空分裝置管道清潔度控制研究

郭勤智

中國(guó)核工業(yè)第五建設(shè)有限公司 上海 201512

空分裝置對(duì)管道的清潔度要求很高，無(wú)油、無(wú)水，比如氧氣管道的清潔，氧氣有助燃作用，管道內(nèi)的油脂含量超標(biāo)或者雜質(zhì)過(guò)多就有可能在氧氣管道內(nèi)燃燒乃至發(fā)生爆炸，所以空分裝置管道施工的重點(diǎn)應(yīng)該控制管道內(nèi)部的油脂含量和清潔度。我們通過(guò)對(duì)福建LNG冷能空分項(xiàng)目管道清潔度的控制，形成了一套完善的方法，在這個(gè)裝置管道施工中嚴(yán)格執(zhí)行，保證管道清潔度，項(xiàng)目在試車期間也開創(chuàng)了工藝管線不吹掃直接開車的先例，同時(shí)也表明了我們掌握了管道清潔施工的方法，為同類裝置施工積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

1 概況

空分設(shè)備的脫脂清洗，就是為了去除部件表面的油脂，以達(dá)到符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的表面油脂殘留量的要求。標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的殘油量越低，對(duì)清洗設(shè)備的要求也將越高，清洗工藝也將更繁瑣，勞動(dòng)強(qiáng)度、清洗成本均將大幅度提高。油及油脂含量國(guó)內(nèi)、外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)油及油脂含量的要求不太相同。國(guó)外一些標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)不同的設(shè)備種類，將清潔度要求分為四個(gè)不同等級(jí)，要求油及油脂含量控制在50-1500mg/m2范圍內(nèi)；我國(guó)JB/T6896—2007行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：凡與氧氣接觸的零件表面及運(yùn)轉(zhuǎn)中殘油可能帶入氧氣的零件表面，油脂的殘留量不得超過(guò)125mg/m2[1]。

按照J(rèn)B/T6896—2007規(guī)定，凡與氧接觸的零部件表面，及在運(yùn)轉(zhuǎn)中殘油可能帶入與氧接觸的零部件表面，油脂的殘留量要符合下表1一類和二類的規(guī)定；介質(zhì)為除氧以外氣體（如氮?dú)?、氬氣等）的設(shè)備、管道及其零部件表面的油脂殘留量要符合下表1三類的規(guī)定。

表1 空分設(shè)備表面油脂殘留量

在福建LNG冷能空分項(xiàng)目，根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，工藝管道清潔度分為三個(gè)等級(jí)，SC級(jí)、B級(jí)、AA級(jí)三種。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為4WP1-SW70001SC級(jí)別驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、4WP1-SW70002B級(jí)別驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、4WP1-SW70003氧氣清洗（AA級(jí)）標(biāo)準(zhǔn)。以上標(biāo)準(zhǔn)均為美國(guó)空氣化工產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

2 清潔采用的方法

空分設(shè)備禁油零部件的脫脂清洗就是通過(guò)物理或化學(xué)的方法，選用適當(dāng)?shù)那逑磩┩ㄟ^(guò)特定的清洗工藝對(duì)其表面進(jìn)行處理，保證其表面有機(jī)物的濃度控制在爆炸極限以下。這是空分設(shè)備安全運(yùn)行的必要措施，經(jīng)表面處理后，還要經(jīng)嚴(yán)格的檢查與檢驗(yàn)，才能投入使用。在空分系統(tǒng)中，清洗起到防爆的作用，是空分系統(tǒng)中不容忽視的、至關(guān)重要的一環(huán)。制造空分設(shè)備所使用的材料多種多樣，既有不銹鋼制品，又有鋁及其合金，銅及銅合金制品。外形尺寸相差很大，對(duì)清洗精度的要求也不一樣。因此，我們針對(duì)不同的工況采用不同的清洗劑制定了不同的清洗工藝，但產(chǎn)品的最終清洗一般均采用四氧化碳浸泡或擦洗，以符合表面油脂殘留量≤125mg/m2的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。那么殘油量≤125mg/m2是怎么樣的一個(gè)概念呢？直觀的說(shuō)就是在一平方米大的平面上，只要滴上3～4滴油，并讓其均勻地鋪展整個(gè)表面，這時(shí)表面上油膜厚度僅為14×10-8米。對(duì)于如此高的清潔度要求，顯而易見(jiàn)，工藝難度較大。溶劑型清洗劑四氯化碳因其具有脫脂性能好、價(jià)廉、沸點(diǎn)為76.8℃、能在常溫下?lián)]發(fā)干燥等優(yōu)點(diǎn)，曾被空分行業(yè)廣泛使用。但四氯化碳有輕度的麻醉作用，對(duì)人體的臟器，特別是肝和腎有嚴(yán)重?fù)p害，同時(shí)四氯化碳的氣味難聞，對(duì)操作人員的刺激很大，更因?yàn)樗鼘貽DS（人們把這些破壞大氣臭氧層的物質(zhì)稱為“消耗臭氧層物質(zhì)”O(jiān)zone Depleting Substances）物質(zhì)，破壞臭氧層，所以為了操作人員的身體健康，為了保護(hù)環(huán)境、造福子孫后代，我們必須盡快禁止使用四氯化碳。2003年6月1日國(guó)家環(huán)保總局明令規(guī)定不得使用四氯化碳清洗劑。事實(shí)上，杭氧集團(tuán)公司已經(jīng)自覺(jué)地在四氯化碳替代技術(shù)方面進(jìn)行了多年的工作。針對(duì)福建LNG冷能空分項(xiàng)目管道清潔度要求，我們分為以下幾種清潔方法：

（1）對(duì)于B級(jí)清潔度要求，分為以下兩種情況。碳鋼管線清潔方法：①對(duì)于大口徑管線、管件（口徑大于等于DN80）采用管線內(nèi)部噴砂處理，噴砂等級(jí)為Sa2級(jí)，噴砂完成后申請(qǐng)驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后采用管帽、管塞之類的耐用密封件對(duì)管口進(jìn)行封堵。②小口徑碳鋼管線內(nèi)部采用藍(lán)星公司的除油、除銹、鈍化“三合一”清洗劑（水基型清洗劑）在常溫下以“浸泡”的清洗方式交替進(jìn)行清洗。不銹鋼管線清潔方法：采用無(wú)纖維棉布拖拉擦拭法和槽浸法脫脂，脫脂液選用三氯乙烯（CCI2CHCI），對(duì)于大口徑的不銹鋼管線、管件用無(wú)纖維棉布拖拉擦洗，對(duì)于小口徑不銹鋼管線、管件現(xiàn)場(chǎng)采用不銹鋼板制作脫脂槽（10米長(zhǎng)×1米寬×0.5米高），將管線、管件進(jìn)行浸泡，除去管線內(nèi)部的油脂、雜物。利用完的脫脂液進(jìn)行回收[2]。

（2）對(duì)于SC級(jí)清潔度要求的管線、管件，由于其清潔度要求低于B級(jí)清潔度要求，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，我方采用和B級(jí)清潔度要求相同的清潔方法。

（3）對(duì)于AA級(jí)清潔度要求，分為以下三種情況：對(duì)于大口徑碳鋼管線、管件（口徑大于等于DN80）采用管線內(nèi)部噴砂處理，噴砂等級(jí)為Sa2級(jí)，噴砂完成后申請(qǐng)驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后采用管帽、管塞之類的耐用密封件對(duì)管口進(jìn)行封堵。小口徑碳鋼管線內(nèi)部采用藍(lán)星公司的除油、除銹、鈍化“三合一”清洗劑在常溫下以“浸泡”的清洗方式交替進(jìn)行清洗。不銹鋼管線清潔方法：采用無(wú)纖維棉布拖拉擦拭法和槽浸法脫脂，脫脂液選用三氯乙烯。對(duì)于大口徑的不銹鋼管線、管件用無(wú)纖維棉布拖拉擦洗，對(duì)于小口徑不銹鋼管線現(xiàn)場(chǎng)采用不銹鋼板制作脫脂槽將管線、管件進(jìn)行浸泡，除去管線內(nèi)部的油脂、雜物。利用完的脫脂液進(jìn)行回收[3]。

（4）閥門清洗：對(duì)于甲方提供的閥門出廠時(shí)均已進(jìn)行脫脂，現(xiàn)場(chǎng)將不再進(jìn)行清潔處理，安裝過(guò)程中注意保護(hù)。我方采購(gòu)的普通閥門，現(xiàn)場(chǎng)采用擦洗的方法進(jìn)行脫脂。

3 質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法

針對(duì)福建LNG冷能空分項(xiàng)目管道清潔度要求，我們采取以下方法進(jìn)行檢驗(yàn)控制：

3.1 SC級(jí)別清潔度檢查方法

按照AP標(biāo)準(zhǔn)，SC級(jí)別清潔度符合以下要求：在強(qiáng)烈的白光下進(jìn)行肉眼檢查，沒(méi)有大面積的銹蝕，沒(méi)有水分，沒(méi)有氧化皮，沒(méi)有雜物；無(wú)松散的鐵銹、外部物質(zhì)、焊渣、切屑等；無(wú)油，沒(méi)有油漆等[4]。

3.2 B級(jí)別清潔度

按照AP標(biāo)準(zhǔn)，符合下列要求：在強(qiáng)烈的白光下進(jìn)行肉眼檢查，沒(méi)有大面積的銹蝕，沒(méi)有水分，沒(méi)有氧化皮，沒(méi)有雜物；無(wú)粘結(jié)的鐵銹、外部物質(zhì)等；無(wú)松散的鐵銹、外部物質(zhì)、焊渣、切屑等；要求無(wú)油，沒(méi)有油漆等?？梢圆捎貌潦玫姆椒?，用干凈白色無(wú)纖維棉布擦拭或者用白色無(wú)纖維濾紙擦拭無(wú)可見(jiàn)油脂為合格[5]。

3.3 AA級(jí)清洗的檢查方法

按照AP標(biāo)準(zhǔn)，氧氣級(jí)清洗必須符合以下三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的任何一個(gè)：必須在強(qiáng)烈的白光下進(jìn)行肉眼檢查，推薦的光線強(qiáng)度至少為500Lux（普通的40瓦燈管要在距離0.2米左右才能達(dá)到3000勒克斯），無(wú)可見(jiàn)的銹跡，焊渣、鐵屑等；必須在紫外線（UV）下進(jìn)行肉眼檢查。紫外線檢查要在除紫外線外不存在其他光源的暗室或遮光罩內(nèi)進(jìn)行。UV光源必須是一只30厘米長(zhǎng)的水銀蒸氣燈或者黑光燈，燈管上配備一只合適的濾光器，能提供325-400nm的波長(zhǎng)。強(qiáng)度至少為5.0milliwatts/cm2的紫外光。無(wú)可見(jiàn)的熒光為合格。

檢驗(yàn)燈具選擇下列型號(hào)：

圖1 手持式紫外線固化燈

產(chǎn)品名稱：手持式紫外線固化燈；產(chǎn)品型號(hào)：EN180L；配置：一支8-W紫外線燈管及濾色片；紫外線強(qiáng)度為：1165μw/cm2；長(zhǎng)波UVA（320-400nm，中心波長(zhǎng)365nm）；擦拭檢查，在強(qiáng)烈的白光和紫外線檢查后必須進(jìn)行擦拭試驗(yàn)，擦拭試驗(yàn)時(shí)，必須使用一塊干凈的白色無(wú)纖維濾紙擦拭。每個(gè)被檢查的區(qū)域都要使用一塊新的布或者濾紙。每次擦拭的面積大約為0.1平方米（1平方英尺）。然后，在強(qiáng)白光下和紫外線下檢查白布或?yàn)V紙，無(wú)可見(jiàn)油脂為合格[6]。

采用在強(qiáng)白光下和紫外線燈下外觀檢驗(yàn)判斷空氣分離設(shè)備表面有否油脂。由于現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程復(fù)雜，采用油分濃度測(cè)定儀對(duì)油及油脂進(jìn)行定量分析難度較大，需要花費(fèi)大量時(shí)間，為提高檢驗(yàn)工作效率，我們采取了這種方法。由于現(xiàn)場(chǎng)拍攝的照片很難反映清楚，所以摘取了其他照片。

對(duì)部分主要部位需要定量檢驗(yàn)時(shí)，我們采用油分濃度測(cè)定儀對(duì)油及油脂進(jìn)行定量分析：用四氯化碳清洗被測(cè)表面，對(duì)于不便清洗的部位，可用鑷子夾無(wú)油干凈的紗布浸四氯化碳擦抹被測(cè)表面，擠出擦抹后的四氯化碳，取其中四氯化碳用中速定性濾紙過(guò)濾，再按規(guī)定注入油分濃度測(cè)定儀，測(cè)出含有四氯化碳的油分濃度。被測(cè)表面油脂殘留量按照下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：P——被測(cè)表面油脂殘留量，mg/m2

M——油分濃度測(cè)定儀，ppm

B——檢查清洗液四氯化碳用量，mL（對(duì)擦抹后擠出的含有四氯化碳）

A——清洗或擦抹檢查面積，m2

0.85——油的平均密度，mg/mL

表2 在強(qiáng)白光和紫光燈下清潔度檢驗(yàn)圖片對(duì)比（本圖片參考中國(guó)化工儀器網(wǎng)）

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采用合理的施工工藝和施工方法，順利實(shí)現(xiàn)了福建LNG冷能空分項(xiàng)目管道清潔度的控制，過(guò)程中對(duì)空分裝置管道技術(shù)管理的總結(jié)和質(zhì)量控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，對(duì)空分裝置的工藝管道安裝有了更深刻的認(rèn)識(shí)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新型工藝不斷推出，對(duì)我們的施工技術(shù)管理提出了更高的要求。所以，我們應(yīng)不斷完善我們的技術(shù)管理，以適應(yīng)市場(chǎng)需求，提高我們的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。