空分裝置管道清潔度控制研究

郭勤智

中國核工業第五建設有限公司 上海 201512

空分裝置對管道的清潔度要求很高，無油、無水，比如氧氣管道的清潔，氧氣有助燃作用，管道內的油脂含量超標或者雜質過多就有可能在氧氣管道內燃燒乃至發生爆炸，所以空分裝置管道施工的重點應該控制管道內部的油脂含量和清潔度。我們通過對福建LNG冷能空分項目管道清潔度的控制，形成了一套完善的方法，在這個裝置管道施工中嚴格執行，保證管道清潔度，項目在試車期間也開創了工藝管線不吹掃直接開車的先例，同時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驗。

1 概況

空分設備的脫脂清洗，就是為了去除部件表面的油脂，以達到符合標準規定的表面油脂殘留量的要求。標準所規定的殘油量越低，對清洗設備的要求也將越高，清洗工藝也將更繁瑣，勞動強度、清洗成本均將大幅度提高。油及油脂含量國內、外標準對油及油脂含量的要求不太相同。國外一些標準根據不同的設備種類，將清潔度要求分為四個不同等級，要求油及油脂含量控制在50-1500mg/m2范圍內；我國JB/T6896—2007行業標準規定：凡與氧氣接觸的零件表面及運轉中殘油可能帶入氧氣的零件表面，油脂的殘留量不得超過125mg/m2[1]。

按照JB/T6896—2007規定，凡與氧接觸的零部件表面，及在運轉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1一類和二類的規定；介質為除氧以外氣體（如氮氣、氬氣等）的設備、管道及其零部件表面的油脂殘留量要符合下表1三類的規定。

表1 空分設備表面油脂殘留量

在福建LNG冷能空分項目，根據圖紙設計要求，工藝管道清潔度分為三個等級，SC級、B級、AA級三種。驗收標準為4WP1-SW70001SC級別驗收標準、4WP1-SW70002B級別驗收標準、4WP1-SW70003氧氣清洗（AA級）標準。以上標準均為美國空氣化工產品標準。

2 清潔采用的方法

空分設備禁油零部件的脫脂清洗就是通過物理或化學的方法，選用適當的清洗劑通過特定的清洗工藝對其表面進行處理，保證其表面有機物的濃度控制在爆炸極限以下。這是空分設備安全運行的必要措施，經表面處理后，還要經嚴格的檢查與檢驗，才能投入使用。在空分系統中，清洗起到防爆的作用，是空分系統中不容忽視的、至關重要的一環。制造空分設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，對清洗精度的要求也不一樣。因此，我們針對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的行業標準。那么殘油量≤125mg/m2是怎么樣的一個概念呢？直觀的說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表面，這時表面上油膜厚度僅為14×10-8米。對于如此高的清潔度要求，顯而易見，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、價廉、沸點為76.8℃、能在常溫下揮發干燥等優點，曾被空分行業廣泛使用。但四氯化碳有輕度的麻醉作用，對人體的臟器，特別是肝和腎有嚴重損害，同時四氯化碳的氣味難聞，對操作人員的刺激很大，更因為它屬ODS（人們把這些破壞大氣臭氧層的物質稱為“消耗臭氧層物質”Ozone Depleting Substances）物質，破壞臭氧層，所以為了操作人員的身體健康，為了保護環境、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日國家環?？偩置髁钜幎ú坏檬褂盟穆然记逑磩?。事實上，杭氧集團公司已經自覺地在四氯化碳替代技術方面進行了多年的工作。針對福建LNG冷能空分項目管道清潔度要求，我們分為以下幾種清潔方法：

（1）對于B級清潔度要求，分為以下兩種情況。碳鋼管線清潔方法：①對于大口徑管線、管件（口徑大于等于DN80）采用管線內部噴砂處理，噴砂等級為Sa2級，噴砂完成后申請驗收，驗收合格后采用管帽、管塞之類的耐用密封件對管口進行封堵。②小口徑碳鋼管線內部采用藍星公司的除油、除銹、鈍化“三合一”清洗劑（水基型清洗劑）在常溫下以“浸泡”的清洗方式交替進行清洗。不銹鋼管線清潔方法：采用無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），對于大口徑的不銹鋼管線、管件用無纖維棉布拖拉擦洗，對于小口徑不銹鋼管線、管件現場采用不銹鋼板制作脫脂槽（10米長×1米寬×0.5米高），將管線、管件進行浸泡，除去管線內部的油脂、雜物。利用完的脫脂液進行回收[2]。

（2）對于SC級清潔度要求的管線、管件，由于其清潔度要求低于B級清潔度要求，根據現場實際情況，我方采用和B級清潔度要求相同的清潔方法。

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

（4）閥門清洗：對于甲方提供的閥門出廠時均已進行脫脂，現場將不再進行清潔處理，安裝過程中注意保護。我方采購的普通閥門，現場采用擦洗的方法進行脫脂。

3 質量驗收標準及檢驗方法

針對福建LNG冷能空分項目管道清潔度要求，我們采取以下方法進行檢驗控制：

3.1 SC級別清潔度檢查方法

按照AP標準，SC級別清潔度符合以下要求：在強烈的白光下進行肉眼檢查，沒有大面積的銹蝕，沒有水分，沒有氧化皮，沒有雜物；無松散的鐵銹、外部物質、焊渣、切屑等；無油，沒有油漆等[4]。

3.2 B級別清潔度

按照AP標準，符合下列要求：在強烈的白光下進行肉眼檢查，沒有大面積的銹蝕，沒有水分，沒有氧化皮，沒有雜物；無粘結的鐵銹、外部物質等；無松散的鐵銹、外部物質、焊渣、切屑等；要求無油，沒有油漆等?？梢圆捎貌潦玫姆椒?，用干凈白色無纖維棉布擦拭或者用白色無纖維濾紙擦拭無可見油脂為合格[5]。

3.3 AA級清洗的檢查方法

按照AP標準，氧氣級清洗必須符合以下三個標準的任何一個：必須在強烈的白光下進行肉眼檢查，推薦的光線強度至少為500Lux（普通的40瓦燈管要在距離0.2米左右才能達到3000勒克斯），無可見的銹跡，焊渣、鐵屑等；必須在紫外線（UV）下進行肉眼檢查。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進行。UV光源必須是一只30厘米長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。強度至少為5.0milliwatts/cm2的紫外光。無可見的熒光為合格。

檢驗燈具選擇下列型號：

圖1 手持式紫外線固化燈

產品名稱：手持式紫外線固化燈；產品型號：EN180L；配置：一支8-W紫外線燈管及濾色片；紫外線強度為：1165μw/cm2；長波UVA（320-400nm，中心波長365nm）；擦拭檢查，在強烈的白光和紫外線檢查后必須進行擦拭試驗，擦拭試驗時，必須使用一塊干凈的白色無纖維濾紙擦拭。每個被檢查的區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，在強白光下和紫外線下檢查白布或濾紙，無可見油脂為合格[6]。

采用在強白光下和紫外線燈下外觀檢驗判斷空氣分離設備表面有否油脂。由于現場安裝過程復雜，采用油分濃度測定儀對油及油脂進行定量分析難度較大，需要花費大量時間，為提高檢驗工作效率，我們采取了這種方法。由于現場拍攝的照片很難反映清楚，所以摘取了其他照片。

對部分主要部位需要定量檢驗時，我們采用油分濃度測定儀對油及油脂進行定量分析：用四氯化碳清洗被測表面，對于不便清洗的部位，可用鑷子夾無油干凈的紗布浸四氯化碳擦抹被測表面，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濾，再按規定注入油分濃度測定儀，測出含有四氯化碳的油分濃度。被測表面油脂殘留量按照下式進行計算：

式中：P——被測表面油脂殘留量，mg/m2

M——油分濃度測定儀，ppm

B——檢查清洗液四氯化碳用量，mL（對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 在強白光和紫光燈下清潔度檢驗圖片對比（本圖片參考中國化工儀器網）

4 結語

通過采用合理的施工工藝和施工方法，順利實現了福建LNG冷能空分項目管道清潔度的控制，過程中對空分裝置管道技術管理的總結和質量控制目標的實現，對空分裝置的工藝管道安裝有了更深刻的認識。隨著科學技術的不斷發展，新型工藝不斷推出，對我們的施工技術管理提出了更高的要求。所以，我們應不斷完善我們的技術管理，以適應市場需求，提高我們的市場競爭力。