EO/EG装置氧气管道清洁与脱脂施工及管理

蒋旺(中石化上海工程有限公司，上海 200120)

0 引言

目前，世界上的E0/EG装置普遍采用氧气氧化法[1]。氧气属乙类火灾危险物质，与可燃性气体按照一定比例混合后很容易发生爆炸。经压缩后，在输送过程中如有氧化铁屑或小粒然烧物(如：煤粉、炭粒或有机纤维材料)存在，随着气流运动与管壁或机体发生摩擦或撞击会产生大量热量，会导致管道燃烧，因此对氧气管道的安装要求较高[2]。EO/EG装置中所使用的氧气一般为高压氧气(体积分数＞99.8%)，在管道输送的过程中，要尽量避免安全事故的发生。一旦发生事故，将可能直接导致着火甚至爆炸，危害极大。安全事故究其发生的原因，从根本上说：一是设计上的失误；二是施工质量的欠缺[3]。

在设计和施工过程中加强对氧气管道的质量管控，尽可能的在源头上和过程中对氧气管道的质量做到保证，使氧气管道安全事故在设计和施工阶段就降到最低。

氧气管道脱脂的目的就是防止氧气与残留在管道中的油脂、杂质等发生反应，化学清洗作为一种比较常见的脱脂工艺，以保证管道的质量。本文主要阐述氧气管道施工阶段管理工作，通过强化管道清洁及脱脂保证氧气管道施工质量。

1 氧气管道施工

EO/EG装置中引起氧气管道安全事故的原因较多，包括高、低压段间的阀门迅速开启，管道内部不清洁，氧气管道内部脱脂处理不完善，氧气管道周围热环境对氧气管道本身的加热作用以及防雷静电接地设置不合理[4]等。氧气管道内的不清洁、脱脂不完善是发生氧气管道安全问题最为常见的因素。

氧气管道施工由于氧气介质的特殊性，需要符合各类施工验收规范要求，完成较为复杂精细的预备工作，包括编制专项施工方案、材料检查和保护等以便全方位地控制氧气管道的质量，达到氧气管道清洁度要求、满足降低氧气管道安全事故的目的。

编制专项施工方案，明确氧气管道施工技术要求及验收方案，氧气管道从材料进厂验收、焊接后质量外观检查、安装前内洁度检查、试压吹扫、泄漏性试验等工序必须由总包、监理、分部确认，车间参与见证，并进行记录留档。

1.1 管道预处理

本装置氧气管线分布在00装置界区及01反应和吸收单元，具体流程为从界区进入主管廊，连接至01区分支管廊，先送入氧气过滤器(SR-101)，再接入氧气混合器(MI-001)，本装置氧气管道所用管材都应在制造厂脱脂后再运送至现场。

氧气管道需从源头上保证管道和管件的清洁，其施工阶段宜选择在项目施工后期，这个时期已完成地面硬化工作，现场扬尘较少。对现场收到的氧气管道材料进行验收，要求管道管材管件不得有裂纹、缩孔、夹渣、重皮等缺陷，弯头、大小头内壁应平滑、无锐边、毛刺及焊瘤。并且，所有到货的材料均应可靠的密闭保存，有相应的遮蔽，与地面有效隔离，避免外界环境雨水、扬尘等对管道造成污染。施工、预制场地采取专区施工，统一管理，施工全过程中需做好管口封堵。管内放置器材、残留杂质都需要规避，氧气管道的清洁贯穿整个施工过程，每一道施工工序前都需要复查，工序后都需要验收。

实际生产过程中氧气介质在管内流动，管内壁的杂质会影响脱脂的效果，更严重的会在介质流动过程中摩擦生热，引起事故。管道施工前必须将管道内表面的杂物进一步的处理干净，完成管道内壁清洁。可采用白布在管道内来回拉刷，直至管道内表面无浮锈、渣泥、水渍等。对于短管(内部杂物可见且能清理得到)，要求其在管段预制结束后立即将管线清理干净，随后将管口封闭严实，并经车间签名确认封口，待脱脂；对于长管(内部杂物不可见且不能清理到)，要求在管段脱脂前一段着地，另一段吊起一定高度，用铜锤敲击管段，让杂物从管道中滑落，完毕经车间签名确认封口，待脱脂。完成上述工作后，对材料封口、预制封口、组对封口以及脱脂封口保护。

管道切割后必须除去管内异物，保证管内清洁。管道预制长度不宜过长，应能便于检查管道内外表面的安装、焊接质量、清洁度。管道预制应考虑安装和固定焊接的方便，尽可能加大地面焊接预制的深度，减少固定口的焊接，方便人员在地面对焊接质量进行检查，或利于现场X射线的检查。

氧气管道焊接前应采用丙酮清除坡口内、外表面的油污、污物，将焊口表面及内外壁10 mm以上范围清理干净，直至发出金属光泽。为保证管道焊缝内表面的圆滑，在对口时内壁应齐平，其内壁错边量不大于0.5 mm，坡口底部间隙要求均匀，偏差不超过0.5 mm。焊接完成后，焊缝两侧飞溅要求打磨光亮，焊缝外表面经过酸洗和钝化处理。所有焊缝应进行外观检查，焊缝的外观质量应符合以下要求：表面无气孔、夹渣，内表面圆滑、无毛刺、焊瘤、焊渣等。管内焊缝余高原则上要求所有管内焊口打磨平滑，不留毛刺，戴白线手套检查，刮不起毛为合格。对于无法打磨的内焊口余高必须小于1.5 mm，可通过窥镜及测厚检查。如若焊缝余高过大，此焊缝需要切割后重新焊接。管道组对合格后，焊缝根部及表面应按JB/T 4730.5—2005进行渗透检测，I级合格。焊缝外观检查合格后，需进行100%无损检测，其中对接焊缝使用RT检测，角焊缝及支管焊缝进行PT检测。各项验收合格后保护好管道，并开始下一道工序。

1.2 管道安装及验收

脱脂目的是对管道表面残存的油脂加以净化，氧气管道需要进行两次管道脱脂操作：一是预制完成后，进行预制件脱脂；二是系统循环脱脂。脱脂后检验是氧气管道施工验收的重要标志，也是检验施工质量的最重要依据。

预制成品脱脂在焊缝无损检测合格之后进行，长度大于7 m直管脱脂后再安装。脱脂剂由专业脱脂施工单位进行配置(一般使用丙酮)，现场制作浸泡槽，在槽内放入脱脂剂，将预制好的管段放入槽内浸泡0.5～1.5 h。脱脂后的管材，需在自然通风的环境下晾干，也可以用氮气或经过除油过滤的压缩空气进行吹干，干燥后两端应封闭，保证以后的工序施工中不再被污染，并应避免残存脱脂介质与氧气反应生成危险混合物。为避免管道的污染，安装工人的手套、工作的工具和擦拭用具都不得染有油脂、杂质。脱脂完成后的预制合格品设置专区存放。

脱脂质量的检验方法有多种[5]，目前现场比较常用的方法为通过紫外光目测检查，即一般在夜晚通过紫外灯光照射管道内部，发现无紫蓝荧光、毛絮等为脱脂合格；另外，现场应对氧气管道除锈脱脂质量进行100%检查，除锈后的管道及附件内壁应无毛刺、锈斑及鳞片等，呈现正常的金属本色。而在脱脂质量验收过程中，较为常见的问题为焊缝锈斑未清洗完全，局部仍有黄斑，这就需要局部进行清洗脱脂；在低点或承插管件处有积液未冲洗干净，积液氧化发黑，局部清洗达不到脱脂的目的时，整个管道可能就需要重新脱脂。

管道组对安装过程中，未能完成焊接的接口需包扎密封处理。氧气管道安装前其内壁必须经严格检查，保证内表面无毛刺、焊瘤、焊渣、和其他可燃物等，否则，不得安装。安装过程中按照管道清洁的要求，使用的一切工具必须干净，也不能带有油脂，必要时对工具进行擦拭脱脂处理。不锈钢管道与碳钢支架之间应垫入不锈钢板衬板，衬垫板四周满焊。安装前管道洁净度检查进行(施工方、监理方、业主方)三级确认。

管道压力试验合格后，还应进行系统循环脱脂，系统循环脱脂通常由专业清洗公司进行。一般采用碱洗清洁，碱液的配比、碱洗温度、碱洗时间应根据清洗方案确定，碱洗过程中需底部排污2～3次，每30 min取样检测碱浓度，油含量，当连续三次取样碱浓度、油含量不变，或浮动范围＜2%可结束碱洗。碱洗液一般为2%氢氧化钠(NaOH)、1.5%磷酸三钠(Na3PO4)、0.2%亚硝酸钠(NaNO2)和0.15%(按体积)润湿剂。碱洗结束后，立即放净碱液，用清水冲洗系统，冲洗至出水无细颗粒沉淀物、浊度、pH值等同于新鲜冷凝液，检测冲洗回液与新鲜冷凝液的电导率相差＜5%时为冲洗合格。

冲洗合格后，进行酸洗。若铁离子＞500 mg/L，要配制新鲜的酸洗液进行稀释或置换，当铁离子浓度＞4 000 mg/L时，则必须排空酸液并且重新配制柠檬酸清洗液进行清洗。若酸洗液中酸浓度、铁离子浓度趋于稳定，监视管段内基本清洁，则再循环1 h便可停止酸洗。酸洗液一般为4%～5%柠檬酸(C6H8O7)和0.3%缓蚀剂，氢氧化铵(NH4OH)调节pH值为3.5；控制酸洗温度为75～95 ℃，流速0.5 m/s。酸洗结束后用纯度大于97%的氮气连续顶排酸洗溶液。酸液排出后采用变流量水冲洗，除去残留的酸洗液及洗落的固体颗粒。

漂洗是除去水冲洗过程中可能生成的浮锈，以减低系统内的铁离子含量，保证钝化效果。配制好漂洗药剂，注入系统，升温循环。当酸浓度、铁离子浓度都已稳定，监视管段浮锈已除净，漂洗结束。漂洗结束时，若溶液中含铁量小于20 mg/L，(若溶液中含铁量大于20 mg/L，应更换漂洗液至溶液中含铁量小于20 mg/L)，在漂洗溶液中加氢氧化铵，使系统pH值至9～10循环1～2 h，再加入加0.5%(按重量计)的亚硝酸钠(NaNO2)进行钝化，在60～70 ℃范围内循环至少4 h。确定氧气管道系统清洗合格后方可交付使用或进行充氮气保护。

2 结语

氧气管道作为EO/EG装置中比较重要及特殊的管道，一旦发生安全事故，将对整个装置的安全生产产生较大的影响。

文章通过EO/EG装置氧气管道施工实例，针对氧气管道危险性的特点，强化施工管理，制定专项施工方案，细化施工过程中各环节管道清洁以及安装验收脱脂要求，完善落实监管制度。为同类施工管理提供参考。