第一篇：淺談10000Nm3h制氧機空分塔檢修工藝應用與管理

淺談10000Nm3/h制氧機空分塔檢修工藝應用與管理

1.前言

我鋼鐵公司10000Nm3/h制氧機為杭氧產品，采用全低壓常溫分子篩凈化，增壓透平膨脹機制冷，規整填料技術及全精餾無氫制氬的外壓縮流程，是制氧廠生產的重要核心機組，直接關系到該公司的生產全局。該套機組在2004年6月29日和10月6日因冷箱內漏液而被迫停機扒珠光砂檢修，通過對這兩次空分塔的檢修，大家提高了大型空分塔檢修工藝技術水平，增強了檢修管理上的認識，也為確保今后空分塔安全穩定運行積累了寶貴的經驗。現就空分塔檢修中的一些工藝技術要求及工藝管理與大家進行交流。

2.空分塔檢修工藝及管理

2.1空分冷箱的扒砂。

近幾年來，大型空分冷箱在檢修扒砂時，一些氣體生產廠家均出現了空分冷箱的“液爆與砂爆”事故，這些事故直接造成冷箱鼓脹和冷箱內設備受到破壞，既大大地加重了檢修任務又延長了檢修時間，從而嚴重影響了企業的正常生產。我們通過對一些“液爆與砂爆”事故進行了分析和總結，認真做好防范工作，根據現場實際情況制訂空分冷箱扒砂操作規程，確保了冷箱扒砂的安全進行。在去年10月份的檢修扒砂過程中，我們重點抓好以下幾項工作：

2.1.1做好空分塔扒砂前的排液、加溫工作，在具備扒砂的工藝條件后方可進行扒砂。

2.1.2做好扒砂前的準備工作，制定詳細的扒砂方案。

2.1.3做好安全防護工作，制定緊急情況下的避險措施。

2.2冷箱內低溫工藝管線的整改：

低溫管道是空分設備的重要組成部分，隨著空分設備規模的不斷擴大，冷箱高度不斷上升，對管道配置提出了新的要求。然而，空分設備的管路配管都是在常溫下進行的，卻在低溫下工作運行，溫度的變化會引起管道的熱脹冷縮，很容易產生熱應力。如果應力超過強度極限，管道即有斷裂的危險。所以，管道的柔性要適當，彎頭太多，溫度應力比較小，一次應力可能上升；彎頭設置太少，容易造成溫度應力過大，管子拉斷，因此需要仔細分析。如：上塔至過冷器之間的產品氮管道，由于塔體往下縮，管道也往下縮，因此彎頭可以考慮少一些，這一類管道還有污氮管（上塔與過冷器之間），膨脹后空氣送上塔管道等。主塔與氬塔連接的管道，一般彎頭要多一點，容器與閥門連接的管子，彎頭也多一些，以防閥門接壞。液體管道（液空、液氮、污液氮、液氬、液氧）應仔細考慮由于自重（管道自重、液體自重）及外載（珠光砂壓力）造成的一次應力，當一次應力超過許用應力時，需考慮支架。各種液體管或冷管，應盡量靠近內部冷容器，而氣體管道可在液體管的外圍，液氧管路在配置時，不要有過多的彎曲，尤其下彎處易造成死角，形成乙炔等碳氫化合物的濃縮和積累，從而對安全構成很大危脅。

由于冷箱內工藝管線復雜，特別是出現事故后，冷箱內管道變形相當嚴重，在整改冷箱內管道時，我們根據施工資料，并結合現場實際情況，靈活掌握，但嚴格遵循行業有關安裝規范。在這次檢修中，一共對冷箱內多處管線進行了改動，在整改過程中，我們對照流程和設備容器，繪制出每條施工過的管線圖，在現場確認工藝管線走向，并糾正了一個重大錯誤。檢修隊伍施工中誤將出過冷器的兩根管徑（φ158mm）相同的液空、液氮管接反，若不及時發現和處理，那么在以后的查漏和裸冷過程都很難發現，將直接導致10000制氧機開機后將不可避免地再次扒砂，這樣10000Nm3/h制氧機前后又將是十天左右的時間無法生產，那么將給公司的生產造成非常被動的局面，由于我廠工藝技術人員對過冷器的結構原理比較清楚，加上工作認真細致，及時發現并進行了糾正，為公司挽回了重大的經濟損失。

2.3冷箱內管架、閥架、儀表護架的整改：

2.3.1管架的作用一般用于導向或降低一次應力（自重，珠光砂垂直壓力等持續載荷引起的應力），盡量少用，同一管線同一方向的管架一般只能采用一個，或需要利用管架限制管路的冷收縮位移量則應進行詳細的應力分析。管架一般有兩類：抱箍和托架。設計合理的管架對于配管質量和水平有著重要的影響，不合理的管架不僅妨礙了管道的變形，而且產生過大的應力，甚至使管道破壞。垂直管道采用抱箍，水平管道采用托架，垂直管的管架一般以設置在重心上為好。如果是承重管架，則必須抱緊；如果是防震管架，可以不抱緊，但要有一定的間隙。水平段的管道要控制長度，盡可能少設托架，因為水平段容易變形。同上塔連接的管道的水平托架必須考慮留有一定間隙，適應管道的熱脹冷縮。同下塔相連的管道則可以不考慮留間隙，直接托住管道即可。

管架設置條件：

2.3.1.1塔內垂直管路的管架布置只有在管道垂直距離較長且又明顯晃動或管道本身之間需要特定間隔的情況下設置，一般布置一只，特長管可安裝兩只。

2.3.1.2塔內水平管路上的管架設置，一般應設置于空間繞行，較長或有較長懸臂的管道下部，托架不能直接接觸管道，應考慮管道本身的伸縮量而定h值。如果所托管是與主塔相連可根據主塔上接管離地距離計算，按3.5mm/m計,如果該管末端與主塔與相連，則根據管道垂直距離累計長度計算，仍可按每米收縮3.5mm/m計。

管架在空分冷箱起著非常重要的作用。因此，杭氧、施工方、制氧廠三方對塔內的容器、管道、閥門等支架、托架逐一認真地分析研究，并根據杭氧圖紙的規范要求及一些實踐經驗，增加修改支架、托架多處，以確保塔內容器、閥門、管道的支撐合理。

2.3.2儀表護架整改： 塔內溫度從20℃下降到-196℃，鋁材質的最大伸縮量按3.5mm/m計，則可算出塔的最大伸縮量，所以對冷箱內儀表管的上下移定距離可對照更改，在這次檢修中，我們一是儀表管保護角鐵上移，保護角鐵用斜撐固定，并用銅絲松馳固定。二是對變形大的儀表管和有可能斷裂根部的儀表加倒“U”形彎頭，減少根部強拉應力。

2.3.3冷閥閥架的整改：

空分設備冷閥的閥架由三部份組成，一是吊架、二是閥座固定架、三是進出口管大小頭保護架。閥架應盡量支撐于冷箱型鋼表面之上，若固定在冷箱壁面板上則需有加強板，焊接時必須滿焊。特別是進出口管上大小頭的保護架，一定要抱緊，只有這樣，才能起到保護的作用。由于V1閥進口管大小頭處斷裂，引起10000Nm3/h制氧機10月6日的被迫停機檢修，所以，在檢修過程中，我們參照杭氧提供的制作安裝圖，要求檢修施工單位對冷箱的冷閥閥架進行了全部整改，工藝技術人員和杭氧的現場服務專家一起，先按要求自行制作了V705冷閥的閥架，然后要求施工方按此閥的制作模式進行整改，在整改過程中，指定工藝技術人員進行質量跟蹤，最后由杭氧、施工方、制氧廠三方進行逐一驗收，對達不到要求的提出堅決整改，決不松口。

2.4塔內管道安裝焊接管理和無損檢測：

2.4.1塔內管道安裝配置管理:

我們要求焊接施工人員根據圖紙和規范要求，編制焊接施工方案，明確施工措施、技術規范，并在施工過程中實行全過程的質量監控，在對施工隊伍的焊接管理上，主要抓好以下幾個方面的環節：

2.4.1.1預制管道是否進行脫脂。

2.4.1.2管道組對焊接時若要加不銹鋼墊環，則墊環的點焊方位要特別注意，一定要弄清楚管內介質流向。要點焊在順流側。

2.4.1.3管道坡口是否處理干凈，是否用不銹鋼絲刷至露出金屬光澤，焊絲是否進行脫脂。

2.4.1.4坡口組對時要求不能強制進行，否則應力過大，易引起焊口開裂。

2.4.1.5在配管過程中存在一些的大口徑三通，在三通處存在著復雜的應力，一般應力值都

較大。因此，焊接施工中對三通的補強給予特別的重視。

2.4.2管道焊縫的無損檢測：

空分裝置冷箱內大小配管材料均采用鋁鎂合金，主要為LF2、LF4及LF21。對接接頭的焊接質量決定空分設備的安全運行周期，在熔融狀態鋁合金容易氧化，由于其物理性能，焊接時有顯著的收縮或變形。所以，在焊接過程中易產生較多的焊接缺陷，常見的有氣孔、氧化夾雜物、夾鎢及焊接熱裂紋等，所以嚴格按標準、工藝進行檢測，才能有效控制焊接質量。在對焊縫進行著色和拍片過程中，我們指定一名精通工藝的車間主任專項負責，對每一條焊縫的拍片對照單線圖進行標號歸類，對返修后的焊縫也同樣做好記錄。由于實行了質量跟蹤，同步做好焊接質量記錄，將當天的每個焊接口編號、焊接日期標在單線圖上，作好每個焊口的無損探傷記錄，并根據無損探傷報告、施工圖紙等做好焊接質量記錄，所以，為以后的審片工作提供了較全面的資料。檢修完畢后，為確保焊接質量，我們又請了全國著名焊接專家對所拍片進行再次審片，在審片過程中，發現空分冷箱內下部液空出過冷器一焊縫有較大的質量問題，而此時冷箱內珠光砂已裝填到三樓平臺處，但拍片隊伍又拿不出相應的整改記錄，我們及時找出了自己整理的焊接返修記錄，經杭氧焊接專家確認正常后，繼續裝砂，避免了扒砂的情況。

2.5檢修后的試壓查漏。

查漏是檢驗設備檢修質量好壞的關鍵，保冷箱內設備查漏又是該項工作的重中之重，為了節省時間，保證質量，在檢漏氣源不具備的情況下，我們從3200Nm3/h制氧機引進分子篩后的空氣到10000Nm3/h制氧機，進行定壓查漏。為確保試壓成功,我們制定了詳細的試壓方案，指定專人負責盲板的管理，經過反復試壓保壓，在施工單位自查的基上，工藝組反復查漏，指定專人負責每條工藝管線，對塔內的管線及容器實行包干制，誰的管線誰負責，對查過的管線實行互檢，同時實行獎懲制度，對查出人員進行獎勵，對漏檢人員進行處罰，檢漏人員對每一個法蘭、每一條焊縫、每一個接頭仔細檢查，經過認真細仔地查漏，大家在管線焊縫通過了拍片、著色及施工隊伍已查過漏點后，仍然查出了35處漏點并及時返修整改，經過大家的辛苦努力，空分系統保壓后，殘留率達到杭氧提供的技術規范要求。

2.6檢修后的裸冷及加溫吹掃。

裸冷是對空分設備的安裝或大修質量進行低溫考核，在裸冷中，工藝組主要做好以下幾點工作：

2.6.1檢驗空分設備的安裝或大修質量。如管道焊縫及法蘭連接處是否有漏。

2.6.2檢驗空分設備及管道、閥門在低溫狀態下冷變形情況及補償能力。、2.6.3檢查對照設備、管路是否暢通。

2.6.4進一步檢查各儀表顯示，如溫度、壓力、流量、轉速等是否準確。

2.6.5檢查各手動、氣動調節閥、切斷閥是否密封、不內漏，調節是否靈活、準確。

2.6.6詳細檢查各部件的變形和泄漏點。并對所有的法蘭螺釘、各管接螺母、螺扣，各儀控引管接頭螺母適當擰緊，以消除低溫下由于熱膨脹系數的不同而引起的松馳現象。檢修完畢后，必須對各系統的管道、設備內的水份、灰塵及機械雜質進行吹除，以免帶入分餾塔內或運轉機械內。工藝組制定空分塔的吹掃方案，對每一根管道，每一只容器設備均進行分系統吹掃。在加溫吹掃末期，對加溫吹掃的結果進行檢驗，我們用干凈濕白布在吹掃口檢查是否有雜質，用露點分析儀檢測加溫情況，當露點達到-50℃以下時，加溫結束。

2.7空分塔填充保溫材料珠光砂

我們在充填保溫材料時，為確保不出現任何意外，認真抓好以下幾個方面工作：

2.7.1充填時，空分設備內的各設備、管路均應充氣，充氣壓力在0.045～0.05MPa，并微開各計器管閥門通氣，同時使電阻通電，隨時監控計器管和溫度顯示是否發生故障。

2.7.2注意保溫料內不得混入可燃物，不得受潮。

2.7.3裝填應密實，填滿，開車后保溫材料下沉，應及時補充。裝填時應加強安全防范措施，注意人員安全。整個工作結束后，則制氧機開機啟動。

3.結束語

在2004年10月份對10000Nm3/h制氧機檢修整個過程中，檢修工藝組強化工藝技術在檢修中的應用，加強檢修過程的質量控制。在檢修初期，我們制訂了檢修工作目標：質量為中心，速度為重點，安全為保障。由于當時時間緊，任務重，我們克服重重困難，根據工藝流程、設計，針對冷箱受損后的具體情況，科學安排，精心組織，合理施工，嚴把安全、質量關。為確保制氧機能盡快恢復生產并能長期穩定運行，在檢修過程中體現“質量是中心”的要求，我們以工藝、儀表等專業組為基礎成立了檢修質量監控小組。在檢修過程中，為保證檢修的質量，工藝組對施工隊伍進行全面質量跟蹤，重點抓好管架、閥架的重新安裝制作，新焊縫的拍片、老焊縫的著色，新敷設管線的檢查、查漏等工作，對每根施工過的管線、每條新焊縫、每個管架、閥架進行現場施工監督工作并作好詳細的記錄。通過大家的共同努力，10000制氧機自04年檢修后開機運行至今，生產運行情況良好。