管道工程酸洗方法及應(yīng)用范圍研究

張 純 靜

（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司，重慶 400016）

管道工程酸洗方法及應(yīng)用范圍研究

張 純 靜

（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司，重慶 400016）

管道的清掃環(huán)節(jié)對(duì)整個(gè)工程非常重要，主要是酸洗的過(guò)程要做好。以實(shí)際工程為背景，對(duì)酸洗的方法、適用范圍做了詳細(xì)的論述，為設(shè)計(jì)和施工提供了參考。

酸洗；管道

管道工程的酸洗，就是用某些化學(xué)藥品的水溶液來(lái)清除管道或設(shè)備內(nèi)各種沉積物，并使金屬表面形成良好的防腐保護(hù)膜，以達(dá)到某些工業(yè)管道或設(shè)備投入使用前的工藝要求和安全運(yùn)行。

管道或設(shè)備通過(guò)酸洗，可除掉管子或設(shè)備在制造過(guò)程中形成的氧化皮（也稱軋皮）和在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和安裝過(guò)程中生成的腐蝕物、焊渣及設(shè)備出廠時(shí)涂覆的防護(hù)劑（如防腐油），同時(shí)還可以除去管道和設(shè)備在制造、安裝過(guò)程中進(jìn)入或殘留在設(shè)備內(nèi)部的雜質(zhì)，如砂子、塵土等。

管道工程酸洗所用的溶液，除了要起清洗作用外[1]，為了減緩清洗劑對(duì)金屬管道的腐蝕，溶液中還應(yīng)加入緩蝕劑。管道經(jīng)酸洗后為防止殘存藥品對(duì)管道的腐蝕還應(yīng)加中和劑。為使管道經(jīng)酸洗后，金屬不再被污染和銹蝕，使金屬形成一層保護(hù)膜，還應(yīng)加入鈍化劑[2]。

1 酸洗的方法

（1）硫酸法：適用于各種碳素鋼管和設(shè)備，其配方是：

工業(yè)硫酸：60 mL；

水：1 L；

緩蝕劑2.94×10-3～9.8×10-3kg；

溫度：80 ℃。

（2）鹽酸法：適用于各種碳素鋼管和設(shè)備，其配方是：

工業(yè)鹽酸（比重1.19）：60 mL;

水：1 L;

緩蝕劑2.94×10-3～9.8×10-3kg;

溫度：常溫。

（3）磷酸法：用于銹蝕不太嚴(yán)重的碳素鋼管和設(shè)備。其方法是磷酸為25%的水溶液，在室溫情況下浸泡1 h。

（4）硝酸法：適用于銅及銅合金管道及其他有色金屬管道。濃度為普通硝酸30%；水70%，浸泡數(shù)分鐘，并注意用堿溶液中和。

2 酸洗的方式

管道工程酸洗的方式有靜置浸泡和流動(dòng)清洗兩種。通常不采用浸泡式而是采用流動(dòng)清洗的方式，因后者有下列優(yōu)點(diǎn)：.易使各部清洗液的溫度、濃度均勻，不致因溫差和濃度而造成酸洗程度不均；容易根據(jù)出口酸洗液的分析結(jié)果，判斷酸洗的進(jìn)度和終點(diǎn)；溶液的流動(dòng)可起攪拌作用，有利于酸洗。

3 酸洗的溫度時(shí)間和流速

溫度升高，酸洗速度可加快，一般鹽酸法溫度不高于30～40 ℃，硫酸法溫度不高于50～60 ℃。溶液的溫度對(duì)酸洗效果也有影響，對(duì)于鐵的氧化物等沉積物，溶液溫度高對(duì)酸洗有利，因?yàn)樗鼈兊娜芙舛仁请S著溫度的升高而增大，但對(duì)于緩蝕劑抑制腐蝕能力，卻是隨著溫度的升高而下降，所以酸洗的溫度要選擇合適。

采用流動(dòng)清洗方式時(shí)，應(yīng)適當(dāng)控制酸洗液的流速。流速過(guò)大，雖然可以使沉積物的溶解速度增快，但緩蝕劑的能力卻下降；當(dāng)流速過(guò)小，又不能保證溶液在清洗系統(tǒng)各部分充分流動(dòng)，效果就差。因此，允許的最大最小流速，可通過(guò)動(dòng)態(tài)小型試驗(yàn)確定。

合理確定溶液的濃度、溫度、時(shí)間和流速是酸洗效果的關(guān)鍵所在，必須根據(jù)管道材質(zhì)、銹蝕程度合理確定。以確保酸洗效果。

4 酸洗的準(zhǔn)備工作

管道工程酸洗是一項(xiàng)技術(shù)要求較高的工作，因此必須做好充分的準(zhǔn)備工作，才能確保酸洗工作順利進(jìn)行，達(dá)到預(yù)期的效果。

（1）藥品準(zhǔn)備

在酸洗工作前，將所需藥品準(zhǔn)備齊全，數(shù)量備足。特別是酸洗用的酸和中和用的堿，都要有一些余度。但在酸洗工作中應(yīng)該在保證質(zhì)量的前提下，盡可能減少藥品用量、以降低酸洗成本，減輕排放廢液對(duì)環(huán)境的污染。

（2）酸洗用水

在酸洗過(guò)程中，有時(shí)在短時(shí)間內(nèi)需要大量的水，若在酸洗過(guò)程中出現(xiàn)供水中斷的情況，就會(huì)嚴(yán)重影響酸洗效果，所以在酸洗工作開始前，應(yīng)準(zhǔn)確掌握酸洗用水，最好單獨(dú)準(zhǔn)備儲(chǔ)水箱。

（3）熱源

由于酸洗需要將溶液加熱到一定溫度，所以熱源必須有保證。酸洗時(shí)，常用的熱源為蒸汽，故對(duì)蒸汽的壓力、溫度、用量及取用點(diǎn)等，應(yīng)計(jì)劃周到。

（4）電源和備用泵

要了解酸洗泵和空氣壓縮機(jī)的用電情況，防止用電中斷，在使用臨時(shí)泵時(shí)，要設(shè)有備用泵。

（5）廢液、廢氣的排放

排放的廢液、廢氣應(yīng)符合環(huán)境保護(hù)部門的規(guī)定，并且要特別注意不會(huì)發(fā)生危害（如火災(zāi)）。為此，應(yīng)準(zhǔn)備好處理廢液的設(shè)施和排放的措施。

（6）安排好酸洗系統(tǒng)

按預(yù)先制定好的酸洗方案，安排好酸洗系統(tǒng)和設(shè)備，并仔細(xì)檢查系統(tǒng)的嚴(yán)密性，以防酸洗時(shí)發(fā)生泄漏。因此，在酸洗正式進(jìn)行前，要對(duì)酸洗系統(tǒng)各臺(tái)設(shè)備進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)；對(duì)整個(gè)系統(tǒng)要進(jìn)行水壓試驗(yàn)，以免在酸洗過(guò)程中發(fā)生泄漏，不好處理。

（7）安全措施

為了保證操作人員的安全、防止發(fā)生人生與設(shè)備事故，酸洗現(xiàn)場(chǎng)必須有充分的照明，并有必要的通訊聯(lián)絡(luò)設(shè)施；在有關(guān)設(shè)備、閥門上應(yīng)有標(biāo)牌；操作人員應(yīng)了解安全規(guī)定和所有藥品的性能；準(zhǔn)備好必要的安全用具（如口罩、面罩、工作服等）；酸洗和安全用藥（小蘇打、硼酸等）過(guò)程中因有氫氣產(chǎn)生，應(yīng)掛嚴(yán)禁煙火等警示牌。

5 酸洗的步驟

當(dāng)一切準(zhǔn)備工作就緒，即可進(jìn)行酸洗工作。由于酸洗的管道或設(shè)備要求不同，使用的藥品不同，因此，酸洗的步驟也不一樣。一般管道工程酸洗可按下列順序進(jìn)行。

（1）洗凈

可用壓縮空氣或水沖刷管道內(nèi)部，以排除管道內(nèi)的泥土、雜質(zhì)等。

（2）堿洗

用堿溶液清除管道和設(shè)備在制造和安裝過(guò)程中涂覆在內(nèi)部的防銹劑及安裝時(shí)沾染的油污等，為下步酸洗創(chuàng)造條件。

（3）酸洗

用酸溶液清洗管道和設(shè)備內(nèi)部，通過(guò)酸液作用，除掉銹蝕、軋皮等。這是酸洗工作的主要工序。

（4）中和

用堿溶液中和內(nèi)部殘留的酸溶液，以消除酸對(duì)管道或設(shè)備的腐蝕。

（5）鈍化

使酸洗好的管道或設(shè)備內(nèi)部，形成一層保護(hù)膜，以防止管道或設(shè)備內(nèi)部再生銹。

（6）吹干

用壓縮空氣排除因酸洗而殘留在管道或設(shè)備內(nèi)部的水分。

6 酸洗實(shí)例

某工廠兩車間之間連接的管線，采用的是碳素鋼管、安裝后內(nèi)部銹蝕一般，投產(chǎn)前工藝要求管道內(nèi)部應(yīng)除銹干凈，露出金屬亮光。

根據(jù)管道材質(zhì)和工藝要求，現(xiàn)采取酸洗法清除內(nèi)部銹蝕。酸洗的工藝過(guò)程及要求如下：

（1）酸洗前管道的連接處理

管線工程在酸洗前應(yīng)將管線兩端的各管段串聯(lián)起來(lái)，組成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，以便于酸洗。

（2）溶液的配置

酸溶液

工業(yè)鹽酸（比重1.19）：0.5 m3；

烏洛托平：343 N；

清水：5 m3；

控制溫度：常溫；

中和鈍化液

苛性鈉：196 N；

亞硝酸鈉：68 N；

清水：5 m3；

控制溫度：常溫；

沖洗液

自來(lái)水：適量；

干燥；

2.97 ×105Pa壓縮空氣，適量。

（3）酸洗工藝過(guò)程

將溶液全部配制完成后，儲(chǔ)存于容器內(nèi)，經(jīng)攪拌均勻，然后檢查清洗系統(tǒng)及設(shè)備，如管道連接、清水泵、耐酸堿泵、空氣壓縮機(jī)連接等無(wú)誤后即可進(jìn)行操作，其步驟是：

1）吹掃

全部系統(tǒng)閥門關(guān)閉，啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，待壓力升至2.97×105Pa時(shí)，打開排氣端閥門，將管道內(nèi)污物吹出。然后關(guān)閉壓縮機(jī)。

2）初洗

即用清水沖洗一遍，以便排出系統(tǒng)內(nèi)的污物，然后用壓縮空氣吹干。

3）酸洗

即將配制好的酸溶液，酸堿液的濃度要嚴(yán)格控制，并在操作過(guò)程中隨時(shí)測(cè)定，測(cè)定的方法可采用滴定法與原液比較，以免造成濃度大小不準(zhǔn)而造成腐蝕過(guò)重或達(dá)不到要求。然后用耐酸泵打入系統(tǒng)，并使之循環(huán)，時(shí)間約30～40 min。然后將酸洗液排至容器。酸洗完成后，應(yīng)及時(shí)將管道割開抽樣檢查酸洗效果。如管壁內(nèi)經(jīng)酸洗后呈黑色，即為合格；若仍有黃色銹皮，為酸洗不足；若呈灰黑色，則為酸洗過(guò)度。應(yīng)采取調(diào)整配比的方法，使酸洗達(dá)到要求。

4）中和鈍化

用泵將中和鈍化液打入系統(tǒng)循環(huán)，時(shí)間約30 min。將中和液打入容器，并用壓縮空氣將系統(tǒng)吹干。

5）洗凈

即用清水反復(fù)沖洗系統(tǒng)，直到排出的水為中性時(shí)為止。然后用壓縮空氣將系統(tǒng)吹干。

6）封閉

洗凈完畢后，檢查管子內(nèi)部是否達(dá)到要求，如合格后即將管道封閉或?qū)⒐芫€連接好，以防止管道再度生銹或污染。

7）酸洗地點(diǎn)應(yīng)通風(fēng)良好，操作人員應(yīng)有足夠的防護(hù)用品，以防被酸、堿液灼傷。

7 結(jié) 論

管道的清掃環(huán)節(jié)非常重要，主要是酸洗的過(guò)程要做好，以實(shí)際工程為背景，把酸洗的方法、適用范圍做了詳細(xì)的論述，為設(shè)計(jì)和施工提供了參考。

［1］朱萍. 液壓管道在線酸洗[J]. 科技資訊，2011（24）:95,97.

［2］GB50235-2010《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.

高強(qiáng)鈦合金板材的室溫成形

科研人員對(duì)經(jīng)820 ℃退火處理后的2 mm厚高強(qiáng)Ti-6Al-4V合金板材在室溫下的成形及回彈行為進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究。

實(shí)驗(yàn)選用的Ti-6Al-4V合金板材的原始組織由93.86%的等軸α相和6.14%的β相組成，平均晶粒尺寸為1.3μm±0.7μ m。室溫拉伸測(cè)試結(jié)果顯示，其各向異性較大，與軋制方向呈45°方向時(shí)，試樣的屈服強(qiáng)度最低，延伸率較高，且當(dāng)達(dá)到極限強(qiáng)度時(shí)，試樣會(huì)很快發(fā)生斷裂。成形極限測(cè)試試驗(yàn)在裝有半球狀沖頭的設(shè)備上完成，半球沖頭的直徑為60 mm。采用裝有4個(gè)先進(jìn)CCD相機(jī)的光學(xué)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)來(lái)記錄每個(gè)試樣完整的變形過(guò)程。通過(guò)設(shè)計(jì)不同的試樣形狀來(lái)測(cè)試不同應(yīng)變路徑的變形行為。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，所有的試樣均在半球沖頭的頂部突然發(fā)生斷裂，斷裂前沒(méi)有明顯的頸縮現(xiàn)象，說(shuō)明該合金的室溫成形性是非常有限的。對(duì)比分析了Ti-6Al-4V合金板材室溫彎曲和軋制成形時(shí)的變形行為。結(jié)果表明，擺錘折疊彎曲試驗(yàn)和V型模彎曲試驗(yàn)的最小彎曲半徑為9 mm，而軋制成形的最小彎曲半徑為7.51 mm，提高了15%以上。軋制成形可以成形更小的半徑尺寸且比簡(jiǎn)單的彎曲成形回彈更小。這主要是由于軋制成形是一個(gè)多工步的累積變形過(guò)程，逐步多次變形可以抑制裂紋的長(zhǎng)大，同時(shí)使材料的變形比普通的一次變形更加充分。另外，在高強(qiáng)鋼軋制過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的形狀缺陷在Ti-6Al-4V合金軋制成形過(guò)程中相對(duì)較少?？梢?，軋制成形是室溫成形航空及汽車結(jié)構(gòu)件用高強(qiáng)鈦合金板材的很有潛力的加工方法。

Research on Acid Pickling Method of Pipeline Engineering and Its Application Scope

ZHANG Chun-jing
（China Coal Technology & Engineering Group Chongqing Design & Research Institute Co., Ltd., Chongqing 400016, China）

Pipeline cleaning is very important for the whole project, acid pickling process should be done well in the pipeline cleaning. In this paper, according to a practical project, the acid pickling method of pipeline and its applicable scope were introduced, which could provide reference for the design and construction of pipeline engineering in further.

Acid pickling; Pipeline; Applicable scope

TQ 051

： A

： 1671-0460（2015）10-2451-03

2015-04-14

張純靜（1984-），男，山東鄆城人，碩士，2013年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)，現(xiàn)于中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司從事油氣管道及蒸汽管道相關(guān)的設(shè)計(jì)研究工作。E-mail：zchunjing@126.com。