熊小平

（寧波鋼鐵有限公司）

寧波鋼鐵有限公司是杭鋼集團(tuán)公司下屬杭州鋼鐵股份有限公司的全資子公司。是一家從煉焦到煉鐵、煉鋼、連鑄、熱軋等工序配套齊全、生產(chǎn)裝備水平國內(nèi)領(lǐng)先的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。其中在煉焦工序中，原料煤經(jīng)過配合后，進(jìn)入煉焦?fàn)t，在爐內(nèi)高溫炭化，對干煤而言，約75%左右變成焦炭，另25%左右生成各種化學(xué)物質(zhì)（煤氣凈化后的副產(chǎn)品），以荒煤氣的形式自上升管逸出。此外，通常煉焦過程中還有化合水生成，這些水都成為蒸汽隨荒煤氣一起逸出焦?fàn)t。

由于荒煤氣從焦?fàn)t里出來后有700℃左右，在進(jìn)入煤氣凈化前必須將荒煤氣冷卻至80℃左右，而用來冷卻荒煤氣的水經(jīng)過循環(huán)噴灑后稱為氨水，它吸收了煤氣中的各種有毒有害物質(zhì)，具有一定的腐蝕作用，經(jīng)過長時間運行，碳鋼管就易被腐蝕。目前煉焦工藝中，通往槽區(qū)DN800的負(fù)壓氨水管道，腐蝕性大，漏點多，給生產(chǎn)和安全帶來很大的隱患。

一、氨水工藝簡介

來自焦?fàn)t約82℃的荒煤氣與焦油和氨水沿吸煤氣管道至氣液分離器，將煤氣和氨水初步分離，氣液分離器為圓柱形，煤氣和氨水混合液可從氣液分離器中部進(jìn)入，根據(jù)氣輕水重原理，煤氣經(jīng)氣液分離上部出來，進(jìn)入橫管初冷器和后序設(shè)備。而由氣液分離器下部來的焦油和氨水首先經(jīng)過焦油氨水管進(jìn)入焦油渣預(yù)分離器，在此進(jìn)行焦油渣的預(yù)處理。從預(yù)分離器底部出來的焦油渣經(jīng)過稠物過濾器后進(jìn)入焦油渣壓榨泵，在焦油渣壓榨泵的作用下使較大顆粒的焦油渣得以粉碎，然后又返回到焦油氨水預(yù)分離器內(nèi)；從焦油渣預(yù)分離器上部出來的焦油、氨水自流至焦油氨水分離槽的分離段。

焦油氨水分離槽分為上、下兩段，上段是分離段，下段是儲槽段。焦油、氨水在分離段內(nèi)沉降分離。從分離段上部引出的氨水自流至儲槽段；當(dāng)氨水量過大時，氨水可以通過溢流口自流到剩余氨水槽。從分離段中部引出的乳濁液一方面作為初冷器上段的循環(huán)噴灑液，另一方面可用于初冷器下段循環(huán)噴灑液的更換。從分離段錐部引出的焦油經(jīng)焦油泵送至超級離心機(jī)，焦油在超級離心機(jī)的作用下分離出焦油、焦油渣和分離水。焦油進(jìn)入焦油中間槽，然后定期抽送至油庫的焦油貯槽；焦油渣進(jìn)入焦油渣小車送往煤場配煤；而分離水則自流至地下放空槽。

從焦油氨水分離槽的儲槽段底部引出循環(huán)氨水，由循環(huán)氨水泵送至焦?fàn)t的集氣管和橋管循環(huán)噴灑冷卻煤氣。循環(huán)氨水泵的出口有五個分支，分別用于：焦?fàn)t、高壓氨水泵入口、初冷器及電捕的熱氨水噴灑、超級離心機(jī)的清洗、預(yù)冷塔循環(huán)噴灑液的換液。從儲槽段的中上部引出剩余氨水，剩余氨水自流至剩余氨水中間槽。

剩余氨水中間槽的剩余氨水用剩余氨水中間泵送入過濾器，脫除大部分的焦油后自流到除焦油器進(jìn)一步脫除剩余氨水中的焦油，然后進(jìn)入剩余氨水槽，最后用剩余氨水泵送至硫酸銨工段進(jìn)行蒸氨操作。脫除的焦油自流到地下放空槽，由液下泵送到焦油氨水分離槽。

圖1 氨水工藝流程圖

二、負(fù)壓氨水管狀態(tài)

寧鋼煉焦工藝氨水生產(chǎn)線于2009年11月份投入使用，氨水有強(qiáng)烈的刺激性氣味，受熱或見光易分解，極易揮發(fā)出氨氣，濃氨水對呼吸道和皮膚有刺激作用，并能損傷中樞神經(jīng)系統(tǒng)，具有弱堿性，氨水有一定的腐蝕作用，碳化氨水的腐蝕性更加嚴(yán)重。目前煉焦工藝使用的氨水管道材質(zhì)為普通碳鋼，它與大氣中的氧氣進(jìn)行反應(yīng)，在表面會形成氧化膜，普通碳鋼上形成的氧化鐵繼續(xù)進(jìn)行氧化，使銹蝕不斷擴(kuò)大，最終形成孔洞。在建設(shè)施工過程中，管道接口焊縫多，焊工技術(shù)又參差不齊，投產(chǎn)后由于管內(nèi)氨水腐蝕性強(qiáng)。因此，多個焊縫處出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，隨著運行時間的延長，漏點越來越大，若不及時處理，氨水管隨時有拉斷的可能，不僅影響煉焦工藝的生產(chǎn)和安全，也影響整個公司運行。

三、負(fù)壓氨水管補(bǔ)焊技術(shù)

（一）補(bǔ)焊技術(shù)

采用管內(nèi)通氮氣、管外抱箍通蒸汽的作業(yè)方法。抱箍：成環(huán)型、200mm寬度、兩側(cè)開吹掃孔。

（二）補(bǔ)焊技術(shù)難點

（1）由于氨水管道24h運行，無法停運，只能在線檢修。

（2）氨水管在鼓風(fēng)機(jī)前面，屬于負(fù)壓管道，動火作業(yè)安全風(fēng)險系數(shù)高。

（3）由于該管道與DN1600負(fù)壓焦?fàn)t煤氣主管連接在一起，故管內(nèi)上部有易燃易爆混合氣體（煤氣和氨氣），一旦安全措施不到位，可能造成連鎖燃燒及爆炸，傷及人員和設(shè)備，造成重大損失。

（4）管道在離地面10m以上的管廊架上，屬高空作業(yè)。

（5）管道漏點多，施工時間長，作業(yè)過程中還考慮了管道應(yīng)力問題，首先對每個補(bǔ)焊點管道進(jìn)行固定支撐，然后稍稍松動原管廊架螺栓，使管道不固定死，能彈性伸縮。最后制作200mm寬度抱箍，動火點遠(yuǎn)離焊縫，且兩個焊工對角焊接，防止局部溫度過高。

（三）采用此技術(shù)的優(yōu)點

（1）開辟了負(fù)壓管道的補(bǔ)焊技術(shù)。能確保動火部位為正壓狀態(tài)，管道外采用打抱箍（盒子）的方式，抱箍上下兩端制作小短接，作為蒸汽吹掃進(jìn)出口，施工前通入少量蒸汽，保證微正壓。

（2）不影響生產(chǎn)，不需要停工檢修。

（3）安全風(fēng)險系數(shù)大大降低。采用打抱箍方式，避免直接對焊縫進(jìn)行補(bǔ)焊，減少了焊穿或焊裂的風(fēng)險；氨水管內(nèi)通氮氣，控制管內(nèi)O2＜0.5%。

圖2 焊接流程圖

（四）施工注意事項

（1）焊接順序：2個焊工同時施焊，焊縫1、2對角交錯焊接，如圖2所示。

（2）焊條采用3.2焊條，小電流進(jìn)行施焊（防焊穿、焊裂）。焊接電流應(yīng)在110—130A之間。

（3）焊接抱箍：接好蒸汽管，往抱箍內(nèi)通蒸汽，焊接時先在管道圓周上平均固定4個點（點焊），盡量做到抱箍兩側(cè)焊接點與管道原焊縫距離平均。拆除預(yù)制的抱箍底部盲板，接臨時放空管（主要考慮原焊縫如果裂開，氨水泄露量大，以便排水使用）；然后對角花焊（兩個焊工同時施焊），每段焊縫50mm順序焊接，直至管道一圈滿焊結(jié)束（此操作主要防止長時間焊接一個點，導(dǎo)致原管道焊縫拉裂）。

（4）施工前需要在施工點搭設(shè)腳手架及應(yīng)急疏散通道，防止意外事故發(fā)生時，人員能及時逃離現(xiàn)場。搭設(shè)腳手架高度最高面與管道上方齊平，腳手架上安裝跳板，在腳手架兩側(cè)搭設(shè)安全應(yīng)急通道，嚴(yán)格按照國家要求規(guī)范施工。

（5）用測厚儀提前檢測管道的壁厚，然后在焊縫處涂抹耐高溫修補(bǔ)劑再纏繞礦質(zhì)防腐帶。

（6）動火30分鐘前開啟，在保證生產(chǎn)穩(wěn)定情況下開大氮氣量，稀釋管內(nèi)混合氣體。

（7）為確保安全，不對焊縫直接進(jìn)行補(bǔ)焊，先對焊縫進(jìn)行處理，用耐高溫修補(bǔ)劑進(jìn)行涂抹，再用100mm礦質(zhì)防腐帶進(jìn)行纏繞緊固，最后用自制200mm環(huán)形碳鋼抱箍固定在管道上，向抱箍內(nèi)充蒸汽，帶蒸汽補(bǔ)焊。

（8）針對作業(yè)中可能發(fā)生的事故，討論并制定應(yīng)急預(yù)案，組織參與人員學(xué)習(xí)。

（9）施工前做好各項安全確認(rèn)，做好主煤氣管道內(nèi)氧含量的檢測實驗或負(fù)壓管道滿管檢測，并經(jīng)三方確認(rèn)、簽字。

（10）備齊施工所需的工機(jī)具，對工具等進(jìn)行檢查，應(yīng)符合安全規(guī)定，并運至施工現(xiàn)場。

（11）工機(jī)具和施工手續(xù)準(zhǔn)備，施工人員安全交底。

四、其他管理要求

（1）根據(jù)《寧鋼公司危險作業(yè)管理細(xì)則》，此補(bǔ)焊作業(yè)屬于一級動火作業(yè)，由區(qū)域作業(yè)長、安全工程師、廠長到場簽字確認(rèn)方能動火，主要確認(rèn)氮氣、蒸汽的開啟情況、氧氣的含量、工具器符合性以及作業(yè)人員精神狀態(tài)等。

（2）由于漏點較多，施工時間跨度大，在高溫季節(jié)，為了防止作業(yè)人員中暑，現(xiàn)場準(zhǔn)備防暑降溫藥品，并錯開高溫時段，作業(yè)時間定為上午（5：30至10：30），下午（15：30至18：00）。

（3）專人監(jiān)護(hù)：根據(jù)一級危險作業(yè)的監(jiān)護(hù)要求，由點檢方、檢修方、操作方派人現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)護(hù)，主要關(guān)注作業(yè)環(huán)境的變化、關(guān)注作業(yè)人員精神狀態(tài)的變化、作業(yè)過程中安全措施的落實、監(jiān)督防護(hù)器材的完好及正確使用、指導(dǎo)應(yīng)急的疏散、準(zhǔn)備搶險、救援等。

（4）檢修區(qū)域內(nèi)設(shè)置安全警戒線，禁止無關(guān)人員進(jìn)入作業(yè)區(qū)域，檢修人員進(jìn)入現(xiàn)場必須穿戴好勞防用品。

（5）施工作業(yè)點離地面約15m左右，屬于高處作業(yè)，作業(yè)前搭設(shè)腳手架并設(shè)有上下逃生通道。從事高處作業(yè)的施工人員隨身攜帶登高作業(yè)證，高處作業(yè)使用的安全帶，各種部件不得任意拆除，有損壞的不得使用。安全帶拴掛，要在垂直的上方無尖銳、鋒利棱角的鉤件上，不能低掛高用。不準(zhǔn)用繩子代替。在6級以上強(qiáng)風(fēng)或其他惡劣氣候條件下，禁止登高作業(yè)，室外雷雨天氣禁止登高作業(yè)。高處作業(yè)必須設(shè)有現(xiàn)場安全監(jiān)護(hù)人，作業(yè)前，作業(yè)人員、安全監(jiān)護(hù)人應(yīng)先認(rèn)真檢查和清理好現(xiàn)場使其符合安全要求，通道要保持通暢，不得堆放與作業(yè)無關(guān)的物料，動火時清理下方易燃物。

五、總結(jié)

經(jīng)過三個多月時間，完成了長約80米的負(fù)壓區(qū)氨水管補(bǔ)焊工作，補(bǔ)焊共計44個抱箍。通過采用打抱箍的方法，降低了負(fù)壓區(qū)域管道動火的安全風(fēng)險，在不停產(chǎn)的前提下，用高溫密封修補(bǔ)處理后，采用管內(nèi)外通氣保壓的方法，順利解決了重大安全隱患，為生產(chǎn)運行穩(wěn)定提供了保障，同時也降低了負(fù)壓區(qū)管道的補(bǔ)焊作業(yè)安全風(fēng)險，為負(fù)壓管道動火作業(yè)提供了借鑒。