淺談負壓氨水管補焊安全技術

熊小平

（寧波鋼鐵有限公司）

寧波鋼鐵有限公司是杭鋼集團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、生產裝備水平國內領先的大型鋼鐵聯合企業。其中在煉焦工序中，原料煤經過配合后，進入煉焦爐，在爐內高溫炭化，對干煤而言，約75%左右變成焦炭，另25%左右生成各種化學物質（煤氣凈化后的副產品），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爐。

由于荒煤氣從焦爐里出來后有700℃左右，在進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過循環噴灑后稱為氨水，它吸收了煤氣中的各種有毒有害物質，具有一定的腐蝕作用，經過長時間運行，碳鋼管就易被腐蝕。目前煉焦工藝中，通往槽區DN800的負壓氨水管道，腐蝕性大，漏點多，給生產和安全帶來很大的隱患。

一、氨水工藝簡介

來自焦爐約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入，根據氣輕水重原理，煤氣經氣液分離上部出來，進入橫管初冷器和后序設備。而由氣液分離器下部來的焦油和氨水首先經過焦油氨水管進入焦油渣預分離器，在此進行焦油渣的預處理。從預分離器底部出來的焦油渣經過稠物過濾器后進入焦油渣壓榨泵，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分離器內；從焦油渣預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、氨水在分離段內沉降分離。從分離段上部引出的氨水自流至儲槽段；當氨水量過大時，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噴灑液，另一方面可用于初冷器下段循環噴灑液的更換。從分離段錐部引出的焦油經焦油泵送至超級離心機，焦油在超級離心機的作用下分離出焦油、焦油渣和分離水。焦油進入焦油中間槽，然后定期抽送至油庫的焦油貯槽；焦油渣進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氨水，由循環氨水泵送至焦爐的集氣管和橋管循環噴灑冷卻煤氣。循環氨水泵的出口有五個分支，分別用于：焦爐、高壓氨水泵入口、初冷器及電捕的熱氨水噴灑、超級離心機的清洗、預冷塔循環噴灑液的換液。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一步脫除剩余氨水中的焦油，然后進入剩余氨水槽，最后用剩余氨水泵送至硫酸銨工段進行蒸氨操作。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、負壓氨水管狀態

寧鋼煉焦工藝氨水生產線于2009年11月份投入使用，氨水有強烈的刺激性氣味，受熱或見光易分解，極易揮發出氨氣，濃氨水對呼吸道和皮膚有刺激作用，并能損傷中樞神經系統，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重。目前煉焦工藝使用的氨水管道材質為普通碳鋼，它與大氣中的氧氣進行反應，在表面會形成氧化膜，普通碳鋼上形成的氧化鐵繼續進行氧化，使銹蝕不斷擴大，最終形成孔洞。在建設施工過程中，管道接口焊縫多，焊工技術又參差不齊，投產后由于管內氨水腐蝕性強。因此，多個焊縫處出現滲漏現象，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和安全，也影響整個公司運行。

三、負壓氨水管補焊技術

（一）補焊技術

采用管內通氮氣、管外抱箍通蒸汽的作業方法。抱箍：成環型、200mm寬度、兩側開吹掃孔。

（二）補焊技術難點

（1）由于氨水管道24h運行，無法停運，只能在線檢修。

（2）氨水管在鼓風機前面，屬于負壓管道，動火作業安全風險系數高。

（3）由于該管道與DN1600負壓焦爐煤氣主管連接在一起，故管內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。

（5）管道漏點多，施工時間長，作業過程中還考慮了管道應力問題，首先對每個補焊點管道進行固定支撐，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）采用此技術的優點

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

（2）不影響生產，不需要停工檢修。

（3）安全風險系數大大降低。采用打抱箍方式，避免直接對焊縫進行補焊，減少了焊穿或焊裂的風險；氨水管內通氮氣，控制管內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，小電流進行施焊（防焊穿、焊裂）。焊接電流應在110—130A之間。

（3）焊接抱箍：接好蒸汽管，往抱箍內通蒸汽，焊接時先在管道圓周上平均固定4個點（點焊），盡量做到抱箍兩側焊接點與管道原焊縫距離平均。拆除預制的抱箍底部盲板，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束（此操作主要防止長時間焊接一個點，導致原管道焊縫拉裂）。

（4）施工前需要在施工點搭設腳手架及應急疏散通道，防止意外事故發生時，人員能及時逃離現場。搭設腳手架高度最高面與管道上方齊平，腳手架上安裝跳板，在腳手架兩側搭設安全應急通道，嚴格按照國家要求規范施工。

（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劑再纏繞礦質防腐帶。

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

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

（8）針對作業中可能發生的事故，討論并制定應急預案，組織參與人員學習。

（9）施工前做好各項安全確認，做好主煤氣管道內氧含量的檢測實驗或負壓管道滿管檢測，并經三方確認、簽字。

（10）備齊施工所需的工機具，對工具等進行檢查，應符合安全規定，并運至施工現場。

（11）工機具和施工手續準備，施工人員安全交底。

四、其他管理要求

（1）根據《寧鋼公司危險作業管理細則》，此補焊作業屬于一級動火作業，由區域作業長、安全工程師、廠長到場簽字確認方能動火，主要確認氮氣、蒸汽的開啟情況、氧氣的含量、工具器符合性以及作業人員精神狀態等。

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

（3）專人監護：根據一級危險作業的監護要求，由點檢方、檢修方、操作方派人現場進行監護，主要關注作業環境的變化、關注作業人員精神狀態的變化、作業過程中安全措施的落實、監督防護器材的完好及正確使用、指導應急的疏散、準備搶險、救援等。

（4）檢修區域內設置安全警戒線，禁止無關人員進入作業區域，檢修人員進入現場必須穿戴好勞防用品。

（5）施工作業點離地面約15m左右，屬于高處作業，作業前搭設腳手架并設有上下逃生通道。從事高處作業的施工人員隨身攜帶登高作業證，高處作業使用的安全帶，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。不準用繩子代替。在6級以上強風或其他惡劣氣候條件下，禁止登高作業，室外雷雨天氣禁止登高作業。高處作業必須設有現場安全監護人，作業前，作業人員、安全監護人應先認真檢查和清理好現場使其符合安全要求，通道要保持通暢，不得堆放與作業無關的物料，動火時清理下方易燃物。

五、總結

經過三個多月時間，完成了長約80米的負壓區氨水管補焊工作，補焊共計44個抱箍。通過采用打抱箍的方法，降低了負壓區域管道動火的安全風險，在不停產的前提下，用高溫密封修補處理后，采用管內外通氣保壓的方法，順利解決了重大安全隱患，為生產運行穩定提供了保障，同時也降低了負壓區管道的補焊作業安全風險，為負壓管道動火作業提供了借鑒。