大型超市冷凍機(jī)的清洗過程化學(xué)清洗失敗案例分析（六）

伊藤日出生

（日本，999001）

這次承接的化學(xué)清洗設(shè)備是日本某大型超市冷凍 · 冷藏陳列柜使用的水冷式冷凍機(jī)，在對新增設(shè)的3臺冷凍機(jī)循環(huán)冷卻水配管的清洗中，發(fā)生了清洗失敗的事件。在該超市的設(shè)備室內(nèi)，安裝有15臺以上的老式冷凍機(jī)。為了增加制冷能力，該超市又在空間不大的設(shè)備室內(nèi)新增了3臺中型冷凍機(jī)。

在原有的4吋冷卻水總管上，新連接了2吋的主管，從這里又分出了1吋的支管，很明顯是最近增設(shè)的鍍鋅管。該店鋪已經(jīng)存在很多年，冷凍機(jī)養(yǎng)護(hù)平常由養(yǎng)護(hù)員對設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)檢查?；瘜W(xué)清洗顧問伊藤日出生所在的公司，接受了這名冷凍機(jī)養(yǎng)護(hù)員“由于冷凍機(jī)整體的制冷劑高壓不斷升高，想從冷卻塔投入藥品清洗整個冷凍系統(tǒng)”的委托清洗請求。

與該超市冷凍機(jī)配套的冷卻塔是冷凍能力為100t的大型水塔，它與15臺以上的冷凍機(jī)、以及與冷凍機(jī)連接的冷卻水配管的冷卻水系統(tǒng)連，總保水量相當(dāng)大。在大小冷凍機(jī)連接著的冷卻水系統(tǒng)中，從冷卻塔投入藥品一次清洗時，每個機(jī)器中流過的冷卻水的流速和流量不盡相同，高壓全部不下降，養(yǎng)護(hù)員把這些情況向化學(xué)清洗顧問均作了詳細(xì)說明。但是，如果單獨(dú)清洗的話，每臺設(shè)備的清洗費(fèi)用加起來遠(yuǎn)高于15臺設(shè)備一次性整體清洗的費(fèi)用。鑒于此，伊藤日出生不得已選擇了整體清洗。圖1是整體清洗投入清洗劑的場景。

圖1 整體清洗投入清洗劑

1 冷卻水系統(tǒng)設(shè)備的狀況

包括冷卻塔在內(nèi)，該超市冷卻水系統(tǒng)的設(shè)備相對陳舊，超市負(fù)責(zé)人非常擔(dān)心化學(xué)清洗引起因配管出現(xiàn)小孔導(dǎo)致的漏水，以及冷凝器發(fā)生破損?；瘜W(xué)清洗顧問伊藤日出生所在的公司是一家大型養(yǎng)護(hù)檢查公司，具有多年的化學(xué)清洗實(shí)踐，不論發(fā)生什么樣的事故都可以馬上使設(shè)備恢復(fù)運(yùn)行。經(jīng)過慎重考慮，超市負(fù)責(zé)人決定委托伊藤日出生所在的公司實(shí)施冷卻水系統(tǒng)設(shè)備的清洗。

2 清洗劑的準(zhǔn)備

這種清洗需要大量的清洗劑與中和劑，在清洗的前一天傍晚，化學(xué)清洗公司的人員將清洗劑和中和劑搬運(yùn)至冷卻塔屋頂?shù)年帥鎏?。冷卻塔屋頂用上鎖的柵欄圍住，并有保安監(jiān)視。

3 整體清洗開始

第二天早上，伊藤日出生在門衛(wèi)室辦理好手續(xù)后來到屋頂?shù)睦鋮s塔處，剛一到達(dá)，冷凍機(jī)養(yǎng)護(hù)檢查員就說機(jī)器已經(jīng)全部準(zhǔn)備好，隨時可以開始清洗。因?yàn)槔鋮s水系統(tǒng)設(shè)備龐大，清洗要花很長時間，因此，伊藤日出生要求養(yǎng)護(hù)員勤加注意。

像往常一樣，清洗人員首先投入淤泥清洗劑，不久從冷卻塔流出大量混合著白色泡沫的溶液。放置一會后，緩慢投入水垢清洗劑，清洗劑與水垢中的碳酸鈣反應(yīng)，產(chǎn)生的碳酸氣泡混雜在黑色混濁的循環(huán)水中不斷排出。

經(jīng)過相當(dāng)長的時間，當(dāng)投入的清洗劑超過預(yù)計(jì)量的一半時，確認(rèn)一下1層設(shè)備室內(nèi)冷凍機(jī)的高壓表讀數(shù)。

4 高壓各不相同

高壓表所示壓力有的已經(jīng)正常，有的稍有下降，有的降低程度還不夠，各不相同。

5 再次投入剩余的水垢清洗劑

返回冷卻塔屋頂，再次投入剩余的水垢清洗劑。每當(dāng)追加清洗劑時就會產(chǎn)生泡沫，確認(rèn)是水垢發(fā)生了溶解。經(jīng)過30～40min后，投入清洗劑已不再產(chǎn)生泡沫，重新確認(rèn)1層設(shè)備室冷凍機(jī)的壓力表讀數(shù)。雖然所有壓力表讀數(shù)基本都已經(jīng)下降，但是，非常擔(dān)心3臺已經(jīng)變黑的老舊小型冷凍機(jī)的壓力。伊藤日出生認(rèn)為，如果冷凍機(jī)的壓力再稍微下降就更好，便對水垢清洗劑的進(jìn)一步追加進(jìn)行了研究。

這3臺老舊冷凍機(jī)的冷卻水是從同一根配管分出來的，該系統(tǒng)流過的冷卻水量與流速對于清洗效果也有影響，伊藤日出生的心里不免有點(diǎn)擔(dān)心。

6 水垢清洗劑的追加

為慎重起見，伊藤日出生決定追加投入預(yù)先準(zhǔn)備的高濃度清洗劑。由于是冷卻水系統(tǒng)整體清洗，高壓已經(jīng)下降的大部分冷凍機(jī)的冷凝器也通過高濃度的清洗劑清洗。因此，伊藤日出生有些擔(dān)心這些冷凍機(jī)的冷凝器也出現(xiàn)破損。

投入清洗劑后再次確認(rèn)冷凍機(jī)的壓力表讀數(shù)，與剛才并沒有區(qū)別。再投入清洗劑也沒有什么效果，因此，結(jié)束追加清洗劑。

與通常的水垢清洗比較，這次的清洗劑增加量相當(dāng)多，非常擔(dān)心老舊配管漏水及冷凝器破損。在判斷水垢清洗劑沒有效果的情況下，為了不發(fā)生上述事故，伊藤日出生要求清洗人員盡快使冷卻水回到中性區(qū)域附近，并開始采取行動。

7 邊稀釋邊中和

清洗人員邊向冷卻塔中補(bǔ)充水，邊在冷卻塔中溶解片堿。當(dāng)清洗水的pH稍大于4時，投入袋中剩余的片堿，準(zhǔn)備結(jié)束清洗工作。

8 三臺老舊制冷機(jī)的高壓表沒有變化

盡管投入了大量水垢清洗劑，只有這三臺老舊冷凍機(jī)的高壓下降不足，仍在稍高壓力下運(yùn)行。超市的冷凍機(jī)養(yǎng)護(hù)檢查人員決定“就這樣繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，出了故障再檢查吧”。

所有冷凍機(jī)高壓均已下降，清洗作業(yè)結(jié)束。

9 出乎意料的漏水

清洗結(jié)束20h后，超市的冷凍機(jī)養(yǎng)護(hù)檢查員打來電話，說水冷卻系統(tǒng)的設(shè)備出現(xiàn)漏水情況，希望化學(xué)清洗專家去看看。伊藤日出生一路上擔(dān)心的是舊螺絲配管的接頭處漏水，想了各種各樣的處理辦法。然而，到達(dá)現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)，很多操作員聚集的地方不是舊冷凍機(jī)所在處，而是新安裝的新冷凍機(jī)，水正從亮閃閃的鍍鋅管上部的螺絲接頭部分漏出來。伊藤日出生爬上梯子查看具體的情況，在拆開2吋配管上的螺栓部分后，發(fā)現(xiàn)是接頭處擰入螺絲的地方在漏水。

這個問題無法進(jìn)行應(yīng)急處置，需要安裝該新配管的施工方來處理。為使施工方一來就能更換配管，超市的操作人員提前做好了準(zhǔn)備。上次施工為了從4吋的主鋼管上接2吋的管子，施工方從安裝的閥門處接了一根2吋的管子。因此，關(guān)閉閥門就能輕易切斷水流，實(shí)施配管的更換。施工方到達(dá)現(xiàn)場后立即關(guān)閉了水閥，著手更換漏水的鍍鋅管。因?yàn)楝F(xiàn)場有許多技術(shù)嫻熟的配管工更換配管，4個小時后就重新接好了配管。打開水閥門，循環(huán)水進(jìn)入冷凍機(jī)的水管，冷凍機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于換了新配管，這三臺冷凍機(jī)的壓力降至正常范圍，運(yùn)轉(zhuǎn)恢復(fù)正常。

這次事故搶救的不是舊主管的4吋配管。如果是主管漏水，那就是一項(xiàng)大工程了。

10 配管工程費(fèi)用的支出

更換配管的工程費(fèi)由超市冷凍機(jī)保養(yǎng)檢查員確認(rèn)，由伊藤日出生所在的公司承擔(dān)。像這樣的事故是第一次，也是最后一次。

11 此事件的考察

在這次清洗作業(yè)中，伊藤日出生完全沒有考慮到新安裝的配管會漏水，是因?yàn)橐恍南胫鰡栴}的可能是舊配管。這與以前的經(jīng)驗(yàn)有差別，因此，伊藤日出生在實(shí)驗(yàn)室里用新鍍鋅鋼管、內(nèi)部有鐵瘤及因氧化鐵變成紅色的舊鋼管進(jìn)行試驗(yàn)。

水垢清洗劑使用的是主成分為無機(jī)酸的鹽酸，因此，在實(shí)驗(yàn)室采用鹽酸進(jìn)行試驗(yàn)。

12 意想不到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

首先，新的鍍鋅鋼管上的鋅變成了氯化鋅，溶解在水中。該反應(yīng)速度極快，很快就露出下層的鐵質(zhì)鋼管。進(jìn)一步追加清洗劑溶液觀察反應(yīng)現(xiàn)象，結(jié)果觀察到鐵慢慢地被腐蝕，下層的鐵逐漸被溶解了。

該反應(yīng)的發(fā)生是理所當(dāng)然的，但比想象得更快。被腐蝕的鍍鋅鐵管用水清洗后放置在空氣中，短時間內(nèi)就會生銹，使鐵表面裸露在外。

同時，用內(nèi)部有許多鐵瘤和因氧化鐵變成紅色的鋼管實(shí)施試驗(yàn)。用同樣濃度的水垢清洗劑浸漬同樣的時間，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：表面的氧化鐵呈水垢狀物剝落，不斷沉淀在溶液中，而鋼管表面卻沒有發(fā)生反應(yīng)。變成紅色鐵銹的氧化鐵被剝離洗凈，殘留薄氧化鐵的鐵管表面上顯得很干凈。本實(shí)驗(yàn)所用的鹽酸濃度，沒有達(dá)到與鐵反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的濃度，因而鐵管表面沒有出現(xiàn)明顯的變化。鋼管水洗后，即便放置在空氣中也不會生銹。實(shí)施化學(xué)清洗的鹽酸濃度，如果換算成純鹽酸的濃度，一般也就是1.5%～2.5%。鐵管里面被氧化后，鐵表面組織遭到破壞，用手指觸摸的話，是紅色的鐵銹。被紅色鐵銹覆蓋的舊鋼管的表面組織還沒有被破壞，還殘留著附帶生銹的硬鐵瘤，鋼管表面覆蓋著的全部紅色鐵銹被清除得干干凈凈。但是，底層的鐵管卻沒有被腐蝕，猜測是鋼管表面的氧化膜起到了保護(hù)鐵管的作用。正如無機(jī)化學(xué)教材上記載的那樣，鐵變成氧化亞鐵（Fe2O3）的話，就會變得難以被酸腐蝕，這次就是很好的證明。圖2是酸處理后的舊鋼管表面寫真，圖3是鐵氧化膜形成的示意圖。

圖2 酸處理后的舊鋼管表面寫真

圖3 鐵氧化被膜形成示意圖

13 自以為是的錯誤

當(dāng)初，自認(rèn)為新配管是安全的，舊配管有危險，這樣的想法無疑是有問題的。舊配管在經(jīng)時變化中不斷發(fā)生腐蝕，打開配管的連接部分，發(fā)現(xiàn)管壁變薄的絲扣部分，即使偶爾已經(jīng)發(fā)生泄漏，在繼續(xù)發(fā)生氧化腐蝕的階段，由于鐵銹體積的不斷增大，已經(jīng)堵塞了絲扣的腐蝕處。這個地方經(jīng)過清洗出現(xiàn)小孔的風(fēng)險極高，不過，現(xiàn)場幾乎不會發(fā)生漏水的現(xiàn)象。

如果用化學(xué)清洗方法剝離鐵銹，此處的管道就可能產(chǎn)生小孔，發(fā)生漏水現(xiàn)象。不過，大多數(shù)情況下并不會發(fā)生這樣的事故。這是因?yàn)椋呵逑慈藛T會在清洗前調(diào)查所有的機(jī)器和配管，發(fā)現(xiàn)絲扣連接處生銹時會用環(huán)氧樹脂修補(bǔ)，事先預(yù)防發(fā)生漏水，修補(bǔ)后才開始清洗作業(yè)。萬一發(fā)生漏水，必須立即中斷化學(xué)清洗，馬上修理配管。設(shè)備配管的修理需要花費(fèi)時間，一旦停止冷卻水循環(huán)，有可能使采用同樣冷卻水系統(tǒng)配管冷卻的其他設(shè)備受到影響?？紤]到這類不良影響，事先在短時間內(nèi)用環(huán)氧樹脂做預(yù)防性修補(bǔ)，在實(shí)際工作中是保證放心作業(yè)的對策。

在化學(xué)清洗中進(jìn)行水垢的清洗是因?yàn)樵O(shè)備配管使用有些年頭了。鍍鋅鋼管表面的鋅膜被溶解導(dǎo)致下面的鐵被氧化。在這種狀況下實(shí)施化學(xué)清洗，所擔(dān)心的配管出現(xiàn)小孔的事故幾乎不會發(fā)生。氧化腐蝕的鋼管表面相當(dāng)粗糙，上面覆蓋著鐵瘤和斑斑的鐵銹，這就是伊藤日出生心里不安的主要原因。新配管的腐蝕與清洗情況完全不同，這次的清洗失敗事例是非常重要的一個學(xué)習(xí)機(jī)會。

14 事后反省

即便投入超過清洗必要量以上的水垢清洗劑，也沒有達(dá)到預(yù)期清洗效果，反倒暴露出更多的弊端。對于比較新的配管，采用高濃度的酸清洗會促進(jìn)金屬的腐蝕。如果仔細(xì)考慮的話，就會知道這是無機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)知識，采用普通的清洗方法自然會招致失敗。

在之后的清洗作業(yè)中，當(dāng)新增加的機(jī)器上安裝有新的冷卻水配管時，需要事先對水垢采樣，進(jìn)行溶解度試驗(yàn)，從而推斷清洗的酸用量。事先正確計(jì)算好清洗作業(yè)中要投入的清洗劑量，為了用低于計(jì)算量的清洗劑能取得清洗效果，要邊慎重觀察邊進(jìn)行清洗。

水冷式熱交換器的水垢清洗，通過短接單獨(dú)進(jìn)行清洗，采取盡量不使清洗劑流經(jīng)冷卻水配管的清洗方法。

單獨(dú)清洗如果使用高濃度的清洗溶液，在短時間內(nèi)的清洗效率會很高。但是，從這次清洗失敗的事例來看，化學(xué)清洗使用高濃度的清洗劑存在漏水的危險。即使采取短接，在單獨(dú)清洗機(jī)器前，還是應(yīng)該用環(huán)氧油灰這樣的修補(bǔ)材料，對因鐵銹膨大的鋼管生銹的部分進(jìn)行修補(bǔ)，然后再開始清洗作業(yè)。這樣一來，在隨后的清洗過程中就可避免事故的發(fā)生。