碳钢氧气输送管道的蒸汽脱脂.doc

碳钢氧气输送管道的蒸汽脱脂

1、概述  k7 b: @0 U; K  X
    氧是自然界中分布最广泛的元素之一，按容积计算，空气中氧气含量为20.93％。氧气在常温常压下是无色透明、无味、无臭的气体，比空气略重。在大气压力下，冷却至－182.96℃时，氧气凝结成天蓝色、透明的易流动的液体；当温度降到－218.4℃时，则凝聚成蓝色固体结晶。氧气的化学性质非常活泼，是强烈的氧化剂和助燃剂，它除了与金、银及惰性气体氦、氖、氩、氪、氙等在一般情况下不发生化合外，与其它物质都能化合生成氧化物。氧化反应的激烈程度取决于氧气的浓度及压力，如果氧化反应在纯氧中进行，则过程非常剧烈，同时放出大量的热。（如金属在氧气中反应，如果增加氧的纯度和压力会使氧化反应显著加剧，金属的燃点随着氧气压力增高而降低），氧气与可燃气体（乙炔、氢、甲烷等）以一定比例混合时，遇火会发生爆炸。氧气经压缩后，在输送的过程中，如有油脂、氧化铁屑或小粒燃烧物（煤粉、炭粒或有机纤维）存在，随着气流运动与管壁或机体发生磨擦、撞击，会产生大量磨擦热，导致管道、机器燃烧。或者由于管道中阀门急骤打开，阀后气体产生接近于绝热压缩的温度，使管道或阀门燃烧，压缩氧气接触到少量的油脂会立即剧烈燃烧而引发爆炸。基于氧气的这些特殊性质，氧气管道中的管子、配件、垫料及所有与氧气接触的材料都必须在安装使用前进行严格的除锈，吹扫，脱脂。; }' w0 V4 v5 f" M* v
2、常用的脱脂方法
脱脂的方法有多种，冷箱内的铝镁合金及铜管道的脱脂采用四氯乙烯或三氯乙烯溶剂；冷箱外的碳钢氧气管道可采用喷砂（石英砂）或溶剂脱脂等。由于喷砂过程中使用的压缩空气很难保证无油，故此方法我们不予考虑，冷箱内管道由于制氧机制造厂做出了明确的要求和限制，所以我们在施工过程中只对冷箱外碳钢氧气管道的脱脂进行了探索。  x; D6 B* [% P! @
HG20202-2000《脱脂工程施工及验收规范》对碳钢氧气管道的脱脂方法做出了明确的规定，主要还是使用脱脂剂进行脱脂。
) q: \4 f' c* S) M& ~, D( l
2.1脱脂剂
( d( C8 c( f0 _$ o3 R2 x  P
脱脂剂一般情况下要按设计要求选用，工程设计没有对脱脂剂做出具体规定的，要根据脂件的材质、结构、污染程度及现场条件依据下表选用脱脂剂。, j  T; w; A, _( V* W
常用脱脂剂性能用途表
脱脂剂名称    适用范围    附注
工业二氯乙烷C2H2CL2    金属件    能水解成微量盐酸
工业四氯化碳CCL4    黑色金属、铜和非金属件    在水和金属共同存在时，能发生水解生成微量盐酸，与某些灼热轻金属能起强烈的分解反应，甚至爆炸" \3 Y2 p4 i0 `/ f* ]- C3 H/ C
工业三氯乙烯C2HCL3
产品必须含稳定剂    金属件    含稳定剂的纯三氯乙烯对一般金属无腐蚀) N" c$ N" l# g2 n8 F
工业酒精C2H5OH
浓度不低于95.6%    脱脂要求不高的设备和零部件    脱脂能力较弱
7 [" R- K; x4 N3 L8 F4 r3 e# ^7 U
工程中冷箱外0.045MPa低压氧气管道所用材料均为20＃钢，根据上表，脱脂剂易选用工业三氯乙烯或四氯化碳。但考虑到三氯乙烯的成本高于四氯化碳，还是应优先选用四氯化碳作为溶剂。
溶剂脱脂，管子每长1米，其内表面脱脂所需的溶剂量如下：6 y% Q/ `/ x( k, h9 ~- {  Z) w
DN400，4升；DN250，2.5升；DN200，2升。
由于用于脱脂的四氯化碳含油量不应大于50毫克/升，含油量大于500毫克/升的不得使用，而含油量的检验施工现场无法进行，只能有专业部门进行分析检验，且费用较高，因此脱脂剂只能一次性使用。
% J! e+ |9 `; i  A) h$ K7 x
2.2脱脂& Z! z6 [5 W" O" X' O. z

DN600的管子采取人工擦洗的方法进行脱脂，DN400以下的管子采取灌装溶剂旋转浸泡的方法进行脱脂，即将溶剂灌入管道内，两端堵死，然后转动管子，使溶剂浸遍整个管内壁，从而达到彻底的脱脂效果。8 e! [7 z  ~" D- |* V

2.3缺点' f! Z$ _6 Q; p& N

    四氯化碳在一定条件下能发生水解生成微量盐酸，所以需要脱脂的管道和附件必须不含水分，否则会造成腐蚀；Ø' X) v& L$ t- v: r
    工业四氯化碳对人体有毒害作用；Ø
    废弃的四氯化碳对环境有污染；Ø0 }: }# s, K- U1 L6 K. j0 w0 m& C* y
    成本较高四氯化碳市场价7元/升。Ø
3、蒸汽脱脂法
基于溶剂脱脂的上述缺点，加之当时与土建交叉施工，场地紧张，且脱脂后的管件在地面容易被二次污染，所以我们反复研究有关规范，并征得业主及监理公司的同意，决定将管线预制且部分安装后采用蒸汽对冷箱外的碳钢氧气输送管线进行脱脂。
3.1依据' q- M7 |$ s7 k2 v9 e: P! P
    HG20202-2000《脱脂工程施工及验收规范》中没有明确蒸汽可以用来脱脂，但规定可用蒸汽来检验脱脂是否合格；Ø& I, \- k( ?* k
    用无油蒸汽吹洗脱脂件，取其冷凝液，放入一小粒（直径1mm以下）纯樟脑，以樟脑粒不停旋转为合格；Ø  i" G7 S5 N% o( w2 T
    蒸汽的温度在180度以上，而油脂的沸点一般也在这个温度范围内；Ø
    油脂可以附着在蒸汽的冷凝水中被带走。Ø
3.2脱脂8 }. ]1 y; N2 ?5 I1 L
    管道预制长度不要超过20米（如果过长，蒸汽会过早形成冷凝水，影响脱脂效果，但DN200以下的管子可适当放长）；Ø4 B; @8 P! O( _6 y- a& r
    管道预制不要有U型弯（如果有U型弯，会聚集冷凝水堵塞管道且不易排除，影响脱脂效果，但如果在最低处设有排放口，则脱脂不受影响）；Ø
    由于脱脂后管道的钝化（一般为充氮）较为困难，所以在安装时可按上述两条要求预留固定焊口，以便吹扫前统一脱脂；Ø
    可用中压无油胶皮管线连接蒸汽源来进行管道脱脂，示意图如下：Ø

    蒸汽必须从接冷凝水端盲板处冒出；Ø
    视污染情况及管径大小而定，一般情况下DN200以上的管子，40分钟后开始接蒸汽冷凝水进行检验，若合格，脱脂结束，若不合格，每隔30分钟检验一次；反之可适当缩短时间。Ø, M# ^6 |. |( @# {9 M8 e
    蒸汽源为0.35MPa至1.45MPa的饱和蒸汽。Ø
3.3检验2 \# U6 I( Z0 x9 q* @
    用无油洁净器皿取一定数量吹洗脱脂管道的蒸汽冷凝液；Ø
    待冷凝液温度降至40度以下时，放入一小粒（直径1mm以下）纯樟脑，以樟脑粒不停旋转为合格。Ø* Q: j, V& X0 D$ B0 @. g3 h
3.4封闭# t3 _2 f, G1 [: [# G
    待脱脂检查合格后，应及时将管道内部的冷凝水排放干净，然后用氮气吹除管道内的水汽，防止管道返锈；Ø) y/ j  C& j# ?
    管道内部经氮气吹干并检验合格后，用塑料布封闭并绑扎牢固。Ø. k  C$ ]5 W& s- o; m
3.5优点
    可节约购买四氯化碳的费用；Ø* m& E6 F0 G4 l1 c4 @3 ?2 S
    无毒无害，安全可靠；Ø
    樟脑球在普通超市即可买到，费用不足一元；Ø! a+ e- O, i9 e4 N
    可在管道预制且部分安装后进行脱脂，可操作性强；Ø
    可利用蒸汽进行吹扫除锈，脱脂除锈一举两得。Ø7 q9 X9 b7 u/ g
4、结束语
    此方法仅限于碳钢氧气管道的脱脂，阀门垫片等的脱脂仍应采用四氯化碳溶剂；Ø, E! E2 `: N7 U' U8 `2 f
    必须要有充足的无油蒸汽源；Ø2 R9 T( s$ _; A
    在有条件的情况下尽可能采用口径较大的管道和高压蒸汽以提高脱脂除锈效果；Ø7 f7 q3 n2 \1 N) l" u! j3 \
    无蒸汽源的新建厂无法使用本方法。Ø