氧气阀门泄漏和放散阀根部开裂故障处理

        按照酒泉钢铁(集团)有限公司动力厂新建3套21000m3/h空分设备项目的要求,在工程中需要将原有6000m3/h空分设备与新建的3套21000m3/h空分设备的氧气、氮气和氩气等管网互相连通, 便于公司内的气体平衡以及空分设备检修。在对氧气管道连接时, 将6000m3/h空分设备活塞氧压机出口(入氧气球罐阀门前) 与3 套21000m3/ h 空分设备氧气球罐前管道相连, 中间加装一段阻火管和氧气过滤器。连接管道采用管径Φ273mm ×8mm 的碳钢管道, 中间联络阀采用4MPa 、DN250mm 的氧气专用截止阀。在联络阀前管道上安装了DN100mm普通截止阀作为氧气放散阀, 阀门竖直向上安装, 根部距离管道约10cm ,且根部没有加颈固定, 阀门上部放空口向上引出约80cm。

1 　故障现象

        氧气管道连接后正常运行约1 年, 就出现了泄漏现象。

        (1) DN250mm 氧气专用截止阀关闭不严。虽然关闭了阀门,但在下游侧法兰处气体泄漏较大。

       (2) DN100mm 氧气放散阀根部开裂。主要原因是由于该段管道恰好位于活塞氧压机出口段, 振动较大, 长期振动致使阀门底部连接管道与主管道连接处开裂, 中压氧气大量放散, 安全隐患较大。

        由于生产主线用氧量较大, 且在3套21000m3/h空分设备侧没有安装阀门将其供应氧气管网的气源切断, 暂时没有时间排除此安全隐患。于是临时制作了一个钢制卡子, 对氧气管道放散处进行了临时处理, 并在周围10m 范围内设置了临时警戒区域。

2 　处理措施和过程

        制氧工序的检修一直与炼钢、炼铁和不锈钢等主线工序的检修同步进行。根据公司检修计划, 于2006 年9 月27 日对上述安全隐患进行处理, 具体处理措施为:

       (1) 将原DN250mm 氧气专用截止阀作为一段管道使用, 阀门常年处于开启状态; 并紧固两侧法兰, 确保法兰连接处不泄漏氧气。在管道上重新加装一个压力为614MPa 的DN250mm 氧气专用截止阀, 将此阀门作为平时操作用切断阀(中间联络阀) 。

        (2) 补焊放散管道开裂处, 并对此段管道和阀门进行固定; 更换6000m3/h空分设备送氧管道三通阀。

         计划检修时间18 小时, 具体检修施工如图1所示。

图1 　新增中间联络阀及更换三通阀施工示意图

     　施工前, 准备了相关材料和备件, 并将氩弧焊机、倒链等设备运至现场, 提前对新增氧气联络阀进行脱脂、打压, 对Φ273mm ×8mm 碳钢管道、90°不锈钢三通阀、45°弯头和45°Y 形三通阀进行除锈、脱脂, 并打磨坡口。根据管道施工现场情况, 在管道切割处及新增氧气联络阀处, 制作可移动检修平台或搭建脚手架。提前制作新增氧气联络阀盲板。在新增氧气联络阀进气侧法兰上焊接长度约115m 的不锈钢管道, 不锈钢管道另一端焊接一个4MPa 、DN250mm 的法兰。提前切除原4MPa 、DN250mm 氧气联络阀北侧、东侧支架横梁, 并将需拆除管道下部的钢板切除, 同时对平台设置必要支撑, 保证切除的管道能够垂直落下。用12mm 钢板制作原氧气联络阀盲板, 盲板外径略大于法兰外径, 盲板上根据法兰螺丝孔尺寸打眼, 并攻丝。同时, 为了防止一旦氧气管道内气体不能全部排除而造成事故, 提前在现场准备2 台鼓风机, 确保能及时对现场进行强制换风。提前松开6000m3/ h 空分设备4 台氧压机送氧阀内侧法兰, 并使送氧阀与法兰之间留有相应间隙, 为联网管道提供吹除点。

        施工中, 按照卸压2 小时、置换1 小时、管道拆除6小时、新增阀门和管道加装6 小时、吹扫1小时、打压查漏1 小时和恢复送气(抽盲板和送气) 1 小时的程序进行施工组织, 共计18 小时。卸压、置换完毕后, 施工人员在距离联网管道三通阀6m 处的氧压机出口管道以及在6000m3/ h空分设备送氧管道6m 处, 对管道进行斜口切割。并在以上两个切开处设置挡板, 防止联络阀法兰拆开后氧气泄入管道。拆除原氧气联络阀6000m3/ h空分设备侧法兰螺丝, 脱开法兰, 将盲板紧固在阀门法兰上, 确保盲板不脱落。将拆除管道垂直落下后, 为防止联络阀法兰拆开后氧气泄入管道, 保留管道两斜口切开处设置的挡板, 拆除原氧气联络阀盲板。将不锈钢短节以及法兰和新增的氧气联络阀(阀门处于全开状态) 与原氧气联络阀法兰进行连接。确定法兰紧固后, 缓慢关闭新增氧气联络阀,并在新增氧气联络阀的6000m3/ h 空分设备侧加设盲板。

        施工完毕后, 打磨原管道焊口, 同时焊接氧压机出口管道上的Φ273mm ×8mm、45°弯头以及送氧管道上的Φ273mm ×8mm、45°Y 形三通阀。焊接完毕后, 检修人员在吊车的配合下, 将新增氧气联络阀出口法兰(法兰提前与出口管道进行焊接)与阀门相连。连接完毕后, 将出口管道另一端与45°Y形三通阀焊接, 同时将氧压机出口管道与45°Y形三通阀焊接。

3 　实施效果

        施工完毕后, 进行恢复送气操作, 拆除新增氧气联络阀盲板、氧气球罐盲板, 恢复各氧压机送氧阀, 打开新增氧气联络阀, 用氧气对管道残余氮气进行置换。10 分钟后, 在管道放散处进行气体成分化验, 合格后恢复正常送氧。此次氧气管道放散阀根部开裂处理及加装联络阀技术改造成功。