浅谈氧气管道安装注意事项

浅谈氧气管道安装注意事项
陈光利(攀钢集团长钢公司设备管理部,四川江油621701)
摘要:氧气管道是氧气在生产、储存、输配和使用过程中的重要装备,是一种在运行中可能引起燃烧、爆炸事故、涉及生命安全、危险性较大的特种设备,其安装施工工艺比一般压力管道复杂,要求更苛刻,安装质量好坏直接影响管道安全运行。

新建氧气管道安装中几个值得注意的事项进行简要论述,供同行在氧气管道安装工作中借鉴。

关键词:氧气、管道、安装、脱脂、焊接中
氧气管道作为氧气在生产、储存、输配和使用过程中的重要装备,不是简单意义上的受压管道,而是一种在运行中可能引起燃烧、爆炸事故、涉及生命安全、危险性较大的特种设备,其安装施工工艺比一般压力管道复杂,要求也更为苛刻,安装质量好坏直接影响氧气管道的安全运行。

本文就新建氧气管道安装中几个值得注意的事项进行简要论述,供同行在氧气管道安装工作中借鉴。

1 氧气管道布置注意事项
由于氧气管道输送的介质氧气是一种强助燃剂,如在管道运行中发生氧气泄漏,极易引起燃烧、爆炸事故,因而氧气管道的布置应有一些特殊的要求,以实现管道运行过程中的防火、防爆,确保管道运行安全。

(1)氧气管道宜架空敷设,一般应架设在非燃烧材料制作的支架
上,也可沿耐火等级为一、二级的生产氧气或使用氧气的建筑物构件敷设,且氧气主管线应配置阻火铜管。

(2)氧气管道不应穿过生活间、办公室,也不宜穿过不使用氧气的房间,当必须穿过不使用氧气的房间,则在该房间内不应有法兰或螺纹连接口;氧气管道不宜穿过高温及火焰区域,必须通过时,应在该管段增设隔热措施,管壁温度不应超过70℃;严禁明火及油污靠近氧气管道及阀门。

(3)架空氧气管道与其他架空管道及建筑物的最小间距应符合国家标准GB16912-1997《氧气及相关气体安全技术规程》的规定;氧气管道与乙炔、气管道共架设时,应布置在乙炔、氢气管道的下方或支架两侧;与油质、有可能泄漏腐蚀性介质的管道共架时,应布置在该类管道的上方或支架两侧。

(4)氧气管道架空困难,必须埋地敷设时应符合要求应根据地面上荷载决定氧气管道埋地深度,且管顶距地面不应小于0.7m;直接埋地氧气管道,应根据埋设地带土壤的腐蚀等级采取相应等级防腐蚀措施;埋地氧气管道上不宜装设阀门或法兰连接点,必须设置时应设专用阀门井;埋地氧气管道与建筑物及其他埋地管道之间最小间距应符合国家标准GB16912-1997《氧气及相关气体安全技术规程》的规定;氧气管道不能与热力管道或其他输送易燃、易爆液体、气体的管道同沟敷设,也不能与电缆同沟。

2 管材选取
压力在1.6MPa以下的氧气管道,一般采用碳钢无缝钢管,压力低
于0.6MPa时,也可以采用焊接钢管。

当压力超过1.6MPa时,在室外敷设的氧气管道,仍然采用碳钢无缝钢管,室内管道则可以采用铜管或不锈钢管。

因为碳钢钢管在压缩氧气的作用下,腐蚀速度较快,采用铜管或不锈钢管,比较安全。

在输送低温氧气或液氧时,由于碳钢钢管的冷脆性,不论压力高低,均应采用铜管或不锈钢管,以确保安全。

3 氧气管道的脱脂
氧气管道脱脂是新建氧气管道安装施工质量控制环节中的关键环节,曾经发生的许多氧气管道的重大燃烧、爆炸事故是由安装施工时管道脱脂不彻底造成的。

由于高速流动的氧气与油脂摩擦会发生爆炸,因此在安装施工过程中应采取有效措施,防止氧气管道受到油脂污染。

管道、阀件及垫片等与氧气接触的一切部件,安装前必须进行严格的脱脂处理。

脱脂可用无机非可燃清洗剂、四氯化碳溶剂清洗等方法,并应用紫外线检查法、樟脑检查法或溶剂分析法进行检查,直到合格为止。

3.1 氧气管道安装常用脱脂剂
四氯化碳、二氯乙烷和精馏乙醇是氧气管道安装中常用脱脂剂,这三种脱脂剂的保存和使用,应当遵守的共同规则是:脱脂剂应装在密闭的容器内,放置在干燥、阴凉的室内,防止高温烘烤和阳光直射,防止与酸、碱类物质接触。

脱脂工作应在通风良好的场所进行。

使用有毒脱脂剂时,必须戴口罩、手套。

当通风条件不良时,要戴防毒面具防止中毒,对这一点管道安装施工单位一定要引起重视。

3.2 脱脂操作注意事项
(1)使用二氯乙烷和精馏乙醇进行脱脂操作时,工作场所电焊、气焊操作必须停止,操作人员不许抽烟;使用二氯乙烷、四氯化碳脱脂时,金属管件必须保持干燥,不得有水份,以防脱脂剂对金属的腐蚀。

(2)管子的内表面脱脂,可采用灌洗法,即先用木塞堵住管子的一端,向管腔灌入脱脂剂后,再把另一端堵住,然后把管子水平放置,并过几分钟转动一次,使所有内表面与脱脂剂接触不少于10min～15min;管子内表面的脱脂也可以采用拉洗法,即用布做成塞子,饱蘸脱脂溶剂后,在管腔内反复抽拉,最后再用干布塞抽拉干净,然后进行风干;脱脂完毕并经风干的管子,要在两端加堵保护,以防被油脂污染;对于管外壁和不便用灌洗法脱脂的管件,可用棉纱或破布浸蘸脱脂剂进行擦拭;当需要用压缩空气或氮气对脱脂件进行吹干时,要保证压缩空气和氮气内不含有油脂和水分,压缩空气或氮气最好能加热至60～70℃,当脱脂剂为二氯乙烷或乙醇时,应使用氮气吹干。

(3)对小型零件的脱脂,可将其沉浸在脱脂剂中5min～6min,并将容器口盖严,以防止脱脂剂蒸发;对于非金属衬垫,只能用四氯化碳脱脂,可将其沉浸在四氯化碳内1h～2h,然后置于阴凉通风处晾干;石棉制品(石棉垫片、石棉盘根)脱脂时,可在300℃左右的无烟火焰中烧2min～3min,然后涂上石墨粉。

(4)凡拆开进行脱脂的阀件,应在脱脂后进行气密性试验;进行水压试验的管道,脱脂后管道内壁必须进行钝化处理。

4 氧气管道焊接安装
4.1 管道焊前准备注意事项
(1)管子接头型式及坡口加工要求管子坡口的加工型式和尺寸,应本着能保证焊接质量,填充金属少,减少焊接应力和变形,适应无损检测要求,改善劳动条件,便于操作等原则进行。

碳素钢、普通低合金钢可采用机械切断、砂轮切割、气割等。

不锈钢管子宜采用机械切割、砂轮切割或等离子切割。

管子切口表面应平整,无裂纹、重皮、毛刺、凹凸、熔渣等。

管子组对前,应将坡口及其内外侧不小于10mm范围内的表面清理干净,如有油污,可用脱脂剂擦洗干净,并不得有裂纹及夹层等缺陷。

(2)管道对口质量要求管子组对质量,直接影响焊工操作,是保证焊接质量的重要因素。

对口局部间隙过大,要设法修正到规定尺寸,严禁在间隙内填充其他金属异物。

管子内壁应齐平,防止错口,造成根部未焊透等缺陷。

4.2 焊接操作注意事项
氧气管道与接触氧气的表面若有毛刺、焊瘤或焊渣,经管内高速流动的氧气冲刷,管壁内的毛刺尖端易被氧化引起管道自燃,焊瘤或焊渣被气流吹动后与管道壁发生碰撞产生火花,也容易引起氧气管道燃烧、爆炸事故发生,因此,必须彻底除去管道内壁毛刺、焊瘤、焊渣。

为了保证管内的清洁和防火防爆要求,氧气管道焊接一般应全部采用氩弧焊或氩电联焊的焊接工艺。

焊接碳素钢氧气管道时,为了节约施工费用,可采用氩电联焊的焊接工艺,即先采用氩弧焊打底,再用普通手工电弧焊完成层间焊及盖面等操作程序。

在氧气管道焊接过程中,应防止焊接飞溅物和焊渣进入管道内部以达到防火防爆要求。

4.3 氧气管道安装常见焊接缺陷及防止措施
(1)裂纹裂纹是指在焊接过程中,或焊接后,在焊接接头区域内出现的金属局部破裂现象。

裂纹除了降低接头强度外,还由于裂纹端有尖锐的缺口,将引起较高的应力集中,使裂纹继续扩展,由此导致整个构件的破坏,因此裂纹是焊缝中不能允许存在的缺陷。

按其产生的温度和时间不同可分为热裂纹、冷裂纹。

热裂纹防止措施:正确选取焊接材料,限制管材及焊材中易偏析元素和有害杂质含量;采用合理的焊接顺序,以提高焊缝收缩时的自由度;采取各种降低焊接应力的的工艺措施等。

冷裂纹防止措施:焊前预热,焊后及时热处理;使用严格烘干的低氢型焊条等。

(2)气孔由于焊接熔池在高温时吸收了过多的气体,在焊缝冷却时气体来不及逸出而残留在焊缝金属内形成了气泡。

防止措施:焊接前要对焊接坡口进行认真清理,焊接严格按照焊接工艺选择焊接材料、焊接电流、焊接速度等。

(3)未焊透焊缝金属与母材之间或边缘未被电弧熔化而留下的空隙。

避免未焊透的方法是:焊接时正确选择焊接电流、焊接速度、坡口型式和装配间隙。

(4)夹渣夹杂在焊缝中的非金属夹杂物称为夹渣。

防止措施:选用工艺性能良好的焊条,合适的焊接电流,焊件坡口角度不宜过小,焊缝必须清理干净,焊接操作时运条要均匀,并注意熔渣流动方向。

5 氧气管道防静电措施
为了消除氧气流动与管壁磨擦而产生的静电引起燃烧、爆炸事故,
氧气管道要有可靠的静电接地,接地电阻不大于20Ω。

室外管道一般每100m做一处静电接地,室内管道一般每30～40m做一处静电接地。

用作静电接地的材料或零件安装前不得涂漆,导电接触面必须除锈并紧密连接,安装后必须进行测试,电阻值超过规定值时,应进行检查与调整。

各段管子间应导电,每对法兰或螺纹接头间电阻值超过0.03Ω时,应设置导线将其两端跨接,使整个管道成导体而释放静电,以防止静电集聚产生火花放电引起事故。

氧气管道防静电措施是管道安装过程中最容易被忽视的环节,国内曾多次发生因静电集聚产生火花放电引起的管道安全事故,因此氧气管道安装施工时应注意做好管道防静电措施。

6结语
随着工业企业的高速发展,企业用氧量大幅度增加,尤其是管氧输送量的增多更为明显。

管氧大多数采用纯氧、中压输送,因此氧气管道的安全运行尤为重要。

以往许多血的教训告诫我们,必须十分注意氧气管道的安装施工质量。

提高氧气管道技术水平,延长管道安全运行周期,防止氧气管道发生燃烧、爆炸事故,应引起广大同行的高度重视。

参考文献
[1] 李之光、刘曼青、高广安.锅炉材料及强度与焊接[M].北京:劳动人事出版社,1983
[2] 氧气及相关气体安全技术规程[S].GB16912-1997
[3] 工业金属管道设计规范[S].GB50316-2000
[4] 工业金属管道工程施工及验收规范[S].GB50235-97。