这里又分出了1吋的支管，很明显是最近增设的镀锌管。该店铺已经存在很多年，冷冻机养护平常由养护员对设备进行保养检查。化学清洗顾问伊藤日出生所在的公司，接受了这名冷冻机养护员“由于冷冻机整体的制冷剂高压不断升高，想从冷却塔投入药品清洗整个冷冻系统”的委托清洗请求。

与该超市冷冻机配套的冷却塔是冷冻能力为100t的大型水塔，它与15台以上的冷冻机、以及与冷冻机连接的冷却水配管的冷却水系统连，总保水量相当大。在大小冷冻机连接着的冷却水系统中，从冷却塔投入药品一次清洗时，每个机器中流过的冷却水的流速和流量不尽相同，高压全部不下降，养护员把这些情况向化学清洗顾问均作了详细说明。但是，如果单独清洗的话，每台设备的清洗费用加起来远高于15台设备一次性整体清洗的费用。鉴于此，伊藤日出生不得已选择了整体清洗。图1是整体清洗投入清洗剂的场景。

图1 整体清洗投入清洗剂

1 冷却水系统设备的状况

包括冷却塔在内，该超市冷却水系统的设备相对陈旧，超市负责人非常担心化学清洗引起因配管出现小孔导致的漏水，以及冷凝器发生破损。化学清洗顾问伊藤日出生所在的公司是一家大型养护检查公司，具有多年的化学清洗实践，不论发生什么样的事故都可以马上使设备恢复运行。经过慎重考虑，超市负责人决定委托伊藤日出生所在的公司实施冷却水系统设备的清洗。

2 清洗剂的准备

这种清洗需要大量的清洗剂与中和剂，在清洗的前一天傍晚，化学清洗公司的人员将清洗剂和中和剂搬运至冷却塔屋顶的阴凉处。冷却塔屋顶用上锁的栅栏围住，并有保安监视。

3 整体清洗开始

第二天早上，伊藤日出生在门卫室办理好手续后来到屋顶的冷却塔处，刚一到达，冷冻机养护检查员就说机器已经全部准备好，随时可以开始清洗。因为冷却水系统设备庞大，清洗要花很长时间，因此，伊藤日出生要求养护员勤加注意。

像往常一样，清洗人员首先投入淤泥清洗剂，不久从冷却塔流出大量混合着白色泡沫的溶液。放置一会后，缓慢投入水垢清洗剂，清洗剂与水垢中的碳酸钙反应，产生的碳酸气泡混杂在黑色混浊的循环水中不断排出。

经过相当长的时间，当投入的清洗剂超过预计量的一半时，确认一下1层设备室内冷冻机的高压表读数。

4 高压各不相同

高压表所示压力有的已经正常，有的稍有下降，有的降低程度还不够，各不相同。

5 再次投入剩余的水垢清洗剂

返回冷却塔屋顶，再次投入剩余的水垢清洗剂。每当追加清洗剂时就会产生泡沫，确认是水垢发生了溶解。经过30～40min后，投入清洗剂已不再产生泡沫，重新确认1层设备室冷冻机的压力表读数。虽然所有压力表读数基本都已经下降，但是，非常担心3台已经变黑的老旧小型冷冻机的压力。伊藤日出生认为，如果冷冻机的压力再稍微下降就更好，便对水垢清洗剂的进一步追加进行了研究。

这3台老旧冷冻机的冷却水是从同一根配管分出来的，该系统流过的冷却水量与流速对于清洗效果也有影响，伊藤日出生的心里不免有点担心。

6 水垢清洗剂的追加

为慎重起见，伊藤日出生决定追加投入预先准备的高浓度清洗剂。由于是冷却水系统整体清洗，高压已经下降的大部分冷冻机的冷凝器也通过高浓度的清洗剂清洗。因此，伊藤日出生有些担心这些冷冻机的冷凝器也出现破损。

投入清洗剂后再次确认冷冻机的压力表读数，与刚才并没有区别。再投入清洗剂也没有什么效果，因此，结束追加清洗剂。

与通常的水垢清洗比较，这次的清洗剂增加量相当多，非常担心老旧配管漏水及冷凝器破损。在判断水垢清洗剂没有效果的情况下，为了不发生上述事故，伊藤日出生要求清洗人员尽快使冷却水回到中性区域附近，并开始采取行动。

7 边稀释边中和

清洗人员边向冷却塔中补充水，边在冷却塔中溶解片碱。当清洗水的pH稍大于4时，投入袋中剩余的片碱，准备结束清洗工作。

8 三台老旧制冷机的高压表没有变化

尽管投入了大量水垢清洗剂，只有这三台老旧冷冻机的高压下降不足，仍在稍高压力下运行。超市的冷冻机养护检查人员决定“就这样继续运转，出了故障再检查吧”。

所有冷冻机高压均已下降，清洗作业结束。

9 出乎意料的漏水

清洗结束20h后，超市的冷冻机养护检查员打来电话，说水冷却系统的设备出现漏水情况，希望化学清洗专家去看看。伊藤日出生一路上担心的是旧螺丝配管的接头处漏水，想了各种各样的处理办法。然而，到达现场后发现，很多操作员聚集的地方不是旧冷冻机所在处，而是新安装的新冷冻机，水正从亮闪闪的镀锌管上部的螺丝接头部分漏出来。伊藤日出生爬上梯子查看具体的情况，在拆开2吋配管上的螺栓部分后，发现是接头处拧入螺丝的地方在漏水。

这个问题无法进行应急处置，需要安装该新配管的施工方来处理。为使施工方一来就能更换配管，超市的操作人员提前做好了准备。上次施工为了从4吋的主钢管上接2吋的管子，施工方从安装的阀门处接了一根2吋的管子。因此，关闭阀门就能轻易切断水流，实施配管的更换。施工方到达现场后立即关闭了水阀，着手更换漏水的镀锌管。因为现场有许多技术娴熟的配管工更换配管，4个小时后就重新接好了配管。打开水阀门，循环水进入冷冻机的水管，冷冻机运转。由于换了新配管，这三台冷冻机的压力降至正常范围，运转恢复正常。

这次事故抢救的不是旧主管的4吋配管。如果是主管漏水，那就是一项大工程了。

10 配管工程费用的支出

更换配管的工程费由超市冷冻机保养检查员确认，由伊藤日出生所在的公司承担。像这样的事故是第一次，也是最后一次。

11 此事件的考察

在这次清洗作业中，伊藤日出生完全没有考虑到新安装的配管会漏水，是因为一心想着出问题的可能是旧配管。这与以前的经验有差别，因此，伊藤日出生在实验室里用新镀锌钢管、内部有铁瘤及因氧化铁变成红色的旧钢管进行试验。

水垢清洗剂使用的是主成分为无机酸的盐酸，因此，在实验室采用盐酸进行试验。

12 意想不到的实验结果

首先，新的镀锌钢管上的锌变成了氯化锌，溶解在水中。该反应速度极快，很快就露出下层的铁质钢管。进一步追加清洗剂溶液观察反应现象，结果观察到铁慢慢地被腐蚀，下层的铁逐渐被溶解了。

该反应的发生是理所当然的，但比想象得更快。被腐蚀的镀锌铁管用水清洗后放置在空气中，短时间内就会生锈，使铁表面裸露在外。

同时，用内部有许多铁瘤和因氧化铁变成红色的钢管实施试验。用同样浓度的水垢清洗剂浸渍同样的时间，结果发现：表面的氧化铁呈水垢状物剥落，不断沉淀在溶液中，而钢管表面却没有发生反应。变成红色铁锈的氧化铁被剥离洗净，残留薄氧化铁的铁管表面上显得很干净。本实验所用的盐酸浓度，没有达到与铁反应产生氢气的浓度，因而铁管表面没有出现明显的变化。钢管水洗后，即便放置在空气中也不会生锈。实施化学清洗的盐酸浓度，如果换算成纯盐酸的浓度，一般也就是1.5%～2.5%。铁管里面被氧化后，铁表面组织遭到破坏，用手指触摸的话，是红色的铁锈。被红色铁锈覆盖的旧钢管的表面组织还没有被破坏，还残留着附带生锈的硬铁瘤，钢管表面覆盖着的全部红色铁锈被清除得干干净净。但是，底层的铁管却没有被腐蚀，猜测是钢管表面的氧化膜起到了保护铁管的作用。正如无机化学教材上记载的那样，铁变成氧化亚铁（Fe2O3）的话，就会变得难以被酸腐蚀，这次就是很好的证明。图2是酸处理后的旧钢管表面写真，图3是铁氧化膜形成的示意图。

图2 酸处理后的旧钢管表面写真

图3 铁氧化被膜形成示意图

13 自以为是的错误

当初，自认为新配管是安全的，旧配管有危险，这样的想法无疑是有问题的。旧配管在经时变化中不断发生腐蚀，打开配管的连接部分，发现管壁变薄的丝扣部分，即使偶尔已经发生泄漏，在继续发生氧化腐蚀的阶段，由于铁锈体积的不断增大，已经堵塞了丝扣的腐蚀处。这个地方经过清洗出现小孔的风险极高，不过，现场几乎不会发生漏水的现象。

如果用化学清洗方法剥离铁锈，此处的管道就可能产生小孔，发生漏水现象。不过，大多数情况下并不会发生这样的事故。这是因为：清洗人员会在清洗前调查所有的机器和配管，发现丝扣连接处生锈时会用环氧树脂修补，事先预防发生漏水，修补后才开始清洗作业。万一发生漏水，必须立即中断化学清洗，马上修理配管。设备配管的修理需要花费时间，一旦停止冷却水循环，有可能使采用同样冷却水系统配管冷却的其他设备受到影响。考虑到这类不良影响，事先在短时间内用环氧树脂做预防性修补，在实际工作中是保证放心作业的对策。

在化学清洗中进行水垢的清洗是因为设备配管使用有些年头了。镀锌钢管表面的锌膜被溶解导致下面的铁被氧化。在这种状况下实施化学清洗，所担心的配管出现小孔的事故几乎不会发生。氧化腐蚀的钢管表面相当粗糙，上面覆盖着铁瘤和斑斑的铁锈，这就是伊藤日出生心里不安的主要原因。新配管的腐蚀与清洗情况完全不同，这次的清洗失败事例是非常重要的一个学习机会。

14 事后反省

即便投入超过清洗必要量以上的水垢清洗剂，也没有达到预期清洗效果，反倒暴露出更多的弊端。对于比较新的配管，采用高浓度的酸清洗会促进金属的腐蚀。如果仔细考虑的话，就会知道这是无机化学的基础知识，采用普通的清洗方法自然会招致失败。

在之后的清洗作业中，当新增加的机器上安装有新的冷却水配管时，需要事先对水垢采样，进行溶解度试验，从而推断清洗的酸用量。事先正确计算好清洗作业中要投入的清洗剂量，为了用低于计算量的清洗剂能取得清洗效果，要边慎重观察边进行清洗。

水冷式热交换器的水垢清洗，通过短接单独进行清洗，采取尽量不使清洗剂流经冷却水配管的清洗方法。

单独清洗如果使用高浓度的清洗溶液，在短时间内的清洗效率会很高。但是，从这次清洗失败的事例来看，化学清洗使用高浓度的清洗剂存在漏水的危险。即使采取短接，在单独清洗机器前，还是应该用环氧油灰这样的修补材料，对因铁锈膨大的钢管生锈的部分进行修补，然后再开始清洗作业。这样一来，在随后的清洗过程中就可避免事故的发生。