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摘要：氧气管道是空分装置中最重要的工艺管道，它的焊接质量、管道的内洁度、含脂量对生产的安全运行起着非常关键的作用。本文根据镇海炼化合资空分项目氧气管道的监理工作体会，对氧气管道的施工质量控制进行了总结。
关键词：氧气管道；不锈钢；焊接质量
一、工程概况
空分装置中的中压、高压、超高压氧气管线比较多，超高压管线的试验压力焊接难度较大，质量要求高。氧气管道的清洁度及油脂含量要求也非常苛刻，氧气管道成品及现场焊接的焊缝均要进行脱脂处理。空分装置的氧气管道是整个装置中最重要的管道，一旦氧气管道的焊接出现质量问题，则会造成压缩机的停车，会对装置的安全运行造成很大的威胁。同时若氧气管道内脱脂不合格，在通入氧气后，会发生爆炸，造成人员伤亡的重大事故，因此，在空分装置中氧气管线坡口加工、焊接、无损检测和脱脂是整个空分装置的重点和难点，要作为重中之重进行控制。
二、质量控制措施
1、进场材料的检验
（1）物资供应部门必须对到货的管子、配件质量证明文件认真审查，并与实物核对，检查合格后，物资供应部门要通知施工承包商领料。
（2）施工单位应按照规范要求对所有管道均做外观检查，按要求对合金钢管道组成件（包括管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门等）采用光谱分析或其他方法对材质进行复查，并做好标记。
a.设计压力等于或大于10MPa 的管子和管件，外径大于15mm时，外表面应逐根进行表面无损检测，检测方法和缺陷评定应符合NB/T 47013的规定，检验结果以Ⅰ级为合格：1) 外径大于15mm 的导磁性钢管，应采用磁粉检测；2) 非导磁性钢管，应采用渗透检测。不合格者不得使用。
b.经磁粉检测或渗透检测发现的表面超标缺陷允许修磨，修磨后的实际壁厚不得小于管子公称壁厚的90％，且不得小于设计文件和相应产品规定的最小壁厚。
c.氧气管线的钢管、管件、法兰在储存和运输期间不被油脂和其他杂质污染和大气腐蚀。
d.氧气管线为不锈钢钢管、管件，焊缝处铁素体含量不大于3%，壁厚的允许偏差为±12.5%。钢管的内壁要求平滑、无锐边、毛刺及焊瘤，不得出现波纹，内表面粗糙度不低于Sa3；焊接钢管、管件内外焊道表面应平滑，无高低不平，焊缝与母材应圆滑过渡，不允许出现内凹现象，内焊缝余高应为0mm。
e.氧气管线法兰的内壁要求平滑、无锐边、毛刺及焊瘤，内表面粗糙度不低于Ra6.3μm
2、焊工的现场考试要严格把关
（1）参加氧气管道焊接的焊工必须持有双证，首先必须持有按照《特种设备焊接操作人员考核细则》进行考试取得的在有效期内的焊工资格证，且焊工合格项目代号必须符合焊接要求，合格项目钢号类别必须满足施焊母材钢号类别要求；其次必须持有安监部门发的特殊工种作业操作证。
（2）焊工在经过业主或监理的资格审查合格后，在现场要进行考试，要选用与现场同材质的管线进行焊接，并且采用的工艺评定要与焊接实体管线的相同。一般要求焊接45度水平固定的焊接位置。
（3）焊接完成后，由业主对外观进行检查，外观合格后送到有资质的检测单位对焊缝进行相关的检测，符合要求后，由业主会发给此焊工上岗作业证，同意现场进行焊接作业。
3、焊接质量的控制
（1）管道预制和焊接
a氧气管道施工对于施工场地的要求极高，需要在清洁、不扬尘的单独的区域进行，场地必须铺设胶皮；
b预制工具必须为氧气管道专用工具，不能与其它管道预制工具混用，作业组焊工、管工人员固定，无油洁净手套每人一副且经常更换，同时准备防火毯、白垩粉、海绵、脱脂剂、氩气充气带等，确保施工前及施工中周围环境符合条件，施工垃圾及废料及时清理；
c氧气;管道应采用机械方法切割管子和加工坡口。机械方法切割管子和加工坡口应使用氧化铝、碳化硅砂轮片，专用角向磨光机、奥氏体不锈钢丝刷、锉刀、扁铲等；
d焊口组对的间隙要求必须无毛刺、无棱角，每道焊口的焊缝组对焊接完成后，必须及时检查内部成型是否符合要求；
e焊口打底是氧气管道的施工关键，为了保证焊接质量和管内光洁度，不锈钢焊口都应采取全氩弧焊打底工艺焊接工艺。焊接前检查焊口间隙是否合适，采用摇摆焊法。焊接开始前确保充氩良好，满足施焊要求，氩弧焊方法进行底层焊道焊接时，焊缝背面应采取充使用纯度≥99.99%的氩气保护措施，需要注意的是氩弧焊打底（包括第二道焊）时，管内必须充氩保护，否则在高温作用下，内壁焊缝可能发生剧烈氧化，底层焊道焊接完成后一定不要立即撤除氩气，应保证管内继续处于充氩状态，这样避免焊缝温度过高，失去氩气保护而造成过烧或氧化现象。这一点尤其重要，道间温度最好在氩气保护下冷却至合适范围才将氩气移除。
f焊接时在保证焊透和熔合良好的前提下，在工艺参数范围内尽量采用小的线能量、窄道焊和保持电弧电压的稳定。焊缝多层焊时，宜采用多道焊，焊接工艺应遵循：小电流、短电弧、快速焊的焊接工艺，最好控制道间温度在100±250C，以防止热裂纹产生。为防止焊接时的飞溅擦伤不锈钢表面，应在坡口两侧100mm 范围内涂上白垩粉或其他防飞溅涂料，不允许在母材上引弧或试电流。底层焊道焊完后，应采用放大镜检查焊道表面。每一焊道完成后均应彻底清除焊道表面的焊渣，并应消除各种缺陷。各层焊道的接头应错开。
（2）内窥镜检查
打底完成后必须及时进行内窥镜检查，查看焊缝内部成型是否良好，即将内窥镜伸入管道中，在显示屏中查看，对焊缝外观进行检查：
a 焊缝余高不超过1.5mm。
b 焊缝处不允许存在：表面气孔、裂纹、未溶合、未焊透、未满焊、外露夹渣、咬边、凸起、内凹、缩孔等缺陷。
c 查看焊缝外观颜色，氩弧焊焊缝色评：（由高至低）①银白②金黄③五彩（类似金黄+蓝色）④蓝色⑤黑色⑥灰色（带光泽）⑦死灰（无光泽），所以银白色金黄色为最好、蓝色为良、蓝灰色为差、灰黑色为最差，如果焊缝颜色为黑色或灰色，基本就可以判定为不合格了。
d 焊缝处必须无毛刺、尖锐凸起物。
e 焊道周围清洁度无铁屑、砂轮沫等。
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f 业主、监理和施工方共检合格之后签字确认，对于内窥镜检查符合标准的焊缝留影像资料，内窥镜检查不符合标准的焊缝必须立即割除。
g管道焊缝的无损检测合格
4、管道清洁度的控制
氧气是非常活泼的元素，是强烈的氧化剂和助燃剂。空分装置管道预制安装期间，焊渣、飞溅、油脂、油漆与脏物，如果存在于管道内部，将会引起氧气不稳定状态，一旦发生这种情况，将会导致这些颗粒的彼此撞击，机械压缩或是摩擦，最终导致燃烧和爆炸。因此，管道预制安装完成后，为了保证安全，必须彻底清理管道内壁。
（1）氧气管道脱脂清洗
a.镇海炼化合资空分项目氧气管道采用高压喷淋脱脂剂、高压蒸汽清洗、无油压缩空气吹扫干燥清洗工艺，该工艺的特点是工艺集中，易于检查和控制。设备管口、管道管口、垫片、阀件等采用脱脂剂擦拭法进行脱脂。
b.管道内表面采用高压喷淋脱脂剂的方法，使脱脂剂能均匀地喷淋到预制管段中需要脱脂的全部内表面，每次喷淋时间从开始到终止为1小时，中间间隔时间为浸泡时间，脱脂完后采用高压蒸汽清洗，每次清洗时间为5-20分钟，最后用无油压缩空气吹扫干燥并自检封口。
c.对于不易脱脂的管道部位，采用三氯乙烯擦拭作为脱脂补充手段。
（2）清洁度检查内容
a.清洁度的检查包括固体物质、浮锈、氧化皮、清洗液及水的检查与油及油脂残留量的检查。
b.固体物质、浮锈、氧化皮、清洗液及水的检查是在明亮的灯光下，眼睛视观被检查表面，表面残留的固体颗粒最大直径（或对角线）不得超过0.5mm，直径（或对角线）在0.25mm~0.5mm之间的固体颗粒总和不得超过100粒/m2；不得有明显的纤维和灰尘等污物，个别残留纤维的长度不得超过2mm，不得有清洗液及水，表面应干燥，不得有浮锈及氧化皮。
c.油及油脂残留量的检查，这里用的是油分浓度测定法，就是用四氯化碳擦洗被测表面，采用油分浓度测定仪测定清洗液，通过数学公式算出表面残油量。
（3）检查方法
a.白光目测检查
对于可看见的管道表面用目测的办法来评定清洁度。用白光（100W以上的白炽灯)照射在管道内表面检查表面是否有油脂或颗粒物，如填充物，切削碎片、松软浮锈或结垢。
b.“白布”擦拭检查
将检查的部件用干净无毛的白色或亮色布进行擦拭，然后在黑光或紫光灯下面进行检查。布上不得存留油脂痕迹或类似污点及金属碎屑为合格。但粗糙面不能使用这种方法是因为可能留下擦拭的纤维沉积物。
c.紫光（黑光）灯检査
除了目测检查外，黑光灯被用来检查管道内表面的烃类油脂膜，在黑光灯照射下表面的碳氢化合物或有机油脂会发出荧光，这种方法是检测油脂含量的有效办法.
d.“Pig” 检查
这种方法针对预制的管段或安装的管线，无法用擦拭的方法来检查的情况. 类似“pig”清洁过程，拖拽（外附白色无绒棉布或亚麻布的）“Pig”通过管道/管段，然后对其使用白光目视检验或紫外光目视检验.
5、脱脂后的成品保护
（1）经检查合格后的脱脂件，用干净无油的塑料布进行密封包装，并在管道焊口标识下方标记已脱脂，签名，脱脂日期。
（2）清洗后检验合格的材料和未经处理的材料必须严格予以标识，并有效的隔离。
（3）发现已清洁的管道封口破坏，应及时重新清洁、重新确认、重新封口，以确保管道内的清洁度。
（4）若验收检查显示有污染物含油或油脂、清洁溶剂残留物、或颗粒，被检查部件须部分或全部重新清洁，直至满足验收标准的要求。
6、安装过程中的清洁度质量控制
⑴安装前再次下料后或局部被再次污染的区域使用丙酮或异丙醇拖、擦的清洗方法，可以满足相关要求。
（2）工作时人员必须穿戴整洁，带上干净手套，明令禁止直接用手接触材料的内表面；
（3）要用干净的塑料布或木头垫在地上，然后材料才能放在其上；
（4）首先使用洁净湿布清洗掉材料上的灰尘等杂物，然后使用丙酮或异丙醇清洗管道及管件，清洗晾干后，材料的内表面要用紫光灯检查合格，并要由业主工程师确认，然后才能进行管口组对、阀件安装等。
（5）对于清洗的布和铁丝要确认无污染，并在使用前再次经过洁净处理。一经使用被污染的清洗工具材料，禁止再次被用于其他材料的清洗使用。
三、结束语
通过以上措施的实施，氧气管道的施工质量得到了保证，管道焊接一次合格率超过了98%，确保了空分装置开车、投料一次成功，从而也为以后装置的“安全、平稳”运行打好了基础。
参考文献
1.《石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工验收规范》，SH3501-2011.
2. 《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》，GB50236-2011.
3. 《工业金属管道工程施工规范》，GB50235-2011.
4. 《现场设备、工业管道焊接工程施工质量验收规范》，GB50683-2011.
5. 《石油化工金属管道工程施工质量验收规范》，GB50517-2011.
6.《石油化工安装工程施工质量验收统一标准》，SH/T3508-2011.
7. 《脱脂工程施工及验收规范》，HG20202-2014.
8. 《工业设备化学清洗质量标准》，HG/T2387-2007.
论文作者:蒋善梅
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/14
标签：管道论文; 氧气论文; 表面论文; 清洁论文; 油脂论文; 管线论文; 装置论文; 《建筑学研究前沿》2018年第31期论文;