氧气管道施工技术总结山西焦煤五麟煤焦开发有限公司年产10万吨/年甲醇工程工艺管道材质、管内介质繁多,压力等级较高。

管材质有20#、Q235A、15CrMoG、15CrMo、304、316、316H等;管道介质有焦炉煤气、转化气、合成气、升温气、氧气、氮气、仪表空气等;管道压力达到到6.2Mpa。

其中氧气管道作为氧气在生产、储存、输配和使用过程中的重要装备,不是简单意义上的受压管道,而是一种在运行中可能引起燃烧、爆炸事故、涉及生命安全、危险性较大的特种设备,其安装施工工艺比一般压力管道复杂,要求也更为苛刻,安装质量好坏直接影响氧气管道的安全运行。

因此此处的工艺管道施工技术方法就尤为重要,现将施工以来通过学习及实践的经验知识总结如下:一、氧气管道的脱脂氧气管道脱脂是新建氧气管道安装施工质量控制环节中的关键环节,曾经发生的许多氧气管道的重大燃烧、爆炸事故是由安装施工时管道脱脂不彻底造成的。

由于高速流动的氧气与油脂摩擦会发生爆炸,因此在安装施工过程中应采取有效措施,防止氧气管道受到油脂污染。

管道、阀件及垫片等与氧气接触的一切部件,安装前必须进行严格的脱脂处理。

脱脂可用无机非可燃清洗剂、三氯乙烯、二氯乙烷等溶剂清洗等方法,并应用紫外线检查法、樟脑检查法或溶剂分析法进行检查,直到合格为止。

1 氧气管道安装常用脱脂剂本工程采用二氯乙烷做脱脂剂,这种脱脂剂的保存和使用,应当遵守的共同规则是:脱脂剂应装在密闭的容器内,放置在干燥、阴凉的室内,防止高温烘烤和阳光直射,防止与酸、碱类物质接触。

脱脂工作应在通风良好的场所进行。

使用有毒脱脂剂时,必须戴口罩、手套。

当通风条件不良时,要戴防毒面具防止中毒,这一点一定要引起重视。

2 脱脂操作注意事项(1) 使用二氯乙烷进行脱脂操作时,工作场所电焊、气焊操作必须停止,操作人员不许抽烟;使用二氯乙烷脱脂时,金属管件必须保持干燥,不得有水份,以防脱脂剂对金属的腐蚀。

(2) 管子的内表面脱脂,采用灌洗法,即先用木塞堵住管子的一端,向管内注入脱脂剂后,再把另一端堵住,然后把管子水平放置,浸泡1~1.5h,每隔15min绕轴线转动一次,每次转动应将管子滚动几个整圈,使管子的整个内表面都均匀的受到脱脂剂的浸泡和多次洗涤,每次转动角度差90°为宜;对于管外壁和不便用灌洗法脱脂的管件,可用棉纱或破布浸蘸脱脂剂进行擦拭;当需要用压缩空气或氮气对脱脂件进行吹干时,要保证压缩空气和氮气内不含有油脂和水分,压缩空气或氮气最好能加热至60~70 ℃,脱脂合格后使用氮气吹干。

(3) 对小型零件的脱脂,可将其沉浸在脱脂剂中5min~6min,并将容器口盖严,以防止脱脂剂蒸发;对于非金属衬垫,只能用四氯化碳脱脂,可将其沉浸在四氯化碳内 1h~2h,然后置于阴凉通风处晾干;石棉制品 (石棉垫片、石棉盘根) 脱脂时,可在300 ℃左右的无烟火焰中烧 2min~3min,然后涂上石墨粉。

(4) 凡拆开进行脱脂的阀件,应在脱脂后进行气密性试验;进行水压试验的管道,脱脂后管道内壁必须进行钝化处理。

(5)管道加工完成并去除毛刺、铁屑后,焊接安装前,宜对管子及附件内表面进行现场二次脱脂。

二、氧气管道焊接安装1 管道焊前准备注意事项(1) 管子接头型式及坡口加工要求管子坡口的加工型式和尺寸,应本着能保证焊接质量,填充金属少,减少焊接应力和变形,适应无损检测要求,改善劳动条件,便于操作等原则进行。

碳素钢、普通低合金钢可采用机械切断、砂轮切割、气割等。

不锈钢管子宜采用机械切割、砂轮切割或等离子切割。

管子切口表面应平整,无裂纹、重皮、毛刺、凹凸、熔渣等。

管子组对前,应将坡口及其内外侧不小于10mm范围内的表面清理干净,如有油污,可用脱脂剂擦洗干净,并不得有裂纹及夹层等缺陷。

(2) 管道对口质量要求管子组对质量,直接影响焊工操作,是保证焊接质量的重要因素。

对口局部间隙过大,要设法修正到规定尺寸,严禁在间隙内填充其他金属异物。

管子内壁应齐平,防止错口,造成根部未焊透等缺陷。

2 焊接操作注意事项氧气管道与接触氧气的表面若有毛刺、焊瘤或焊渣,经管内高速流动的氧气冲刷,管壁内的毛刺尖端易被氧化引起管道自燃,焊瘤或焊渣被气流吹动后与管道壁发生碰撞产生火花,也容易引起氧气管道燃烧、爆炸事故发生,因此,必须彻底除去管道内壁毛刺、焊瘤、焊渣。

为了保证管内的清洁和防火防爆要求,氧气管道焊接一般应全部采用氩弧焊或氩电联焊的焊接工艺。

焊接碳素钢氧气管道时,为了节约施工费用,可采用氩电联焊的焊接工艺,即先采用氩弧焊打底,再用普通手工电弧焊完成层间焊及盖面等操作程序。

在氧气管道焊接过程中,应防止焊接飞溅物和焊渣进入管道内部以达到防火防爆要求。

3 氧气管道安装常见焊接缺陷及防止措施(1) 裂纹裂纹是指在焊接过程中,或焊接后,在焊接接头区域内出现的金属局部破裂现象。

裂纹除了降低接头强度外,还由于裂纹端有尖锐的缺口,将引起较高的应力集中,使裂纹继续扩展,由此导致整个构件的破坏,因此裂纹是焊缝中不能允许存在的缺陷。

按其产生的温度和时间不同可分为热裂纹、冷裂纹。

热裂纹防止措施:正确选取焊接材料,限制管材及焊材中易偏析元素和有害杂质含量;采用合理的焊接顺序,以提高焊缝收缩时的自由度;采取各种降低焊接应力的的工艺措施等。

冷裂纹防止措施:焊前预热,焊后及时热处理;使用严格烘干的低氢型焊条等。

(2) 气孔由于焊接熔池在高温时吸收了过多的气体,在焊缝冷却时气体来不及逸出而残留在焊缝金属内形成了气泡。

防止措施:焊接前要对焊接坡口进行认真清理,焊接严格按照焊接工艺选择焊接材料、焊接电流、焊接速度等。

(3) 未焊透焊缝金属与母材之间或边缘未被电弧熔化而留下的空隙。

避免未焊透的方法是:焊接时正确选择焊接电流、焊接速度、坡口型式和装配间隙。

(4) 夹渣夹杂在焊缝中的非金属夹杂物称为夹渣。

防止措施:选用工艺性能良好的焊条,合适的焊接电流,焊件坡口角度不宜过小,焊缝必须清理干净,焊接操作时运条要均匀,并注意熔渣流动方向。

4、氧气管道焊接检验氧气管道对接焊缝外观质量需进行100﹪的检验,应达到设计规定的焊缝等级要求,不低于Ⅱ级焊缝标准;对接焊缝内部质量无损探伤结果应达到设计要求,不低于Ⅱ级焊缝标准。

设计压力小于1.5MPa 的氧气管道,对接焊缝无损探伤抽查比例不低于15﹪;设计压力大于或等于1.5MPa的氧气管道,对接焊缝无损探伤抽查比例100﹪。

当采用超声波进行无损探伤时,氧气管道对接焊缝内部质量验收级别必须相应提高一级。

无损探伤发现对接焊缝内部质量缺陷时,焊缝返修及检验应严格按照GB50184—2011第8.3.2条规定进行。

5、氧气管道压力、泄露性试验安装完成、焊缝检验合格的氧气管道,必须在经过严格的管道支吊架、管线外观检查并确认后,方可进行压力试验(包括气体严密性试验)和泄漏性试验。

氧气管道强度试验采用洁净无油水作介质,严密性试验和泄露性试压采用无油无水压缩空气,严禁使用含水含油的压缩空气作为试验介质。

不锈钢管道试压用水氯离子含量不得超过25ppm。

氧气管道的压力试验、气密性试验及泄漏性试验,必须严格按照设计规定的试验压力、试验时间等参数进行。

如设计无规定,则按设计技术文件规定的设计压力或最高工作压力、设计温度、试验时实际温度等相关技术参数,结合《工业金属管道工程施工规范》GB50235—2010相关规定,确定试验压力及试验时间。

一般情况下氧气管道水压试验压力为管道设计压力的1.5倍;气压试验(氮气介质)试验压力为管道设计压力的1.15倍,气密性试验及泄漏性试验的试验压力均为管道的设计压力。

氧气管道压力试验应将不能参与试验的仪表、阀门及其附件加以隔离。

试验前检查各项准备工作及防护措施。

用水作介质。

宜在环境温度5℃以上进行。

缓慢升压,达到试验压力后稳压10min,再将试验压力降至设计压力,停压30min,以压力不降、无渗漏为合格。

气压试验前,必须进行预试验(一般0.2MPa),并逐步缓慢升压,当压力升高至试验压力的50﹪时,如未发现异状和泄漏,继续按试验压力的10﹪逐级升压,每级稳压3min,直至试验压力时,稳压10min,再将压力降至设计压力,查管道漏点,停压时间应根据查漏工作需要确定,以发泡剂(不宜使用肥皂水)检查无泄漏为合格。

压力试验过程中,如发生泄漏,应泄压补漏,严禁带压处理。

泄漏性试验应在压力试验合格后、氧气送气前进行。

试验压力下持续24小时后,根据压降、温度变化等实测数据,结合管道公称直径,计算每小时平均泄漏率。

一般情况下,室内及地沟内每小时平均泄漏率≤0.25﹪,室外≤0.5﹪.泄漏性试验中,应重点检查阀门填料函、法兰或螺纹连接处、放散阀、排气阀等,以发泡剂检查不泄漏为合格。

6、氧气管道吹扫氧气管道吹扫应在压力试验合格后进行。

氧气管道吹扫宜采用爆破式吹扫工艺,吹扫应按主管、支管、疏排管的顺序依次进行。

吹扫介质应选用氮气或无水无油压缩空气,严禁使用普通压缩空气进行吹扫。

吹扫时气流速度不应小于20m/s,连续吹扫时间不低于8小时,在排气口用白布或白漆靶板检查,5分钟内靶板上无铁锈、铁屑、灰尘、水份及其他杂物即为合格。

吹扫前,将不允许进入吹扫系统的设备及管道附件加以隔离,再次检查管道支吊架紧固程度。

吹扫过程中,应严格要求施工人员按审批的吹扫方案规定的顺序依次进行,对吹扫气流速度及吹扫时间严格控制。

吹扫结束后,对每一排气口的吹扫质量进行检查。

7、氧气管道涂刷保温氧气管道涂装及绝热应在各项试验完成后进行。

根据现场施工情况,安装后不易涂装的部位应预先涂装,但焊缝及其标记在试验未完成前必须预留。

涂装前应清除被涂表面的铁锈、焊渣、毛刺、油水等污物。

按设计要求需进行的绝热施工,应在涂装后、送气前完成。

三、氧气管道防静电措施为了消除氧气流动与管壁磨擦而产生的静电引起燃烧、爆炸事故,氧气管道要有可靠的静电接地,接地电阻不大于20Ω。

室外管道一般每100m 做一处静电接地,室内管道一般每 30~40m做一处静电接地。

用作静电接地的材料或零件安装前不得涂漆,导电接触面必须除锈并紧密连接,安装后必须进行测试,电阻值超过规定值时,应进行检查与调整。

各段管子间应导电,每对法兰或螺纹接头间电阻值超过0.03Ω时,设置导线将其两端跨接,使整个管道成导体而释放静电,以防止静电集聚产生火花放电引发事故。

氧气管道防静电措施是管道安装过程中最容易被忽视的环节,国内曾多次发生因静电集聚产生火花放电引起的管道安全事故,因此氧气管道安装施工时应注意做好管道防静电措施。

四、氧气管道送气由于氧气的特殊性,氧气管道送气工作实施复杂,涉及面较广。

不仅需要施工单位的配合准备及作业,还需要建设单位主管部门紧密协作、指导甚至操作。

一般情况下,氧气管道送气应由建设单位组织,施工单位配合进行。