优质工程为国际领先工艺添翼——记部优工程陕西有色电子及光伏新材料产业化项目硅烷20区冷氢化工程

本刊记者 张小红｜文

陕西有色新材料项目硅烷20区冷氢化工程以争创中国有色金属工业优质工程为质量目标，在施工过程中，考虑周全、注重细节，并积极创新、推广使用新技术、新材料和新工艺，在确保施工质量的同时，助力国际领先工艺“硅烷流化床法生产多晶硅”发挥出最佳水平。

陕西有色天宏瑞科硅材料有限责任公司（以下简称“天宏瑞科”）是一家集超纯硅材料制造、销售、服务和研发于一体的中外合资高新技术企业，成立于2014年7月。2015年5月，公司开工建设电子及光伏新材料产业化项目（以下简称“陕西有色新材料项目”），总投资87 亿元。项目引进美国REC 公司全球领先的电子级多晶硅、电子级硅烷气和粒状多晶硅生产技术，建设年产500 吨电子级高纯硅烷气、1000 吨电子级多晶硅、18000 吨粒状多晶硅的硅材料生产线。2017年11月投入试生产。

天宏瑞科生产的电子级硅烷气质量达到国际领先水平，填补了国内工业化生产空白，并大幅提升了陕西省硅材料产业与三星项目的配套能力，公司也成为国内唯一能规模化生产电子级硅烷气的大型硅材料企业。公司总经理苏旭盛表示，公司将致力于电子级硅烷气和多晶硅的生产，以高纯度产品为用户提供高品质优质服务，为中国微电子行业发展作出贡献。

陕西有色新材料项目建设不仅意义重大，而且施工工艺精湛，工程质量称优，其硅烷20 区精馏工程、硅烷20 区冷氢化工程分别荣获“2017 ～2018年度有色金属工业（部级）优质工程”奖。本文主要介绍硅烷20 区冷氢化工程。

工程简介

陕西有色新材料项目硅烷20 区冷氢化工程，由福陆（中国）工程建设有限公司负责设计，陕西省工程监理有限责任公司负责施工全过程监理，建安工程由陕西建工安装集团有限公司承建。该项目主要利用四氯化硅（STC）、硅粉及氢气生产三氯氢硅（TCS），为精馏生产硅烷气（SiH4）提供原料，采用闭式循环系统，运行压力低（2.5MPa），温度要求较低（500℃左右），自动化程度高，能耗低，参与反应的硅料表面积大、生产效率高，原材料利用率高。

据介绍，该工程以争创中国有色金属工业优质工程为质量目标。工程质量均符合设计及规范要求，观感质量良好，并从环保、安全、高效以及人性化等理念出发，积极创新、推广使用新技术、新材料和新工艺。本工程应用的建筑十大新技术有：钢结构深化设计与物联网应用技术、钢结构虚拟预拼装技术、钢结构防火防腐技术、基于BIM 的管线综合技术、工业化成品支吊架技术、机电管线及设备工厂化预制技术、金属风管预制安装施工技术等。

该工程竣工投入使用后，满足使用功能要求并收获良好的经济效益和社会效益。

保障施工重点、难点质量，助力国际领先工艺

据承建单位陕西建工安装集团领导介绍，陕西有色新材料项目硅烷20 区冷氢化工程的施工重点和难点不少，他们均积极采取相应措施，努力确保施工质量，助力国际领先工艺发挥最佳水平。

1.本工程钢结构工程量大，柱子高度不一，最高点达57 米，构件繁多，且钢结构图纸只给出了主体框架及节点图，图纸需要建模二次深化。项目部通过BIM 三维建模，对设计原图进行深化，模拟施工工艺，优化施工顺序，在BIM 模型的基础上，结合现场实测实量，将钢结构从整体到每一颗螺栓均在模型中体现，优化布设，经设计院审核通过后实施，解决了施工细部节点处理、弧形管排布及钢柱梁的复杂节点锚固、钢柱梁就位等施工难题。

2.针对800H 镍金合金管道对环境要求高、材质特殊等特点，项目部成立“陕安工匠小组”，制定焊接工艺评定报告、采取“小电流多道焊”焊接工艺、编制焊接作业指导书，对焊接人员培训、考核。为保证焊接环境要求，现场搭建了800H 专用焊接工作室，保证了施焊环境温度控制在15℃以上；焊接过程采用红外线测温枪确保层间温度控制在170℃以下；焊接坡口角度调整为70°～75°，解决了焊口质量问题，焊缝探伤一次合格率100%。

3.800H 镍金合金管道材质特殊，热处理温度为885℃，比常规材质高200℃，为保证现场施焊焊口的热处理质量，每道焊缝根据尺寸、壁厚、部位选用适当的加热片或加热绳。测温采用点焊式热电偶，并用自动测温仪记录热处理曲线。为保证测量精确将热电偶点焊至焊缝，确保热处理过程中恒温温度偏差不超过-10℃，且最高温度不超过885℃。每道焊缝设置3 个热电偶（120°夹角），均匀加热（升温速度控制在295℃/h 以下），3 个热电偶温度差不大于±5℃。管道外侧用硅酸铝保温材料包裹，保温厚度为150mm，管道内部用硅酸铝保温棉封住，防止恒温断电后，热量散失过快造成焊缝出现裂纹（冷却速度控制在250℃/h 以下），压力试验一次通过。

4.R-CON 法兰是一种全新的高压自紧式法兰连接方式，全部英国进口，无备件，采购周期长达半年。本工程R-CON 法兰规格最小的1/2 英寸，最大的12 英寸，安装总量342 套。R-CON法兰零部件多，施工技术不成熟。本工程R-CON 法兰应用于高温高压系统，法兰密封性能将直接影响系统的运行安全。项目部专门成立QC 小组并编制了《提高R-CON 法兰安装合格率》的QC 方案，使管道气密性试验一次合格。

5.本工程焊接量达到3 万吋口，为加大管道预制深度、确保施工工期、提高工程质量，采用1+2 移动式管道工作站集成化预制施工技术。1+2 移动式管道工作站结合BIM 技术的应用，将工艺管道施工的预制深度从20%～30%提升到50%～60%，减少了现场工作量，焊缝合格率大幅提升，外观成型好，缩短安装工期。本项目工艺管道现场集成化预制施工技术达到国内先进水平，焊缝探伤一次合格率达100%。

6.本工程钢框架结构，表面喷涂耐火涂料，为防止直接焊接支架，产生钢构件局部应力和补刷涂料，采用成品支架夹接形式，安装电气桥架和管线。加快了施工进度，为检修维护拆装提供方便。

7.冷氢化工程施工环境为爆炸危险环境，工程电气施工质量，关乎厂区生产和作业人员安全。电气、仪表配管采用Y 型隔爆密封盒进行防爆区域隔爆密封。Y 型隔爆密封盒密封填料施工要求：完成后向电缆施加电缆外径20倍的外力，持续6 小时，电缆位移量不得超过6 毫米。项目部采用可视化视频文件对操作人员进行技术交底，直观有效，保证操作一次到位；专用的密封堵料灌具从水平和垂直两个方向进行灌入，保证堵料填充密实。

8.本工程设备数量多、体积大、单台最大重量168T，配合钢结构框架施工，吊装难度及成品保护难度大。施工单位以公司总工程师任技术总负责、高级技师工匠为主组成现场作业团队，编制专项运输、吊装方案，电脑动漫方案论证，制作吊装吊具，现场配备650吨履带吊、260 吨汽车吊等各类型运输、吊装设备，确保了大型设备的转运、吊装一次成功。

此外，在施工过程中，施工单位还编制了行业工艺标准3 个，编写省级工法1 个，发布QC 成果1 个，该QC 成果分别获得了陕西省建筑业协会颁发的2018年陕西省工程建设优秀质量管理小组一等奖，以及中国施工企业管理协会颁发的2018年度工程建设优秀质量管理小组二等奖。