一起粗氩塔泄漏现象的分析及处理

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广西某钢厂有一套KDON（Ar）-15000/30000/520型空分设备，此设备为氮水预冷、常温分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、全精馏无氢制氩的常规外压缩工艺流程。

经过五个月的紧张施工，具备了开车调试条件。

吹扫、裸冷、装砂后两天就顺利调试出合格的氧氮产品。

由于钢厂急需用氩气，在出氧72小时后，紧接着预冷氩系统，进行氩系统调试工作。

但在调试过程中发现氩馏分波动很大，工艺氩含氧量难以达到要求。

一、过程描述
经过三天的预冷，粗氩塔底部开始慢慢出现液体，当液面达到1000mm后全部排掉。

确认液体干净无杂质，然后重新积液到1800mm。

开始预冷并启动氩泵进行液体循环，经过24小时的调节，粗氩系统循环工
一起粗氩塔泄漏现象的分析及处理
◎文/孙记章
（开封黄河空分集团有限公司，河南省开封市宋城大道33号，475000）
摘 要： 着重介绍一套KDON（Ar）-15000/30000/520型空分粗氩冷凝器内漏现象；根据调试过 程中出现的特征，经多方面比较、分析并确认粗氩塔冷凝器存在泄漏问题；由此做出停车扒 砂，检查处理的重大决定，最终达到使设备成功稳定运行的目的。

关键词：空气分离设备；粗氩冷凝器；内漏；扒砂；疲劳裂纹
况逐渐建立起来，提高氩馏分含氩量至7～10%，工艺氩放空量约350Nm 3/h。

这种工况下粗氩系统循环了约72个小时，粗氩塔顶部工艺氩中氧含量AIA-705显示100-140ppm。

循环过程中出现氩馏分不规则波动，且幅度较大，粗氩塔阻力也跟着相应波动。

工艺氩含氧量也不再降低。

又经过一天循环氩中氧含量AIA-705显示仍然为80-110ppm，用色谱仪分析，氧峰值120ppm，氮峰值1820ppm。

此时粗氩系统各参数虽然有波动但都已接近正常值，粗氩塔Ⅱ阻力3.8KPa，其顶
部分析AIA-706氧含量0.68%，氩馏分流量19200m 3/h，氩泵压力PI-708为0.701MPa(由0.577Mpa慢慢循环上升至0.701 MPa)，粗氩塔Ⅰ阻力8.4 KPa，工艺氩流量350m 3/h左右。

按理论设计此时的工艺氩中氧含量AIA-705应该小于1.5ppm，但为何出现这种状况呢？难道是粗氩塔或粗氩塔冷
凝器液空出现了问题。

二、判断分析
为了弄清楚问题真相，调试人员做了以下操作加以判断：
1.将粗氩塔Ⅰ上部阻力计负压管PDI-702(-)脱开，用管道连接阀连接一铜管至色谱分析仪旁，吹扫2～3小时，然后分析粗氩塔Ⅰ上部氩气中的氧含量，结果色谱分析仪显示氧峰值1.3ppm.，与工艺氩中氧含量AIA-705显示80ppm相差78.7ppm之多。

证明粗氩塔Ⅰ精馏没有问题，问题出在粗氩塔Ⅰ与工艺氩放空阀之间。

2.做过上述分析之后，将粗氩塔Ⅰ顶部液空蒸汽管上阀门V704慢慢关小，使液空侧压力PIC-701由39KPa 升至50KPa，工艺氩管道压力也跟着由15KPa升至21KPa，工艺氩中氧含量也由100-140 ppm迅速的升至410-
GAS SEPARATION ·2016年第4期 59
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480 ppm.使用色谱仪分析氧峰值达510 ppm，氮峰值高达3200ppm。

压力恢复至39Kpa，工艺氩管道压力也降到15 Kpa，工艺氩中氧含量也降到了原来的100-140ppm由此可以初步判定空气可能泄漏到工艺氩中，造成这种现象发生。

3.为了进一步验证上述判断，在稳定粗氩冷凝器压力的情况下，操作者将工艺氩排放阀V762慢慢的开大，使工艺氩流量由350m3/h升至设计值520m3/h，工艺氩中氧含量却由100-140ppm降至80-100ppm。

流量增大而纯度升高，是不符合常理的，由此可以断定粗氩冷凝器出现泄漏问题。

三、处理方案
经过以上三种方式检验分析，完全可以确认，粗氩冷凝器液空蒸汽漏入板翅换热器氩侧。

将此结果报知公司后，决定停车扒砂，对粗氩冷凝器进行检查处理。

方案决定后，现场开始停车、排液、加温，公司马上派专业扒砂队伍，准备扒砂所需物资，赶赴现场。

两天时间扒砂到冷箱33米处，露出粗氩塔冷凝器，断开粗氩进冷凝器及液氩回流管并用盲板隔断。

锯开一段液空蒸汽管，以便人进入冷凝器检查，通过不凝气排放管向粗氩冷凝器氩侧充压，当压力达到0.1Mpa时，关闭充气阀，检查人员由液空蒸汽口进入检查。

在检查人员刚进入冷凝蒸发器内就发现液氩回流接管与板式封头连接焊缝有一道长约100mm的裂缝，正“咝咝”向外漏气。

证实了调试人员的判断是正确的。

泄压后，将此焊缝重新焊接修复，再次充压检查没有发现其他漏点，保压12小时合格，去除盲板，恢复各管道连接，再次充压检查合格
后，装砂开车。

两天氧氮产品达标，
十天后液氩产品达到合同要求，且装
置运行非常稳定。

四、原因分析
粗氩冷凝器特别是接管焊缝出
现裂缝致使冷凝器内漏的现象并不多
见，经过多方面分析及论证，一致认
为产生此次故障的原因有以下三点。

1、设计原因
粗氩冷凝器结构显示，筒体内
板翅式换热器两边的下部各有一个宽
220mm、高200mm的铝制耳式固定支
座、两边的上部也各有一个铝制支架
与壳体连接，起着支撑作用。

侧面上
部由DN300*6铝制管道（粗氩冷凝器氩
气进口），连接板翅换热器瓦型封头
与壳体，侧面下部由DN150*4.5铝制管
道（粗氩冷凝器混合氩气出口），连
接板翅换热器瓦型封头与壳体。

这种
结构立着支撑没问题，但在卧装运输
的过程中刚度便显得不够。

2、运输原因
粗氩塔Ⅰ卧装运输，粗氩冷凝器
内重达2795kg的板翅换热器较大比例
的重量都作用在连接板翅换热器瓦型
封头与壳体的DN150*4.5铝制管道（粗
氩冷凝器混合氩气出口）和连接板翅
换热器瓦型封头与壳体的DN300*6铝
制管道（粗氩冷凝器氩气进口）上。

强度最薄弱和应力最集中的地方是
DN300*6和DN150*4.5铝制管道与板翅
换热器上瓦型封头焊接的角焊缝，由
于运输途中道路的不平，产生了比板
翅换热器的重量大几倍的交变载荷，
又加上路途遥远（约2000公里）使角
焊缝质量最差的地方形成疲劳裂纹。

导致粗氩冷凝器内漏。

3、焊接原因
从焊缝产生裂纹来看，焊缝的质
量存在有一定的缺陷，但因为是角焊
缝，无法进行射线无损检测，只能进
行着色渗透检查，难以严格把控焊接
质量。

导致在运输环节出现裂缝也在
情理之中。

五、改进建议
为了避免此类事故的发生，减免
损失，经过充分讨论决定对冷凝器的
连接结构及检查做以下规定：
1、将板式换热器两边下部的一
个宽220mm、高200mm的铝制耳式固
定支座并排再加一个同样的支座，然
后用槽铝做支架固定焊接在冷凝器筒
体上。

而上部的铝制支架做成和下部
一样结构的的铝制耳式固定支座。

这
样通过槽铝支撑，在运输过程中可以
完全消除接管焊缝处的交变应力。

2、在现场粗氩塔就位完成且校
正之后，与其连接的管道配置之前，
单独对粗氩冷凝器内的板翅换热器进
行试压、保压合格后再进行配管。

在
开车前确保设备的完好性能。

六、结束语
通过上述改进之后，每次检查都
没有发现漏点，此类事故再也没有发
生。

一次粗氩冷凝器内漏，要把保冷
箱内的珠光砂扒出来，对粗氩冷凝器
进行检修，再装珠光砂，直接损失约
30万元，可以说代价非常大，不得不
引起我们的重视。

60 气体分离·2016年第4期。