冶金工業(yè)當(dāng)中的POC柜改造施工流程及質(zhì)量控制研究

裴 泓

（中琉環(huán)?？萍加邢薰荆＝?福州 350001）

在當(dāng)下冶金技術(shù)迅速發(fā)展的時代，氣柜作為鋼鐵、化工企業(yè)重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，在貯存氣體、調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力、節(jié)能減排等方面發(fā)揮著重要的作用。隨著各類型氣柜設(shè)備在鋼鐵行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，氣柜改造逐步成為氣柜更新?lián)Q代的重要方法。由于不同氣柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異較大，改造存在一定技術(shù)難度，如何在氣柜改造過程中對進(jìn)度、質(zhì)量、安全等方面進(jìn)行全過程全方位有效管控，制定出合理有效的施工組織方案和質(zhì)量控制措施，成為鋼鐵行業(yè)氣柜改造項目的一項重要課題[1]。

1 單段式橡膠密封膜氣柜介紹

單段式橡膠密封膜氣柜主要由活塞、橡膠密封裝置、側(cè)板和底板等部分組成 ，通過活塞機(jī)構(gòu)的上升或下降來調(diào)節(jié)儲氣量的多少，實現(xiàn)儲存氣體、穩(wěn)定管網(wǎng)壓力的作用。單段式橡膠密封膜具有建設(shè)周期短、管理成本低、運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)簡單、使用壽命長等優(yōu)點，十分適合轉(zhuǎn)爐、高爐氣體的回收利用。

2 改造前后技術(shù)參數(shù)對比

表1 改造前后爐內(nèi)參數(shù)對比

3 改造前后示意圖

圖1 改造前

圖2 改造后

4 氣柜改造工藝流程

充分利用現(xiàn)有15萬m3高圓筒形稀油密封型的鋼結(jié)構(gòu)、設(shè)備和基礎(chǔ)，將15萬m3稀油密封氣柜改造成10萬m3單段式橡膠膜密封型氣柜。為保證施工進(jìn)度，鋼結(jié)構(gòu)、柜體附屬設(shè)備及附屬設(shè)施的拆除遵照先柜內(nèi)后柜外的原則，柜內(nèi)的設(shè)備、設(shè)施要進(jìn)行拆除，完成后在柜外設(shè)備、設(shè)施的拆除的過程中可同時進(jìn)行柜內(nèi)構(gòu)件及設(shè)備的安裝[2]。在改造施工過程中，主要按照如下三個步驟進(jìn)行施工：

（1）第一階段為清理拆除階段，主要工作包括：開檢修孔、拆除多余鋼結(jié)構(gòu)、柜體附屬設(shè)備、附屬設(shè)施并清理、清洗氣柜底板及柜壁，為后期改造安裝創(chuàng)造條件。

（2）第二階段為改造安裝階段，遵循從低到高、從內(nèi)到外的施工原則。主要安裝設(shè)施包括：氣柜底板、門型架及爬梯、檢修門平臺、方形檢修門、調(diào)平支架、調(diào)平裝置、事故放散管、波紋板、皮膜安裝固定、密封裝置、活塞運(yùn)行狀態(tài)安全監(jiān)測裝置（柜位監(jiān)測、傾斜監(jiān)測、漂移監(jiān)測）、調(diào)平重錘運(yùn)行平臺改造，以及氣柜內(nèi)、外表面防腐。

（3）第三階段為整體調(diào)試階段，主要包括充氣保壓、漏氣消缺、活塞運(yùn)行狀態(tài)安全監(jiān)測裝置儀表調(diào)試等。

5 質(zhì)量控制要點

在氣柜全面整改過程中，要把握好關(guān)鍵工序的施工質(zhì)量關(guān)，這是工程施工管理的重點，關(guān)鍵工序施工質(zhì)量的好壞可以直接影響到氣柜改造后的運(yùn)行性能，具體包括：防回轉(zhuǎn)立柱突出位置處理、活塞系統(tǒng)改造、波紋板安裝、橡膠皮膜的選型安裝、活塞系統(tǒng)密封性能檢查以及活塞定位監(jiān)測裝置安裝等。

5.1 防回轉(zhuǎn)立柱處理

POC柜內(nèi)共有4處防回轉(zhuǎn)軌道，該軌道突出于柜面，如不加處理，在氣柜活塞系統(tǒng)運(yùn)行時，容易因活塞的回轉(zhuǎn)導(dǎo)致軌道處附近的橡膠膜與軌道摩擦，從而使皮膜損傷或發(fā)生打折現(xiàn)象，皮膜打折會影響活塞的平衡性能，嚴(yán)重時會導(dǎo)致活塞發(fā)生傾斜而影響氣柜運(yùn)行。因此在處理時要在防回軌道兩側(cè)焊接鋼板將防回轉(zhuǎn)軌道臺階覆蓋，盡量與壁柜形成一個完整的圓弧，焊接完成后要用磨光機(jī)將焊縫磨平，防止氣柜運(yùn)行時皮膜與防回轉(zhuǎn)軌道產(chǎn)生摩擦；同時應(yīng)注意處理邊角鋒利處，以免運(yùn)行時劃破皮膜。

5.2 活塞系統(tǒng)改造

在吊車進(jìn)入氣柜前應(yīng)在活塞頂上搭設(shè)作業(yè)平臺，在保持吊車穩(wěn)固的同時，要將吊車整體重量均勻分布在活塞上，避免將活塞壓壞。利用吊車將所使用的材料與構(gòu)件投放進(jìn)氣柜內(nèi)，并且按照方位及組裝順序堆放。T擋板組裝要使用移動腳手架進(jìn)行移動，使用吊車將臺架支柱吊到側(cè)板附近，并將支柱對準(zhǔn)安裝位置線，進(jìn)行上端面的焊接。焊接完畢后，吊車吊鉤松開，從支柱下部用千斤頂移動支柱，與側(cè)板的表面接合并進(jìn)行定位焊接。內(nèi)側(cè)支柱的下部基座對準(zhǔn)安裝位置后，作業(yè)口支柱的上部臨時設(shè)置水平梁。等T檔板組裝完后拆去。T擋板臺架組裝完畢后，由多名焊工同步施焊，活塞箱梁下方應(yīng)加設(shè)加筋梁以加強(qiáng)活塞整體的剛度。

5.3 波紋板安裝

在波紋板在預(yù)制現(xiàn)場預(yù)制完成運(yùn)抵施工現(xiàn)場時，活塞擋板與T擋板的施工及防腐施工應(yīng)全部結(jié)束。同時要在地面上設(shè)置固定螺栓的金屬連接部件，在安裝過程中，除了最上部需進(jìn)行對準(zhǔn)操作外，其余各部位的都要進(jìn)行全面對準(zhǔn)安裝。并且要將波紋板上下端的金屬連接件排列整齊，最后將螺絲進(jìn)行擰緊加固。各波紋板的間隙調(diào)整完成后，最后安裝防移動金屬配件。

本次改造氣柜運(yùn)行氣壓為10KPa，要大高于普通威金斯氣柜2.5-5KPa左右的壓力，因此在安裝波紋板時應(yīng)對波紋板質(zhì)量和安裝間隙進(jìn)行嚴(yán)格控制，否則氣柜運(yùn)行時氣體壓力容易使皮膜從間隙內(nèi)鼓出，導(dǎo)致皮膜產(chǎn)生打折、破損而影響皮膜使用壽命和氣柜運(yùn)行的穩(wěn)定性。

5.4 橡膠密封膜的選型及安裝

poc柜與威金斯柜不同，屬于高長型氣柜，加上柜內(nèi)壓力較大，因此本改造柜皮膜垂直長度較長，豎向自重受力較大，同時由于柜內(nèi)氣壓較高，因此皮膜各向受力均較大。在密封膜選型時，要對密封膜的垂直、橫向及兩個45度角等各向抗拉強(qiáng)度進(jìn)行檢測，應(yīng)優(yōu)先選用抗拉強(qiáng)度大，耐疲勞性能好，各類技術(shù)參數(shù)性能參數(shù)符合甚至略高于化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《貯氣柜用橡膠密封膜》HG/T4074-2008相關(guān)要求的密封膜。同時應(yīng)對橡膠密封膜的膠布融合情況進(jìn)行檢查，避免選用膠布融合度差，膠布易分離的皮膜。安裝橡膠密封膜時，對密封膜安裝會產(chǎn)生影響的相關(guān)工序，特別是皮膜上方所進(jìn)行的高處作業(yè)、動火作業(yè)等工作已全部結(jié)束。在開箱過程中，要謹(jǐn)慎操作，避免損傷密封膜。開箱作業(yè)結(jié)束后，清理包裝材料、工具后應(yīng)對現(xiàn)場再次仔細(xì)清掃，確認(rèn)密封膜展開時不被尖利的物品損傷。

橡膠膜起吊前，應(yīng)將密封膜逐漸展開并順次安裝在吊裝夾具上，在密封膜展開并與吊裝夾具聯(lián)接的同時，慢慢吊起夾具，直到密封膜全周夾具裝好。密封膜整體起吊時應(yīng)按柜內(nèi)指揮者發(fā)出的信號同步緩慢進(jìn)行，使密封膜徐徐展開成圓筒形，各個吊點均勻受力后，再整體起吊。密封膜組裝全程嚴(yán)禁動火，安裝完成后應(yīng)仔細(xì)檢查螺栓是否漏擰、皮膜是否存在打折現(xiàn)象，同時清理密封膜上方的物件，防止物品掉落損傷密封膜。

5.5 活塞定位監(jiān)測裝置

單段式橡膠膜結(jié)構(gòu)簡單，其活塞防傾斜和漂移是氣柜運(yùn)行管理中的重點，嚴(yán)重的漂移或傾斜可能引起皮膜破裂，引起不可估量的嚴(yán)重后果。造成活塞傾斜和漂移的因素較多，主要包括：皮膜打折、活塞皮膜內(nèi)積水、活塞調(diào)平裝置故障、皮膜與壁板黏連等等，因此對活塞系統(tǒng)傾斜和漂移情況的嚴(yán)格監(jiān)測十分重要。

主要監(jiān)測設(shè)備包括：

（1）激光柜位計：安裝于柜頂，數(shù)據(jù)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，設(shè)置報警并與氣體出口管調(diào)節(jié)閥聯(lián)動。

（2）活塞傾斜度測量系統(tǒng)：活塞傾斜檢測系統(tǒng)，利用U形管導(dǎo)通原理，在活塞邊緣均布4只高1.2米，直徑200mm的油桶，并用無縫鋼管將4只油桶連接起來，在桶內(nèi)灌入硅油，并在桶內(nèi)安裝液位檢測裝置，檢測桶內(nèi)的液位并將數(shù)據(jù)傳輸入PLC系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)分析判斷活塞傾斜情況。

（3）活塞漂移監(jiān)測系統(tǒng)：活塞漂移測量采用多臺高精度防爆漂移監(jiān)測儀及處理裝置，結(jié)合數(shù)據(jù)通訊總線，整個系統(tǒng)測量精度在1mm級，系統(tǒng)在活塞周圍均布8個激光監(jiān)測點，測量塞壁間距，再通過內(nèi)置的運(yùn)算模型，得到塞壁的間距的最近點方位、最近距離。經(jīng)過控制器數(shù)據(jù)及模型處理，實現(xiàn)監(jiān)控活塞任意角度、任意位置的漂移監(jiān)控。

5.6 試運(yùn)行及整體氣密性試驗

在完成運(yùn)行準(zhǔn)備工作后，要開啟鼓風(fēng)機(jī)及進(jìn)氣閥門將空氣送入氣室，氣柜活塞隨著氣室的儲量增加而不斷上升。在上升到指定位置以后，將放氣閥打開，活塞隨著氣室內(nèi)儲氣量的減少而逐步下降，在活塞的上升下降過程中對活塞數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)不合格事項應(yīng)立即進(jìn)行調(diào)整，直到完全合格為止。

試運(yùn)行調(diào)試前應(yīng)進(jìn)行全面檢查，如果發(fā)現(xiàn)異常必須立即處理；調(diào)試過程中應(yīng)定時或定高度記錄內(nèi)壓力、溫度、活塞傾斜度、漂移情況；有異常聲音或振動、傾斜等異常情況，應(yīng)立即停止調(diào)試，并立刻查明原因并解決方可繼續(xù)進(jìn)行。

對氣柜進(jìn)行氣密性試驗時，應(yīng)將柜內(nèi)充入約90%左右的空氣，并將進(jìn)出氣管用水封死，檢查所有閥門、法蘭等氣體有可能泄漏的部位確認(rèn)不存在漏氣現(xiàn)象。保壓開始后應(yīng)記下當(dāng)時的時間、大氣壓力、氣溫、柜內(nèi)溫度、柜內(nèi)壓力、水蒸汽分壓等數(shù)據(jù)。工作人員要每天同一時刻進(jìn)行觀測，6晝夜后整體泄漏率低于2%視為合格，方可申請項目竣工驗收。

6 結(jié)束語

綜上所述，隨著國內(nèi)冶金行業(yè)先進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施與高新技術(shù)設(shè)備應(yīng)用的高速發(fā)展，各類新型氣柜的應(yīng)用也在不斷推陳出新。在鋼鐵企業(yè)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)升級的同時，應(yīng)充分利用舊有設(shè)施設(shè)備，盤活企業(yè)固定資產(chǎn)，充分發(fā)揮基礎(chǔ)設(shè)施的剩余價值，提高企業(yè)資金的使用效率，節(jié)約項目投資及日常運(yùn)維成本。作為冶金行業(yè)從業(yè)人員，在實施改造升級的過程中，應(yīng)科學(xué)合理地制定施工組織方案，做好對質(zhì)量關(guān)鍵控制點的把控，把好工程質(zhì)量關(guān)，建設(shè)優(yōu)質(zhì)工程，使冶金行業(yè)得到可持續(xù)良性發(fā)展。