氧氣管道設(shè)計、安裝及運行管理安全注意事項

1、 氧氣管道設(shè)計、安裝及運行的平安管理 前言： 氧氣在冶金行業(yè)的地位非常重要。隨著氧氣煉鋼、高爐富氧等強化冶煉措施的采用，鋼鐵企業(yè)用氧開展很快，而且氧氣用途廣泛。轉(zhuǎn)爐頂?shù)状笛?、高爐富氧鼓風(fēng)、電爐吹氧、鋼坯自動火焰清理以及檢修用氧等。隨著氧氣用量的增加，用氧大戶都采用氧氣管道輸送，由于管路長，分布廣，再加上急開或速關(guān)閥門，造成氧氣管道和閥門燃燒爆炸的事故時有發(fā)生。所以，全面分析氧氣管道存在的隱患、危險，并采取相應(yīng)的措施是至關(guān)重要的。 事故案例分析：案例一： 1992年3月20日，四川省內(nèi)江市威遠(yuǎn)鋼廠在高爐富氧送氧調(diào)試中開啟氧氣總閥時發(fā)生重大爆炸事故，死亡15人，重傷2人，輕傷6人。威遠(yuǎn)鋼廠采用高壓

2、富氧噴吹工藝過程中，因存在高壓過渡管段設(shè)計不合理，閥門前后壓差過大閥前2MPa，閥后0.1MPa，管道吹掃不徹底，管道內(nèi)殘留焊渣等事故隱患，操作閥門過程中焊渣摩擦產(chǎn)生火花引發(fā)事故。事故案例分析：案例二2005 年4 月14 日1040 左右, 銅陵市金港鋼鐵股份有限責(zé)任公司制氧車間氧氣調(diào)壓站發(fā)生燃爆。燃爆使2.915 m 的輸氧管道、2 個閥門和局部儀表被燒毀,，金港鋼鐵股份有限責(zé)任公司停產(chǎn)。燃爆事故造成7人死亡。根據(jù)? 脫脂工程施工及驗收標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定:閥門的脫脂應(yīng)拆成零件， 浸入溶劑內(nèi)浸泡11.5 h；非金屬墊片的脫脂應(yīng)用脫脂劑浸泡1.52 h。此次閥門脫脂只用了30 min 左右, 時間上也

3、達不到要求。通過對同批進貨的同樣閥門解體發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部存在大量的油脂，對閥門不進行解體浸泡、刷洗脫脂，根本達不到徹底脫脂目的。閥門在安裝過程中使用的各類工具均未脫脂，閥門搬運和安裝過程中不可防止地會受到油脂污染。因此， 在氧氣輸送管道的氣動調(diào)壓閥處存在有可燃物油脂。事故案例分析：案例三2007年8月12日12:08分，萊蕪天元氣體發(fā)生氧氣管道爆炸事故，造成1人死亡，2人重傷，3人輕傷。8月11日，萊蕪天元氣體對萊鋼約100米的氧氣管道進行加高改造。完工后，8月12日早晨9：00左右，開始對改造管道進行氣密試驗，確認(rèn)無漏點后泄壓，然后開始吹掃氧氣管道。吹掃結(jié)束，在開啟氧氣閥門時，氧氣管道一朝上的彎頭

4、上部焊縫處冒火花，緊接著發(fā)生爆炸。富氧總閥前后彎頭數(shù)量多而集中，且管道落差大，由于施工后對管道吹掃不徹底，操作人員在開啟氧氣管道閥門時，氧氣管道中聚集的鐵銹等雜質(zhì)，在高紊流的狀態(tài)下，雜質(zhì)之間、雜質(zhì)與管道、彎頭、焊縫等部位劇烈摩擦，產(chǎn)生火花，引起起火燃爆，是事故發(fā)生的直接原因。事故案例分析：案例四：2021年3月27日，沙鋼制氧廠發(fā)生氧氣管道爆炸事故，造成制氧廠廠長袁加宇在內(nèi)的2人死亡事故，事故主要原因：吹掃不徹底，閥門前后壓差大，未充氮。(閥前20公斤氧氣壓力)。最重要的一點，從該閥門拆卸后從該閥的旁通閥中發(fā)現(xiàn)有油。施工單位分三包，工程質(zhì)量存在一定的問題：管道連接未氬弧焊打底，且發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)有一

5、根鋼筋。事故案例分析：案例五： 2021年6月25日凌晨4時22分左右，武鋼氧氣廠氧調(diào)壓站發(fā)生氧氣管道燃爆事故。二人在平臺上用F型扳手操作閥門時，氧氣管道發(fā)生燃爆，二人均被燒傷，一人從約8米高的平臺墜落死亡，另一人從操作臺的直梯爬下，身體皮膚85%大面積燒傷。事故原因是氧氣管道吹掃不干凈，操作閥門時發(fā)生燃爆事故。事故案例分析：案例六：2006年4月11日23時20分，遼寧省某鋼鐵公司轉(zhuǎn)爐停爐檢修結(jié)束后，該廠設(shè)備作業(yè)長指揮測試氧槍，不到2min的時間，約1685m3氧氣從氧槍噴出后被吸入煙道排除，飄移近300m到達煙道風(fēng)機處。 23時30分，檢修煙道風(fēng)機的1名鉗工衣服被濺上氣焊火花，全身工作服迅

6、速燃燒，配合該鉗工作業(yè)的工人隨即用滅火器向其身上噴灑干粉?；鸨粨錅绾螅瑢⑵渥С鲲L(fēng)機并送往醫(yī)院。因大面積燒傷，經(jīng)搶救無效，該鉗工于12日2時50分死亡。 原因是氧氣放散后周圍成為富氧空氣，極易助燃事故案例分析：案例七： 2021年11月，天鋼氧透的機間管道燃爆，初步分析原因：進口過濾器的芯過短，導(dǎo)致氣體短路；新管道投入幾月內(nèi)會有些吹刷不掉的焊瘤，經(jīng)過一段時間氣流的沖刷后脫落。氧氣管道閥門燃爆的原理 根據(jù)燃燒、爆炸的“三要素(可燃物、氧化劑、激發(fā)能源)的機理進行分析，氧氣管道閥門本身材質(zhì)一般是碳鋼或不銹鋼，因含碳,在純氧狀態(tài)下也可燃，而且鐵燃燒時釋放放出大量熱量，溫度上升極快。氧氣管道內(nèi)輸送的高純

7、高壓氧氣，是極強的氧化劑，純度愈高，壓力愈高，氧化性愈強，愈危險。導(dǎo)致氧氣管道燃燒、爆炸的激發(fā)能源有多種：氧氣管道閥門燃爆的原理 閥門在高、低壓段之間突然翻開時，低壓段氧氣急劇壓縮，由于速度很快，來不及散熱，形成所謂“絕熱壓縮，局部溫度猛升，成為著火源；有人做一試驗：如在DN200 的氧氣管道中設(shè)置一套DN50調(diào)節(jié)閥組進行絕熱壓縮試驗，可以推算出當(dāng)DN200管道的閥門驟然翻開，DN50的調(diào)節(jié)閥處于全閉工況時，絕熱壓縮溫度高達637；當(dāng)DN200管道的閥門驟然翻開，DN50的調(diào)節(jié)閥處于全開工況時，絕熱壓縮溫度為358按氧氣管道的最高壓力3MPa計算。氧氣管道閥門燃爆的原理啟閉閥門時，閥瓣與閥座的

8、沖擊、擠壓，閥門部件之間的摩擦；高速運動的物質(zhì)微粒(如鐵銹、灰塵、焊渣、雜質(zhì)顆粒等)與管壁的摩擦；加熱面、火焰、輻射熱等外部高溫；油脂引燃；靜電感應(yīng)、雷擊；鐵銹、鐵粉的觸媒作用等。 根據(jù)制氧行業(yè)多年來所發(fā)生的氧氣管道燃爆事故分析，并通過以上燃燒、爆炸的因素來看，有選材的問題，也有操作、維護的不當(dāng)，還有設(shè)計、安裝質(zhì)量失控的原因。氧氣管系設(shè)計中的平安本卷須知 設(shè)計氧氣管道時應(yīng)注意以下幾個方面：氧氣管道應(yīng)架在非燃燒體的支架上，以防止氧氣外泄時點燃支架。氧氣管道應(yīng)可靠接地，接地電阻小于10，氧氣管道的法蘭、螺紋接口兩側(cè)應(yīng)用導(dǎo)線跨接，其跨接電阻小于0.03。氧氣管道壁溫不應(yīng)超過70，嚴(yán)禁明火及油污靠近氧

9、氣管道和閥門。氧氣管道的彎頭、分岔頭不應(yīng)與閥門出口直接相連。氧氣管道與乙炔、氫氣共架時應(yīng)在其下方。氧氣管道與油脂及有可能泄漏腐蝕性介質(zhì)的管道共架時應(yīng)在其上方。嚴(yán)禁氧氣管道與油脂管道、腐蝕性介質(zhì)管道、電纜線同溝敷設(shè)，并嚴(yán)禁氧氣管道地溝與該類管線地溝相通。氧氣管系設(shè)計中的平安本卷須知 氧氣管道宜架空敷設(shè)。如與其他管道、建筑物、電線、道路和鐵路等應(yīng)有足夠的平安間距；氧氣管道中氧氣最高流速應(yīng)限定。根據(jù)冶金行業(yè)的特點，氧氣管道直徑確實定，要在頂峰負(fù)荷情況下滿足最高允許流速要求，并留有余地，確保平安。氧氣管道的管件選用要慎重。氧氣管道的彎頭、分岔頭、異徑管均是容易引起氧氣氣流沖擊和劇烈摩擦的地方，如有鐵粉

10、焊渣等，會引起燃燒或爆炸等嚴(yán)重事故。因此氧氣管道嚴(yán)禁采用折皺彎頭。氧氣管道應(yīng)選用專用氧氣閥門，閥門要嚴(yán)格脫脂。墊片選用難燃或阻燃材料。氧氣管道上適當(dāng)位置應(yīng)加阻火銅管。 總之,氧氣管道在設(shè)計時應(yīng)根據(jù)流量、壓力的要求，計算氧氣管徑，選擇管材；管道布置時，應(yīng)以流程合理、利于吹掃為原那么，盡量減少急彎，選擇合理的彎曲半徑，力求簡化管系，做到通氣順暢。氧氣管道安裝質(zhì)量控制 安裝單位資質(zhì)及施工方案的審查 承擔(dān)氧氣管道安裝單位必須具有相應(yīng)的壓力管道安裝許可證，工程施工承包的資質(zhì)等級及相應(yīng)健全的質(zhì)量管理體系。同時安裝單位應(yīng)有完整的保證工程質(zhì)量的工程管理機構(gòu)及工程質(zhì)量技術(shù)的管理制度。氧氣管道施工前，施工單位應(yīng)編

11、制詳細(xì)的施工組織設(shè)計或施工方案，同時到當(dāng)?shù)靥胤N設(shè)備平安監(jiān)察機構(gòu)辦理告知手續(xù)。焊接工藝評定報告應(yīng)能覆蓋整個工程焊接工程，從事氧氣管道焊接工作的焊工必須具有相應(yīng)的特種設(shè)備焊工合格證，焊工合格工程必須滿足工程焊接要求。同時探傷人員也有滿足標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)的要求。氧氣管道安裝質(zhì)量控制材料驗收控制： 材料是要求管道安裝質(zhì)量的根底，管材、管件、閥門、法蘭等必須有完整的質(zhì)量證明文書，管件、閥門、法蘭等生產(chǎn)企業(yè)必須具有相應(yīng)的壓力管道元件平安注冊證書，其規(guī)格、型號及性能檢測報告應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求。 驗收時應(yīng)按設(shè)計要求核對其規(guī)格、材質(zhì)、型號及技術(shù)要求，并按國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進行外觀檢查,管材、管件如有重皮、裂縫和嚴(yán)

12、重劃痕不得使用，法蘭、墊片等外表應(yīng)光潔，不得有氣孔、裂縫、毛刺和凹痕等缺陷。焊接彎頭如三通應(yīng)注意其內(nèi)外表光滑，勿使焊瘤、焊渣留在管內(nèi)。 氧氣管道安裝質(zhì)量控制 管件質(zhì)量應(yīng)符合以下規(guī)定: 不得有裂紋不得存在過燒、分層等缺陷不得有皺紋,彎頭內(nèi)壁應(yīng)平滑,無銳邊、毛刺及焊瘤。氧氣管道的變徑管，宜采用無縫或壓制焊接件，當(dāng)焊接制作時，變徑局部長度不宜小于兩端管外徑差值3倍，其內(nèi)壁應(yīng)光滑，無銳邊、毛刺及焊瘤。氧氣管道上的閥門在使用前應(yīng)逐個進行強度和嚴(yán)密性試驗。強度試驗壓力為公稱壓力的1.15倍氣或1.5倍水,試驗時間不得少于10min，以殼體填料無滲漏為合格。嚴(yán)密性試驗以公稱壓力進行，以閥瓣密封面不漏為合格。

13、用于閥門強度試驗的液體應(yīng)為無油水，不銹鋼閥門在進行強度試驗時，無油水中含CL- 不得大于25 mg/kg。氧氣管道安裝質(zhì)量控制嚴(yán)密性試驗應(yīng)用無油壓縮空氣或惰性氣體如N2 進行，并用無油泡沫洗滌劑涂刷，檢查泄漏情況。閥門在嚴(yán)密性試驗前應(yīng)進行解體脫脂處理，密封填料應(yīng)換成不含油及不可燃材料的填料如聚四氟乙烯( PTFE)等。試驗合格的閥門，應(yīng)及時排盡內(nèi)部積水，并用無油枯燥壓縮空氣或N2 吹干，并把閥門兩端口封閉，以防二次污染。氧氣管道安裝質(zhì)量控制 對于閥門、管件、儀表、墊片及其它附件，宜用脫脂劑浸泡法或擦拭法進行脫脂。采用擦拭法進行脫脂時，不宜使用棉紗，應(yīng)用纖維不易脫落的布、絲綢、玻璃纖維織物等。脫

14、脂后必須仔細(xì)檢查脫脂件，嚴(yán)禁有機織物的纖維附著在脫脂件上。脫脂后的檢驗方法有紫外線燈照射法、樟腦球及有機溶劑分析法等。紫外線燈照射法為最簡便的方法，用波長為(32003800)埃的紫外線燈照射脫脂件外表，以無紫藍熒光為合格。氧氣管道安裝過程中的要求 氧氣管道在安裝過程中,應(yīng)采取有效措施,防止受到油污染,并防止可燃物、銹屑、焊渣、砂土及其他雜物進入或遺留在管道內(nèi),并應(yīng)嚴(yán)格進行檢查。為防止管道的污染,安裝工人的雙手、工具、工作服等不應(yīng)染有油污。管道連接時,不得強力對口,加熱管子、加偏墊或多層墊等方法,來消除接口端面的空隙偏差、錯口或不同心等缺陷。管道組對時,內(nèi)壁錯邊量應(yīng)符合要求,同時檢查管子的安裝

15、平直度。氧氣管道應(yīng)盡量采用自然補償，人工補償時可以用方形補償器或波形補償器。但在鋼鐵企業(yè)中很少甚至不用波形補償器。管道的對接焊縫,不應(yīng)設(shè)在支、吊架處,焊縫離支、吊架邊緣不得小于100 mm。管道穿墻或樓板時,應(yīng)加設(shè)套管,套管內(nèi)不得含有接口。氧氣管道安裝過程中的要求 安裝不銹鋼管道時,不得用鐵質(zhì)工具敲擊,法蘭用的非金屬墊片,其含量CI- 不得超過25mg/kg 。不銹鋼管與碳素鋼支架接觸面必須墊不含Cl- 的非金屬墊板或不銹鋼片加以保護。管道和閥件絲口連接處的密封材料采用聚四氟乙烯帶,不得使用鉛油麻絲等含油及可燃材料。墊片與氧氣直接接觸，氧氣管道的墊片必須選用不燃性材料。如聚四氟乙烯、退火軟化銅

16、片等。安裝墊片時假設(shè)不進行調(diào)整露出到管內(nèi)面，由于摩擦，鐵粉與氧氣接觸時易引起燃燒事故。所以，安裝時墊片的位置必須調(diào)節(jié)到位。管道安裝時,應(yīng)檢查法蘭密封面及密封墊片,不得有影響密封性能的劃痕、斑點等缺陷。氧氣管道安裝質(zhì)量控制焊接及檢驗： 為了確保氧氣管道內(nèi)壁清潔度和光滑度的要求，不能有焊瘤出現(xiàn)，并有效防止焊渣進入管道內(nèi)，碳鋼管道的焊接采用氬弧焊打底、手工電弧焊蓋面的焊接工藝；不銹鋼管全部采用氬弧的焊焊接工藝。管道焊接后,必須對焊縫進行外觀檢查和無損探傷。焊縫外表不得有裂紋、氣孔、夾渣等缺陷，咬邊深度碳鋼不得大于0.5 mm ，不銹鋼焊縫不得有咬邊。焊縫外觀檢查后，應(yīng)對每一焊工所焊的焊縫按設(shè)計要求或

17、標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的比例，進行無損探傷。氧氣管道安裝質(zhì)量控制焊接及檢驗：在每條管線上至少進行一個焊縫。假設(shè)發(fā)現(xiàn)不合格者，應(yīng)對被抽查焊工所焊焊縫按原規(guī)定比例加倍探傷，仍不合格，那么應(yīng)對該焊工在該管道線上所焊焊縫全部進行探傷。進行無損探傷的焊縫，其不合格部位須返修，同一焊縫允許返修次數(shù):碳素鋼不超過3次，不銹鋼不超過2次，返修后仍按原規(guī)定進行探傷。氧氣管道安裝質(zhì)量控制靜電接地安裝：氧氣管道要有良好的靜電接地要求，并應(yīng)按圖紙規(guī)定作可靠接地，法蘭間應(yīng)有跨接線。靜電接地安裝完畢后，必須經(jīng)過測試，電阻值超過規(guī)定時，應(yīng)進行檢查與調(diào)整。氧氣管道安裝質(zhì)量控制試壓、清管及吹掃：強度試驗:氧氣管道強度試驗用不含油的干凈

18、水或枯燥空氣、N2 進行，設(shè)計壓力大于3. 0MPa的氧氣管道用水作強度試驗。碳鋼氧氣管道用水壓試驗時，試驗前管內(nèi)壁應(yīng)進行鈍化處理，不銹鋼氧氣管道水壓試驗時，水中Cl- 的含量不準(zhǔn)超過25mg/kg，用水作強度試驗時，試驗壓力為1.5倍設(shè)計壓力。水壓強度試驗時，到達試驗壓力后維持10min，檢查管道無變形、無滲漏為合格。設(shè)計壓力小于等于3.0MPa要求管道用氣體作強度試驗，試驗壓力為1. 15倍設(shè)計壓力，試驗時，升壓應(yīng)逐級進行，先升50%的試驗壓力，經(jīng)檢查后,再以10%的試驗壓力級差逐級升壓，每級停留不少于3min，到達試驗壓力后穩(wěn)定5min，以無變形、無滲漏為合格。氧氣管道安裝質(zhì)量控制試壓、

19、清管及吹掃： 氣密性試驗:用不含油的枯燥空氣、N2進行,試驗壓力為管道設(shè)計壓力,管道內(nèi)氣體壓力到達設(shè)計壓力后,保持24h,平均小時泄漏率對室內(nèi)管道為0.25%,對室外管道以不超過0.5%為合格。氧氣管道安裝質(zhì)量控制試壓、清管及吹掃： 清管與吹掃:氧氣管道施工過程中，管道內(nèi)部難免會有泥砂、焊渣等雜物；同時雖然氧氣管道經(jīng)過鈍化處理，但與空氣接觸后，管道內(nèi)也難免有浮銹出現(xiàn)。為了保證氧氣管道的平安投產(chǎn)及運行，在投產(chǎn)前應(yīng)徹底去除管道內(nèi)的所有雜物和銹跡。一般采用機械清管工藝。機械清管球是根據(jù)具體的管道直徑而設(shè)計，并帶有金屬刮刀，它在氣體的推動下可在管道內(nèi)旋轉(zhuǎn)前進從而去除管內(nèi)雜質(zhì)及管內(nèi)浮銹。機械清管完成后，

20、再用無油、枯燥的空氣或氮氣，以不小于20 m / s的流速吹掃管道，直至管道出口無鐵銹、焊渣及其它雜物為合格。吹掃合格后的氧氣管道，如不立即投入使用，應(yīng)充入枯燥氮氣保持正壓，以免銹蝕。運行管理本卷須知 操作本卷須知 開關(guān)氧氣閥門時應(yīng)緩慢進行，操作人員應(yīng)站在閥門的側(cè)面，翻開時應(yīng)一次性翻開。 嚴(yán)禁用氧氣吹刷管道或用氧氣試漏、試壓。 實行操作票制度，事先對操作目的、方法、條件作出較詳細(xì)的說明和規(guī)定。 直徑大于DN70mm的手動氧氣閥門，當(dāng)閥前后壓差縮小到0.3MPa以內(nèi)時才允許操作。 運行管理本卷須知維護保養(yǎng)本卷須知 氧氣管道要經(jīng)常檢查維護，除銹刷漆，每35年一次。 管路上的平安閥、壓力表，要定期校驗，1年1次。 完善接地裝置。 動火作業(yè)前，應(yīng)進行置換，吹掃，