電子級多晶硅項(xiàng)目管道施工方案研究

馬咸會

青海黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司新能源分公司，青海西寧 810000

多晶硅是一種合成化學(xué)物質(zhì)，單質(zhì)硅融化后通過遇冷條件凝固，硅原子通過金剛石晶格的形態(tài)形成晶核，晶核中不同晶面取向的晶粒組合就是多晶硅。多晶硅在光伏材料的使用中有很高的市場占有率，根據(jù)純度的不同，多晶硅又被分為電子級和其他級，電子級多晶硅是太陽能電池使用的主流材料，隨著新能源的發(fā)展，多晶硅的應(yīng)用將會越來越廣泛，需求也越來越大[1]。國家相關(guān)部門出臺了對企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，提出了對多晶硅生產(chǎn)企業(yè)的最低產(chǎn)量要求，因此，現(xiàn)有不符合生產(chǎn)規(guī)模的多晶硅企業(yè)需要進(jìn)行技術(shù)改造，項(xiàng)目改造中的管道施工設(shè)計是我們需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。

1 多晶硅項(xiàng)目工程的特征及特點(diǎn)

多晶硅生產(chǎn)企業(yè)通常位于海拔較高地區(qū)，氣溫具有晝夜溫差大、冬暖夏涼以及日照充足的特點(diǎn)，在實(shí)施管道施工作業(yè)時，施工現(xiàn)場交叉作業(yè)多，周邊地理環(huán)境復(fù)雜，尤其是在改擴(kuò)建項(xiàng)目中，管道工程存在鋼結(jié)構(gòu)與土建結(jié)構(gòu)交叉作業(yè)情況，此外需要對生產(chǎn)區(qū)域附近的工藝管道開展施工防火工作，再加上對管道的高潔凈度要求進(jìn)一步提升了施工的難度。

2 電子級多晶硅項(xiàng)目管道施工

2.1 施工工序的要求

電子級多晶硅項(xiàng)目管道施工中施工程序的設(shè)定，需要根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)及所在地的地理環(huán)境特征而決定，施工當(dāng)中首要環(huán)節(jié)就是管道的清潔度要求。管道施工的第一步是進(jìn)行管道的預(yù)制和安裝，這個過程當(dāng)中，需要及時充入氮?dú)庖员Ｗo(hù)管道避免生銹。在進(jìn)行管道焊接時，通過射線做探傷檢查，管道必須符合設(shè)計的規(guī)定，成型后的管道焊接外口需要具備美觀性，管道試壓過程當(dāng)中也要確保管道的清潔度。

2.2 電子級多晶硅項(xiàng)目管道施工技術(shù)與要求

2.2.1 施工材料的驗(yàn)收和準(zhǔn)備

確保施工圖紙已經(jīng)通過會審和自審環(huán)節(jié)，且施工中所需的技術(shù)文件與設(shè)計方案齊全；在工程開工前，施工方案必須已經(jīng)過相關(guān)部門的批準(zhǔn)，且對施工人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和安全交底，以確保工程的順利完工。此外，多晶硅項(xiàng)目管道施工中所需要的器具準(zhǔn)備齊全，勞動力、施工材料以及施工環(huán)境都要和工程需要相匹配，施工條件能夠確保連續(xù)施工作業(yè)。尤其是在工程中施工的特種工必須持證上崗，確保工程的工序符合技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)；進(jìn)行施工前，工人及技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)確保設(shè)備的就位，對施工方位進(jìn)行核對，確?，F(xiàn)場施工條件與設(shè)計圖紙中的尺寸規(guī)格保持一致。

在多晶硅管道施工過程中需要大量的設(shè)備組件，包括管子、法蘭管件、墊片、緊固件、支吊架、閥門等。在施工開展前，工人必須對施工組件進(jìn)行產(chǎn)品規(guī)格名稱和質(zhì)量的嚴(yán)格核對。核對要素包括且不限于鋼的牌號、爐號、標(biāo)準(zhǔn)號甚至交貨狀態(tài)，以及是否具有技術(shù)監(jiān)督部門的合格印記。對管道材料的表面，有不得出現(xiàn)裂紋、夾渣、重皮、縮孔等缺陷的要求。此外，機(jī)械損傷以及銹蝕凹陷深度應(yīng)當(dāng)控制在相應(yīng)厚度偏差范圍內(nèi)；管道施工中使用到的緊固件不能存在螺紋不完整或者毛刺、浮銹、裂紋等現(xiàn)象，具體應(yīng)當(dāng)以將螺母不使用工具能夠旋出全部螺紋為準(zhǔn)。

2.2.2 管道閥門的檢驗(yàn)和安裝

多晶硅管道工程施工中，閥門的正確安裝是施工的重要環(huán)節(jié)之一，閥門選取有如下要求：一種是廠家清洗過的，一種是沒有預(yù)清洗過的，如果選用的閥門是廠家未經(jīng)過預(yù)先清洗的，施工時需要通過現(xiàn)場試壓程序和外觀檢查，閥門的外觀檢查應(yīng)該符合無凹陷、無蜂窩麻面、無銹蝕、無裂紋、無砂眼的標(biāo)準(zhǔn)，法蘭連接閥門應(yīng)當(dāng)沒有縱向劃痕；此外歪斜、變形、卡澀現(xiàn)象也不應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)在閥門閥桿中，確保所有的安全閥的鉛封完好并持有合格證書；如果選用的閥門是已經(jīng)過廠家清洗的，檢驗(yàn)程序就可以省略現(xiàn)場試壓環(huán)節(jié)，只要對其外觀進(jìn)行檢查即可。

針對管道閥門試壓方法，應(yīng)當(dāng)把握以下原則采取抽檢方式，同時滿足不低于10%和不少于2個的標(biāo)準(zhǔn)。對于直徑小于40mm的低壓閥門不需要進(jìn)行試壓測試，只需做好外觀檢查。其余閥門管件則需要逐個進(jìn)行試壓試驗(yàn)與外觀檢查。

閥門安裝前，必須通過檢查確定填料壓蓋螺栓留有足夠的調(diào)節(jié)余量；在進(jìn)行管道與閥門的焊接作業(yè)時，焊接閥門要保持開放狀態(tài)以防止過熱變形；以法蘭或螺紋方式進(jìn)行閥門與管道連接時應(yīng)當(dāng)保持閥門處在關(guān)閉狀態(tài)；進(jìn)行放空閥螺紋密封焊時也保持放開狀態(tài)；按照介質(zhì)流向的要求，對有方向要求的閥門確定安裝方向；如果閥門手輪方向沒有作明確要求的，必須使手門方向不朝下，方便操作與外形美觀即可；閥門安裝前應(yīng)該根據(jù)設(shè)計的要求對型號進(jìn)行核對；安全閥的安裝方式是垂直安裝；水平管道上只能裝升降式止回閥，旋啟式止回閥的運(yùn)用就比較廣泛，既可以在垂直管道也可以在水平管道安裝；在進(jìn)行過濾器安裝時，應(yīng)當(dāng)考慮過濾網(wǎng)的拆卸清洗需要，確保底部有足夠操作空間。

2.2.3 管道的安裝

管道安裝必須以完成與管道相關(guān)的土建工程為前提。通過設(shè)備安裝檢驗(yàn)合格實(shí)行中間業(yè)務(wù)的交接手續(xù)；確保閥門等預(yù)制件內(nèi)部已經(jīng)清理完畢且驗(yàn)收合格；管道安裝需要遵循以下原則：安裝過程中，應(yīng)遵循先下層后上層、先主管后支管、先難后易的路徑。原則上通過管道從里向外適配與設(shè)備相連；視圖和剖視圖是管道安裝的重要憑據(jù)，尤其需要重點(diǎn)關(guān)注介質(zhì)流向的坡度和處置材料閥門安裝方向。通過檢查法蘭密封墊片與法蘭密封面，剔除有斑點(diǎn)劃痕缺陷的法蘭件；進(jìn)行管道安裝時，需要采用固定的支架并通過卡具進(jìn)行固定接縫，接縫中不得使用加熱管子，通過多層墊片的方式來消除空隙偏差、缺口、不同心度等缺陷；管子施工時使用同一法蘭做到安裝方向的一致性，法蘭與螺母在螺栓緊固后不得有契縫存在，法蘭聯(lián)接要與管道保持同心，法蘭間需要保持平行，距離控制在法蘭外徑的1.5%且小于2mm；密封時，每個螺栓使用的墊圈不超過1個，使用臨時墊片代替在安全閥、調(diào)節(jié)閥、止回閥與其他儀表件連接處所用的墊片，在系統(tǒng)氣密時再用正式墊片替換。

2.2.4 管道焊接

管道焊接是整個管道施工質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)，管道焊接工人必須具備相應(yīng)的焊接資格，這對確保施工的按時按量完成至關(guān)重要。焊接設(shè)備的準(zhǔn)備應(yīng)當(dāng)要充分滿足工程的需求，尤其要適應(yīng)工程施工高峰期需求。施工前，必須對所有的焊接設(shè)備進(jìn)行性能調(diào)試，確保設(shè)備的各項(xiàng)計量儀表完好、性能狀況良好，保持隨時能投入使用的狀態(tài)。工程中使用的焊材必須建立專門的焊材庫進(jìn)行保管，且焊材必須有產(chǎn)品合格證和質(zhì)量保證證書。焊接過程中加溫設(shè)備和備除濕機(jī)為工程開展的必要配置，焊接施工環(huán)境必須保持一定的干燥度。在施工條件不符合要求的時候，可以制作小型焊接防護(hù)棚保證施工環(huán)境，滿足環(huán)境要求相對濕度小于90%，焊縫高度的要求為焊接厚度的70%以下，并且同時滿足小于6mm的要求。

焊接工藝方面也有著嚴(yán)格的要求。通常采用承接焊和對接焊兩種方式。在起弧時氬弧焊把應(yīng)當(dāng)提前送氣，在焊件上引弧是不被允許的；焊接工人在熄弧前應(yīng)當(dāng)先切斷電流，保持接頭處始終處于氣體的保護(hù)中；一旦有夾鎢現(xiàn)象出現(xiàn)在焊接過程中，應(yīng)當(dāng)立即停止焊接工作，及時更換鎢極并磨去缺損處；一定規(guī)格以下的對接焊口應(yīng)當(dāng)采取全部鎢級氣體對焊面進(jìn)行保護(hù)，一定規(guī)格以上的管道可以進(jìn)行手工電弧焊蓋面并采用鎢極氣體保護(hù)焊接打底；電弧長度在施焊過程中應(yīng)當(dāng)保持最小，搜收弧時注意將熔池填滿保持接頭以保證焊接質(zhì)量，多層焊的焊接頭應(yīng)當(dāng)錯開；應(yīng)在管道焊接時，表面引燃電弧試驗(yàn)電流。

焊縫外觀檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)是熔池兩邊實(shí)現(xiàn)平滑過渡且焊縫外觀成形良好，焊縫表面的高度不得低于母材表面，且焊縫的寬度不超過坡口邊緣的2mm。焊縫表面不允許有咬邊、夾渣、氣孔、裂紋的存在；焊縫咬邊總長不超過焊縫長度10%。在外觀檢查合格后，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行無損檢測。通過抽檢，同一名焊工施工的焊縫，一旦發(fā)現(xiàn)有一道不合格，再進(jìn)行抽檢，一旦出現(xiàn)多道焊縫不合格的現(xiàn)象，則應(yīng)當(dāng)對該焊工施工的所有施工焊縫進(jìn)行檢驗(yàn)。

3 電子級多晶硅項(xiàng)目管道施成果保護(hù)

在多晶硅管道工程施工過程中與物料發(fā)生接觸的管道按照要求清洗標(biāo)準(zhǔn)均為一級或三級；所有施工人員使用的工具和手套不能帶有水和油脂；在完成管道預(yù)制后，經(jīng)過一級清洗的管道通過防腐公司進(jìn)行內(nèi)層噴砂后再次進(jìn)入清洗公司進(jìn)行清洗作業(yè)，在安裝前經(jīng)過監(jiān)理和業(yè)主的檢查確認(rèn)；通過干燥壓縮氣體清理安裝管道，并清洗所有的螺栓，使用無水酒精清潔安裝墊片；在預(yù)制管道的過程中，先將儀表一次元件的開孔工作落實(shí)到位。

4 結(jié)語

近年來，我國多晶硅行業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，但是因?yàn)闅v史原因，多晶硅材料的核心生產(chǎn)技術(shù)長期被發(fā)達(dá)國家掌握，導(dǎo)致我國大多數(shù)多晶硅廠家的生產(chǎn)規(guī)模較小，且多晶硅的產(chǎn)品規(guī)格不高。因?yàn)槠髽I(yè)規(guī)模小所以在一定程度上限制了技術(shù)研發(fā)的投入，因此針對高水準(zhǔn)多晶硅生產(chǎn)設(shè)備的改造需求市場很大，把握好技術(shù)施工要點(diǎn)對推進(jìn)我國電級多晶硅的生產(chǎn)具有重大意義。