談氧氣管道設(shè)計(jì)

1、談氧氣管道設(shè)計(jì)、安裝及運(yùn)行管理安全注意事項(xiàng)氧氣在冶金行業(yè)的地位非常重要。隨著氧氣煉鋼、高爐富氧等強(qiáng)化冶煉措施的采用，鋼鐵企業(yè)用氧發(fā)展很快，而且氧氣用途廣泛。轉(zhuǎn)爐頂?shù)状笛?、高爐富氧鼓風(fēng)、電爐吹氧、鋼坯自動火焰清理以及檢修用氧等。從生產(chǎn)、檢修到基建無時(shí)無處不用氧氣，并且冶金行業(yè)用氧條件要求嚴(yán)格，用氧不均衡，頻繁大幅度波動，使用制度復(fù)雜并要求安全連續(xù)穩(wěn)定供氧。近年來，隨著氧氣用量的增加，用氧大戶都采用氧氣管道輸送，由于管路長，分布廣，再加上急開或速關(guān)閥門，造成氧氣管道和閥門燃燒爆炸的事故時(shí)有發(fā)生。所以，全面分析氧氣管道存在的隱患、危險(xiǎn)，并采取相應(yīng)的措施是至關(guān)重要的。1氧氣管道燃燒、爆炸的原理根據(jù)燃燒

2、、爆炸的“三要素”(可燃物、氧化劑、激發(fā)能源)的機(jī)理進(jìn)行分析，氧氣管道本身材質(zhì)一般是碳鋼或不銹鋼，因含碳,在純氧狀態(tài)下也可燃，而且鐵燃燒時(shí)釋放放出大量熱量，溫度上升極快。氧氣管道內(nèi)輸送的高純高壓氧氣，是極強(qiáng)的氧化劑，純度愈高，壓力愈高，氧化性愈強(qiáng)，愈危險(xiǎn)。導(dǎo)致氧氣管道燃燒、爆炸的激發(fā)能源有多種：閥門在高低壓段之間突然打開時(shí)，低壓段氧氣急劇壓縮，由于速度很快，來不及散熱，形成所謂“絕熱壓縮”，局部溫度猛升，成為著火源；有人做一試驗(yàn)：如在DN200 的氧氣管道中設(shè)置一套DN50調(diào)節(jié)閥組進(jìn)行絕熱壓縮試驗(yàn)，可以推算出當(dāng)DN200管道的閥門驟然打開，DN50的調(diào)節(jié)閥處于全閉工況時(shí)，絕熱壓縮溫度高達(dá)637

3、；當(dāng)DN200管道的閥門驟然打開，DN50的調(diào)節(jié)閥處于全開工況時(shí)，絕熱壓縮溫度為358（按氧氣管道的最高壓力0.3MPa計(jì)算）。     啟閉閥門時(shí)，閥瓣與閥座的沖擊、擠壓，閥門部件之間的摩擦；     高速運(yùn)動的物質(zhì)微粒(如鐵銹、灰塵、焊渣、雜質(zhì)顆粒等)與管壁的摩擦；      加熱面、火焰、輻射熱等外部高溫；     油脂引燃；     靜電感應(yīng)、雷擊；   &#

4、160; 鐵銹、鐵粉的觸媒作用等。根據(jù)制氧行業(yè)多年來所發(fā)生的氧氣管道燃爆事故分析，并通過以上燃燒、爆炸的因素來看，有選材的問題，也有操作、維護(hù)的不當(dāng)，更有設(shè)計(jì)、安裝質(zhì)量失控的原因。2、氧氣管道設(shè)計(jì)中的安全注意事項(xiàng)根據(jù)冶金行業(yè)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)氧氣管道時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：氧氣管道應(yīng)架在非燃燒體的支架上，以防止氧氣外泄時(shí)點(diǎn)燃支架。氧氣管道應(yīng)可靠接地，接地電阻小于10，氧氣管道的法蘭、螺紋接口兩側(cè)應(yīng)用導(dǎo)線跨接，其跨接電阻小于0.03。氧氣管道壁溫不應(yīng)超過70，嚴(yán)禁明火及油污靠近氧氣管道和閥門。氧氣管道的彎頭、分岔頭不應(yīng)與閥門出口直接相連。氧氣管道與乙炔、氫氣共架時(shí)應(yīng)在其下方。氧氣管道與油脂及有可能泄漏腐

5、蝕性介質(zhì)的管道共架時(shí)應(yīng)在其上方。嚴(yán)禁氧氣管道與油脂管道、腐蝕性介質(zhì)管道、電纜線同溝敷設(shè)，并嚴(yán)禁氧氣管道地溝與該類管線地溝相通。廠區(qū)氧氣管道宜架空敷設(shè)。如與其他管道、建筑物、電線、道路和鐵路等應(yīng)有足夠的安全間距；氧氣管道中氧氣最高流速應(yīng)限定。根據(jù)冶金行業(yè)的特點(diǎn)，氧氣管道直徑的確定，要在高峰負(fù)荷情況下滿足最高允許流速要求，并留有余地，確保安全。氧氣管道的管件選用要慎重。氧氣管道的彎頭、分岔頭、異徑管均是容易引起氧氣氣流沖擊和激烈摩擦的地方，如有鐵粉焊渣等，會引起燃燒或爆炸等嚴(yán)重事故。因此氧氣管道嚴(yán)禁采用折皺彎頭。氧氣管道應(yīng)選用專用氧氣閥門，閥門要嚴(yán)格脫脂。墊片選用難燃或阻燃材料。氧氣管道上適當(dāng)位置

6、應(yīng)加阻火銅管?？傊?氧氣管道在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)流量、壓力的要求，計(jì)算確定氧氣管徑，選擇合適的管材；進(jìn)行管道布置時(shí)，應(yīng)以工藝簡單、流程合理、利于吹掃為原則，并盡量減少急彎，選擇合理的彎曲半徑，力求簡化管系，做到通氣順暢。3氧氣管道安裝質(zhì)量控制3.1安裝單位資質(zhì)及施工方案的審查承擔(dān)氧氣管道安裝單位必須具有相應(yīng)的壓力管道安裝許可證，工程施工承包的資質(zhì)等級及相應(yīng)健全的質(zhì)量管理體系。同時(shí)安裝單位應(yīng)有完整的保證工程質(zhì)量的項(xiàng)目管理機(jī)構(gòu)及工程質(zhì)量技術(shù)的管理制度。氧氣管道施工前，施工單位應(yīng)編制詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)或施工方案，同時(shí)到當(dāng)?shù)靥胤N設(shè)備安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)辦理告知手續(xù)。焊接工藝評定報(bào)告應(yīng)能覆蓋整個(gè)工程焊接項(xiàng)目，從事氧氣

7、管道焊接工作的焊工必須具有相應(yīng)的特種設(shè)備焊工合格證，焊工合格項(xiàng)目必須滿足工程焊接要求。同時(shí)探傷人員也有滿足規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求。3.2材料驗(yàn)收控制材料是要求管道安裝質(zhì)量的基礎(chǔ)，管材、管件、閥門、法蘭等必須有完整的質(zhì)量證明文書，管件、閥門、法蘭等生產(chǎn)企業(yè)必須具有相應(yīng)的壓力管道元件安全注冊證書，其規(guī)格、型號及性能檢測報(bào)告應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求。驗(yàn)收時(shí)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求核對其規(guī)格、材質(zhì)、型號及技術(shù)要求，并按國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行外觀檢查,管材、管件如有重皮、裂縫和嚴(yán)重劃痕不得使用，法蘭、墊片等表面應(yīng)光潔，不得有氣孔、裂縫、毛刺和凹痕等缺陷。焊接彎頭如三通應(yīng)注意其內(nèi)表面光滑，勿使焊瘤、焊渣留在管內(nèi)。管件質(zhì)量應(yīng)符

8、合下列規(guī)定: 不得有裂紋不得存在過燒、分層等缺陷不得有皺紋,彎頭內(nèi)壁應(yīng)平滑,無銳邊、毛刺及焊瘤。氧氣管道的變徑管，宜采用無縫或壓制焊接件，當(dāng)焊接制作時(shí)，變徑部分長度不宜小于兩端管外徑差值3倍，其內(nèi)壁應(yīng)光滑，無銳邊、毛刺及焊瘤。氧氣管道上的閥門在使用前應(yīng)逐個(gè)進(jìn)行強(qiáng)度和嚴(yán)密性試驗(yàn)。強(qiáng)度試驗(yàn)壓力為公稱壓力的1. 5倍,試驗(yàn)時(shí)間不得少于10min，以殼體填料無滲漏為合格。嚴(yán)密性試驗(yàn)以公稱壓力進(jìn)行，以閥瓣密封面不漏為合格。用于閥門強(qiáng)度試驗(yàn)的液體應(yīng)為無油水，不銹鋼閥門在進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，無油水中含CI- 不得大于25 mg/kg。嚴(yán)密性試驗(yàn)應(yīng)用無油壓縮空氣或惰性氣體如N2 進(jìn)行，并用無油泡沫洗滌劑涂刷，檢查

9、泄漏情況。閥門在嚴(yán)密性試驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行解體脫脂處理，密封填料應(yīng)換成不含油及不可燃材料的填料如聚四氟乙烯( PTFE)等。試驗(yàn)合格的閥門，應(yīng)及時(shí)排盡內(nèi)部積水，并用無油壓縮空氣或N2 吹干，并把閥門兩端口封閉，以防二次污染。3.3除銹與脫脂控制由于氧氣管道屬于特殊而危險(xiǎn)的壓力管道，接觸氧氣的內(nèi)表面必須要徹底除去毛刺、粘砂、鐵銹和其他可燃物，保持內(nèi)壁光滑清潔，因此氧氣管道脫脂前，管道內(nèi)表面應(yīng)進(jìn)行除銹，具體的可采用噴砂，鋼刷或酸洗等幾種方法進(jìn)行。碳素鋼管在酸洗除銹后，還應(yīng)對其表面進(jìn)行鈍化處理。不銹鋼、銅及鋁合金的管子及附件只進(jìn)行脫脂，不需除銹。由于氧氣管道屬于忌油管道，因此管子、管件、閥門等凡與氧氣接觸的

10、部分，都必須嚴(yán)格脫脂。常用的脫脂劑有二氯甲烷(工業(yè))，三氯乙烷(工業(yè))或堿性脫脂液等。對于管道脫脂，將管道放人盛有脫脂液的矩形槽中進(jìn)行浸泡或管內(nèi)裝入脫脂，兩端封閉平放(1015) min,在此時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動(34)次，最后將脫脂液倒出，用無油壓縮空氣或N2 吹干，脫脂后的管子兩端用脫脂過的舊布或塑料薄膜封包，以防管子二次污染。對于閥門、管件、儀表、墊片及其它附件，宜用脫脂劑浸泡法或擦拭法進(jìn)行脫脂。采用擦拭法進(jìn)行脫脂時(shí)，不宜使用棉紗，應(yīng)用纖維不易脫落的布、絲綢、玻璃纖維織物等。脫脂后必須仔細(xì)檢查脫脂件，嚴(yán)禁有機(jī)織物的纖維附著在脫脂件上。脫脂后的檢驗(yàn)方法有紫外線燈照射法、樟腦球及有機(jī)溶劑分析法等。紫外

11、線燈照射法為最簡便的方法，用波長為(32003800)埃的紫外線燈照射脫脂件表面，以無紫藍(lán)熒光為合格。3.4氧氣管道安裝過程中的要求氧氣管道在安裝過程中,應(yīng)采取有效措施,防止受到油污染,并防止可燃物、銹屑、焊渣、砂土及其他雜物進(jìn)入或遺留在管道內(nèi),并應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行檢查。為避免管道的污染,安裝工人的雙手、工具、工作服等不應(yīng)染有油污。管道連接時(shí),不得強(qiáng)力對口,加熱管子、加偏墊或多層墊等方法,來消除接口端面的空隙偏差、錯(cuò)口或不同心等缺陷。管道組對時(shí),內(nèi)壁錯(cuò)邊量應(yīng)符合要求,同時(shí)檢查管子的安裝平直度。氧氣管道應(yīng)盡量采用自然補(bǔ)償，人工補(bǔ)償時(shí)可以用方形補(bǔ)償器或波形補(bǔ)償器。但在鋼鐵企業(yè)中很少甚至不用波形補(bǔ)償器。管道

12、的對接焊縫,不應(yīng)設(shè)在支、吊架處,焊縫離支、吊架邊緣不得小于100 mm。管道穿墻或樓板時(shí),應(yīng)加設(shè)套管,套管內(nèi)不得含有接口。安裝不銹鋼管道時(shí),不得用鐵質(zhì)工具敲擊,法蘭用的非金屬墊片,其含量CI- 不得超過25mg/kg 。不銹鋼管與碳素鋼支架接觸面必須墊不含Cl- 的非金屬墊板或不銹鋼片加以保護(hù)。管道和閥件絲口連接處的密封材料采用聚四氟乙烯帶,不得使用鉛油麻絲等含油及可燃材料。墊片與氧氣直接接觸，氧氣管道的墊片必須選用不燃性材料。如聚四氟乙烯、退火軟化銅片等。安裝墊片時(shí)若不進(jìn)行調(diào)整露出到管內(nèi)面，由于摩擦，鐵粉與氧氣接觸時(shí)易引起燃燒事故。所以，安裝時(shí)墊片的位置必須調(diào)節(jié)到位。管道安裝時(shí),應(yīng)檢查法蘭密

13、封面及密封墊片,不得有影響密封性能的劃痕、斑點(diǎn)等缺陷。3.5焊接及檢驗(yàn)為了確保氧氣管道內(nèi)壁清潔度和光滑度的要求，不能有焊瘤出現(xiàn)，并有效防止焊渣進(jìn)入管道內(nèi)，碳鋼管道的焊接采用氬弧焊打底、手工電弧焊蓋面的焊接工藝；不銹鋼管全部采用氬弧的焊焊接工藝。管道焊接后,必須對焊縫進(jìn)行外觀檢查和無損探傷。焊縫表面不得有裂紋、氣孔、夾渣等缺陷，咬邊深度碳鋼不得大于0.5 mm ，不銹鋼焊縫不得有咬邊。焊縫外觀檢查后，應(yīng)對每一焊工所焊的焊縫按設(shè)計(jì)要求或標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范規(guī)定的比例，進(jìn)行無損探傷。在每條管線上至少進(jìn)行一個(gè)焊縫。若發(fā)現(xiàn)不合格者，應(yīng)對被抽查焊工所焊焊縫按原規(guī)定比例加倍探傷，仍不合格，則應(yīng)對該焊工在該管道線上所焊

14、焊縫全部進(jìn)行探傷。進(jìn)行無損探傷的焊縫，其不合格部位須返修，同一焊縫允許返修次數(shù):碳素鋼不超過3次，不銹鋼不超過2次，返修后仍按原規(guī)定進(jìn)行探傷。3.6靜電接地安裝氧氣管道要有良好的靜電接地要求，并應(yīng)按圖紙規(guī)定作可靠接地，法蘭間應(yīng)有跨接線。靜電接地安裝完畢后，必須經(jīng)過測試，電阻值超過規(guī)定時(shí)，應(yīng)進(jìn)行檢查與調(diào)整。3.7試壓、清管及吹掃強(qiáng)度試驗(yàn):氧氣管道強(qiáng)度試驗(yàn)用不含油的干凈水或干燥空氣、N2 進(jìn)行，設(shè)計(jì)壓力大于3. 0MPa的氧氣管道用水作強(qiáng)度試驗(yàn)。碳鋼氧氣管道用水壓試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)前管內(nèi)壁應(yīng)進(jìn)行鈍化處理，不銹鋼氧氣管道水壓試驗(yàn)時(shí)，水中Cl- 的含量不準(zhǔn)超過25mg/kg，用水作強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)壓力為1.

15、5倍設(shè)計(jì)壓力。水壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，達(dá)到試驗(yàn)壓力后維持10min，檢查管道無變形、無滲漏為合格。設(shè)計(jì)壓力小于等于3.0MPa要求管道用氣體作強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為1. 15倍設(shè)計(jì)壓力，試驗(yàn)時(shí)，升壓應(yīng)逐級進(jìn)行，先升50%的試驗(yàn)壓力，經(jīng)檢查后,再以10%的試驗(yàn)壓力級差逐級升壓，每級停留不少于3min，達(dá)到試驗(yàn)壓力后穩(wěn)定5min，以無變形、無滲漏為合格。氣密性試驗(yàn):用不含油的干燥空氣、N2進(jìn)行,試驗(yàn)壓力為管道設(shè)計(jì)壓力,管道內(nèi)氣體壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力后,保持24h,平均小時(shí)泄漏率對室內(nèi)管道為0.25%,對室外管道以不超過0.5%為合格。清管與吹掃:氧氣管道施工過程中，管道內(nèi)部難免會有泥砂、焊渣等雜物；同時(shí)雖然氧氣

16、管道經(jīng)過鈍化處理，但與空氣接觸后，管道內(nèi)也難免有浮銹出現(xiàn)。為了保證氧氣管道的安全投產(chǎn)及運(yùn)行，在投產(chǎn)前應(yīng)徹底清除管道內(nèi)的所有雜物和銹跡。一般采用機(jī)械清管工藝。機(jī)械清管球是根據(jù)具體的管道直徑而設(shè)計(jì)，并帶有金屬刮刀，它在氣體的推動下可在管道內(nèi)旋轉(zhuǎn)前進(jìn)從而清除管內(nèi)雜質(zhì)及管內(nèi)浮銹。機(jī)械清管完成后，再用無油、干燥的空氣或氮?dú)?，以不小?0 m / s的流速吹掃管道，直至管道出口無鐵銹、焊渣及其它雜物為合格。吹掃合格后的氧氣管道，如不立即投入使用，應(yīng)充入干燥氮?dú)獗３终龎?，以免銹蝕。4.運(yùn)行管理注意事項(xiàng)4.1操作注意事項(xiàng)  開關(guān)氧氣閥門時(shí)應(yīng)緩慢進(jìn)行，操作人員應(yīng)站在閥門的側(cè)面。  嚴(yán)禁用氧氣吹刷管道或用氧氣試漏、試壓。  實(shí)行操作票制度，事先對操作目的、方法、條件作出較詳細(xì)的說明和規(guī)定。  直徑大于DN70mm的手動氧氣閥門，當(dāng)閥前后壓差縮小到0.3MPa以內(nèi)時(shí)才允許操作。  4.2維護(hù)保養(yǎng)注意事項(xiàng)  氧氣管道要經(jīng)常檢查維護(hù)，除銹刷漆，每35年一次。  管路上的安全閥、壓力表，要定期校驗(yàn)，1年1次。  完善接地裝置。  動火作業(yè)前，應(yīng)進(jìn)行置換，吹掃，吹出氣體中氧含量在1823時(shí)為合格。  閥門、法蘭、墊片及管材、管件選用應(yīng)符合氧氣及相關(guān)氣體安全技術(shù)規(guī)程（GB1691