碳鋼管道在線酸洗油沖洗工藝改進(jìn)

李海軍，楊淼

（北京歐洛普過濾技術(shù)開發(fā)公司，北京100076）

碳鋼管道在線酸洗油沖洗工藝改進(jìn)

李海軍，楊淼

（北京歐洛普過濾技術(shù)開發(fā)公司，北京100076）

通過改進(jìn)我國液壓潤滑管道酸洗過程使用大量化工原料，造成廢液處理成本巨大，容易導(dǎo)致環(huán)境污染，現(xiàn)使用新的酸洗工藝，大幅減少化學(xué)原料的使用，降低工作人員數(shù)量和成本，縮短了酸洗工藝周期，提高了管道酸洗鈍化質(zhì)量，加上增加二次油沖洗工序，對降低安裝成本和提高污染控制水平效果極佳。

在線循環(huán)酸洗；二次油沖洗

0 前言

隨著我國工業(yè)化的進(jìn)程，冶金、化工、軍工、石油、風(fēng)電、電力等行業(yè)中采用大型液壓潤滑管道系統(tǒng)來滿足生產(chǎn)需要，而且液壓控制閥以比例伺服控制系統(tǒng)居多，油品清潔度等級要求為NAS5～7級，普通液壓系統(tǒng)NAS8～9級；潤滑系統(tǒng)為油膜潤滑系統(tǒng)或者齒輪軸承潤滑系統(tǒng)，清潔度等級要求在NAS8～12級；干油潤滑管道清潔度要求NAS8～9級。

所以，管道內(nèi)部酸洗鈍化油沖洗的效果好壞直接影響后期油品運(yùn)行效果，公司在沙鋼、八鋼、淮鋼、武鋼、濟(jì)鋼等鋼鐵生產(chǎn)線上百個液壓潤滑系統(tǒng)利用改進(jìn)后的在線酸洗和油沖洗方法，取得顯著效果。

1 管道酸洗

液壓、潤滑系統(tǒng)管道在配制完畢、沖洗之前必須進(jìn)行酸洗。酸洗工藝實(shí)施之前，管路焊縫必須達(dá)到設(shè)計要求的探傷合格。酸洗的目的是除去管道內(nèi)壁的鐵銹、焊接產(chǎn)生的氧化皮。目前管道酸洗施工有槽式浸泡和在線循環(huán)酸洗2種。

（1）槽式酸洗存在的缺點(diǎn)：①裝完畢后，需要二次拆除和二次安裝，費(fèi)工費(fèi)時；②接量加大，管道容易造成二次污染；③道多次移動，容易變形；④路需要拆卸，接口增多，系統(tǒng)運(yùn)行時容易造成漏點(diǎn)，維修量加大，導(dǎo)致停產(chǎn)維修時間加長；⑤道焊縫增多，油沖洗時間加長；⑥管件大量增加，工程費(fèi)用相應(yīng)增加。

（2）在線循環(huán)酸洗可以解決以上問題，但缺點(diǎn)是，底部容易積液和高處排氣不暢造成的銹蝕。

根據(jù)液壓潤滑管道設(shè)計、施工工期和支管多緊等特點(diǎn)，建議采用在線循環(huán)酸洗方案，一次對系統(tǒng)整體酸洗，不留死角，在管路低點(diǎn)和高點(diǎn)各增加排污和排氣點(diǎn)，消除潛伏問題，保證工期和質(zhì)量。

1.1 循環(huán)酸洗法

在線循環(huán)酸洗是將被酸洗的管道構(gòu)成回路，用專用酸泵將酸液泵入管道再流回酸液箱，進(jìn)行的閉式循環(huán)酸洗。

（1）根據(jù)被酸洗的管道系統(tǒng)進(jìn)行回路設(shè)計，要保證設(shè)計構(gòu)成系統(tǒng)內(nèi)沒有盲點(diǎn)。一般將液壓閥、液壓泵、液壓油馬達(dá)、液壓油缸、壓力表、壓力繼電器短接，不參加酸洗。這樣就需設(shè)計回路，用短管或耐酸軟管溝通回路。設(shè)計選用酸洗泵、酸液箱、中和液箱和鈍化液箱。

（2）設(shè)計制作酸液箱、中和液箱和鈍化液箱。根據(jù)系統(tǒng)容積確定液箱若長遠(yuǎn)考慮重復(fù)使用，可采用耐酸不銹鋼板制作。

（3）給循環(huán)酸泵、控制閥、酸洗箱配制管道連接，構(gòu)成閉式回路系統(tǒng)。

（4）將要在線循環(huán)酸洗的管道系統(tǒng)按設(shè)計回路用短管連接。

（5）先用水試漏，確認(rèn)循環(huán)酸洗系統(tǒng)沒有泄漏。

（6）根據(jù)要求配制酸液、中和液、鈍化液。

（7）啟動酸泵進(jìn)行循環(huán)酸洗，時間一般為4～6 h。

（8）然后再用中和液、鈍化液進(jìn)行循環(huán)。

（9）鈍化后，管道排空鈍化液，不可以使用水沖洗或接觸酸性物質(zhì)，避免返銹。

在線循環(huán)酸洗的工藝流程（圖1）。

1.2 酸洗配液

碳鋼管道

酸洗配比，表1。

1.3 中和

管道酸洗后，須立即將中和液充入管內(nèi)中和管壁殘留的酸液，以免殘酸腐蝕管壁。中和液一般為濃度較低的堿性溶液。用氨水作中和液不會在管道中留下不溶固體，殘余的氨液很容易揮發(fā)，因此對酸洗的質(zhì)量非常有利，而且價格也經(jīng)濟(jì)。氨水用作中和劑時，其濃度以1%左右為宜，主要是控制pH值在10～12。

1.4 鈍化

圖1 在線循環(huán)酸洗工藝流程圖

經(jīng)中和后的管道表面仍然處于氧化狀態(tài)，在殘留水分或者酸洗現(xiàn)場帶有酸霧或堿霧的空氣的作用下，又會很快的生成浮銹，因此必須對中和后的管道立即進(jìn)行鈍化處理。

鈍化處理是通過鈍化液的作用使管道表面生成一層連續(xù)而致密的鈍化膜，這層鈍化膜具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，從而阻礙了空氣中氧對金屬管道的作用。鈍化劑有很多種類，如重鉻酸鉀（K2CrO4）、鉻酸鉀（KCrO4）、硝酸鈉（NaNO3）、亞硝酸鈉（NaNO2）等，但因鈍化膜的形成和耐腐蝕性與基體金屬組織之間有定向適應(yīng)關(guān)系，因此對不同的金屬應(yīng)采用不同的鈍化劑，目前在液壓、潤滑系統(tǒng)的碳素鋼管道的鈍化處理中應(yīng)用較多、效果較好的鈍化劑是亞硝酸鈉。

亞硝酸鈉與水配成鈍化液時，濃度應(yīng)視水中所含氯離子的多少而有所不同，水中氯離子含量高，亞硝酸鈉的濃度也應(yīng)稍高，一般亞硝酸鈉的配比為0.3%～0.5%。

亞硝酸鈉在弱堿中鈍化效果弱，為此往往在鈍化液中加入1%～3%的氨水，將鈍化液的pH值調(diào)到8～10。

鈍化后，管道表面將形成一層致密的銀色或者鋼灰色鈍化膜，有良好的防銹功能。管道在鈍化后還必須加以干燥，并應(yīng)及時搬離酸洗場地，以免空氣中的酸霧破壞管壁的鈍化膜。

表1 碳鋼管道酸洗配比

2 液壓、潤滑管道循環(huán)油沖洗

液壓、潤滑系統(tǒng)的管道經(jīng)過酸洗鈍化后，還必須進(jìn)行循環(huán)油沖洗才能投入工作。循環(huán)沖洗就是采用工作油液或另外選定的低粘度沖洗油，用泵打入接成回路的管道內(nèi)進(jìn)行高速沖洗，以清除管內(nèi)壁上各種固體污染物的施工工藝。它也是液壓、潤滑系統(tǒng)施工的關(guān)鍵工序之一。

2.1 循環(huán)沖洗方法

線內(nèi)沖洗法是將管道在安裝位置上連接成回路，利用液壓、潤滑系統(tǒng)回路充沖洗油液進(jìn)行油沖洗。

管道酸洗完畢干燥后，使用外部油沖洗裝置進(jìn)行一次油沖洗，沖洗時不帶入工作泵、系統(tǒng)工作油箱、蓄能器、閥臺，加熱沖洗油至40～50℃，分回路循環(huán)沖洗管路，并敲打焊縫，經(jīng)所有回路沖洗油清潔度等級檢驗合格后，恢復(fù)系統(tǒng)進(jìn)行二次沖洗。

二次油沖洗時短接液壓缸、液壓馬達(dá)、用沖洗板代替比例閥，關(guān)閉蓄能器閥門，啟動工作泵，升高壓力，利用高壓高速工作油沖刷管道內(nèi)壁，達(dá)到二次清潔的效果。

2.2 沖洗回路設(shè)計

2.2.1 線外沖洗需要設(shè)計回路

可以根據(jù)管徑設(shè)計，將管路聯(lián)結(jié)成串聯(lián)或并聯(lián)。注意管徑大小的排列，依流向從大至小排列。

2.2.2 線內(nèi)沖洗只需局部設(shè)計回路

系統(tǒng)中的液壓泵、閥臺、蓄能器、比例閥等要短接。

沖洗時，先沖洗主干管。將出、回油主干管連接成回路，將支管斷開或加盲板。

沖洗后，將出、回油干管恢復(fù)系統(tǒng)原樣，再沖洗支管。將不參加沖洗的閥短接。若系統(tǒng)中的支管回路較多，可分多個回路進(jìn)行沖洗?？刹扇⊥〝嚅y的方式打開或關(guān)閉回路。

沖洗完畢，放盡沖洗油，更換成工作油。

2.3 沖洗油液和沖洗參數(shù)選定

2.3.1 沖洗油液

液壓、潤滑系統(tǒng)用油，除采用石油基油為工作介質(zhì)外，還出于降低工作介質(zhì)的成本以及在高溫、明火環(huán)境下消除工作介質(zhì)著火引起火災(zāi)的隱患，將采用與介質(zhì)相容的專用管道沖洗油。

2.3.2 沖洗流速

循環(huán)沖洗時，沖洗油液的流速對沖洗效果有著極大的影響。流速高對粘附物有較大的沖刷力，而且還因沖洗液處于紊流狀態(tài)易將雜物帶出。為此循環(huán)沖洗應(yīng)使流速高于紊流的臨界流速。在管壁光滑的管道中，只要流體的雷諾數(shù)＞4000，就可以達(dá)到紊流沖洗要求，雷諾數(shù)的計算公式見式（1）。

式中V——臨界流速，m/s

ν——沖洗油液的運(yùn)動黏度，mm2/s

d——沖洗管徑，mm

ρ——沖洗油液密度，0.85（相對于水為1.0）

2.3.3 沖洗泵

根據(jù)流速計算沖洗泵的流量，選用耐污染的齒輪泵或螺桿泵。

2.3.4 沖洗油箱

可利用系統(tǒng)油箱作為沖洗油箱。若自制沖洗油箱其容積計算按式（2）。

式中Q——沖洗油箱容積，L

Qz——沖洗泵的流量，L/min按照常規(guī)系統(tǒng)的工期和現(xiàn)場系統(tǒng)實(shí)際數(shù)量，一般需要1～2套沖洗泵裝置來完成，管道沖洗油需要30～50桶，約6000～10 000 L，可以滿足沖洗需要。

2.3.4 油沖洗操作過程

（1）根據(jù)現(xiàn)場具體情況設(shè)計并連接好沖洗回路。

（2）清洗沖洗液盛放油箱。

（3）向油箱加注沖洗液。

（4）關(guān)閉各支管閥門，啟動油泵，在管路最高點(diǎn)排氣，然后先沖洗主干管回路。

（5）將調(diào)節(jié)閥、可調(diào)節(jié)流閥的開度調(diào)整到最大，依次開閉回路進(jìn)行沖洗。

（6）支管沖洗要不時啟動換向閥，改變沖洗液流方向。

（7）沖洗一定時間后要檢查過濾器，將過濾器芯清洗后，再進(jìn)行沖洗。

（8）沖洗合格后，若采用工作油液作沖洗液，應(yīng)進(jìn)行油品過濾和檢驗，檢驗后若油品不合格應(yīng)排凈沖洗油液，更換新油；若采用非工作油液作沖洗油，應(yīng)排盡再換工作油。

2.4 操作注意事項

（1）連接沖洗回路時，用作臨時連接的鋼管也需經(jīng)過酸洗合格，臨時連接用的軟管要與沖洗液不發(fā)生化學(xué)反映，連接前要經(jīng)過沖洗，確認(rèn)軟管內(nèi)潔凈再進(jìn)行聯(lián)結(jié)。

（2）清洗油箱時，不得使用棉布等纖維類編織物擦拭，清洗后的油箱應(yīng)無肉眼可見的污染物。

（3）向油箱加注沖洗液時，應(yīng)經(jīng)過過濾，使用10 μm的合格濾芯。

（4）管路開始沖洗后，應(yīng)對易積存空氣的部位進(jìn)行排氣。

（5）洗過程中如采用交替升降沖洗油液溫度的辦法以加強(qiáng)沖洗效果時，則油溫變化的速度越快越好，如變化緩慢，效果則不明顯。

（6）如采用木錘或銅棒敲打震動管路，則敲打的部位主要應(yīng)在管件和焊縫附近，敲打的力量不宜過重，以免損傷管道。（7）沖洗過程應(yīng)當(dāng)隨時監(jiān)視過濾器的污染情況，并及時清洗。（8）沖洗過程中若間斷通入壓縮空氣或氮?dú)饧訌?qiáng)沖洗效果，則壓縮空氣必須加以過濾，且壓力應(yīng)高于油壓。

（9）有循環(huán)過濾的大型液壓系統(tǒng)，沖洗時應(yīng)將循環(huán)過濾回路一直投入工作。

（10）系統(tǒng)沖洗合格后，如要拆卸管接頭，則要立即用干凈的塑料布包扎封口，不得讓任何污物進(jìn)入管內(nèi)，如需重新焊接，則該管道必須單獨(dú)處理。

2.5 沖洗檢驗

2.5.1 清潔度檢驗方法

在現(xiàn)場，油樣一般是直接在沖洗管路上抽取，當(dāng)無法在沖洗管路上抽取時，亦可在油箱中取樣。

檢驗方式分手動取樣檢驗和在線顆粒計數(shù)器自動取樣檢測，條件允許建議使用在線清潔度檢測，避免取樣過程中的污染。

取樣瓶及瓶蓋必須清潔，使用過濾后石油醚來清潔。

亦可用沖洗現(xiàn)場檢查取樣盒在取樣點(diǎn)上直接過濾100 mL油樣，然后將沖洗現(xiàn)場檢查所取油樣使用100X顯微鏡進(jìn)行懸浮物顆粒分析，根據(jù)階段性取樣檢測情況，全部主管和支管合格后，決定是否停止沖洗。

最終的二次沖洗油品等級要按照業(yè)主要求送到有國家認(rèn)證資質(zhì)的檢驗部門進(jìn)行取得油品清潔度合格等級后，方可停止沖洗，恢復(fù)系統(tǒng)。

3 管道系統(tǒng)壓力試驗

管道系統(tǒng)壓力試驗是液壓、潤滑系統(tǒng)安裝工程的最后一道工序，用以考核系統(tǒng)管道的焊縫強(qiáng)度以及管道上連接部位的嚴(yán)密性。

一般，潤滑管道壓力低，便于做壓力試驗。但是液壓管道工作工程過程是壓力波動沖擊的，靜壓試驗就要注意方式了，按照我們經(jīng)驗，可以選擇工作泵管路充滿油品，再通過管路接口使用手動液壓泵注入干凈的液壓油升壓，達(dá)到要求的壓力即可停止，方便簡單，減少工作泵升壓造成的油品泄漏風(fēng)險。原則上，壓力試驗盡量在二次油沖洗之前做，不然治理焊縫或接頭泄漏會造成一定污染。試驗油品最好使用工作用油或相容的液體。

3.1 壓力試驗標(biāo)準(zhǔn)

3.1.1 試驗壓力（表2）

表2 試驗壓力統(tǒng)計情況

3.1.2 合格標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)系統(tǒng)中的壓力達(dá)到規(guī)定的試驗壓力后，保壓10 min，然后降至工作壓力，經(jīng)全面檢查，以所有焊縫和連接口無外漏，管道無永久變形為合格。

3.1.3 壓力試驗注意事項液壓潤滑系統(tǒng)壓力試驗時，應(yīng)注意下列事項：

（1）壓力試驗應(yīng)用工作介質(zhì)作試驗介質(zhì)。

（2）工作油液加入油箱前，應(yīng)將油箱徹底清洗干凈，工作油液加入油箱時，應(yīng)經(jīng)過過濾，且注意不要加錯油液。

（3）系統(tǒng)中的液壓缸、液壓馬達(dá)、伺服閥、精密比例閥、壓力繼電器、壓力傳感器以及蓄能器等均不得參加壓力試驗。

（4）壓力試驗時，應(yīng)使系統(tǒng)在較低的壓力下排凈管內(nèi)空氣。

（5）升高試驗壓力時，應(yīng)當(dāng)緩慢進(jìn)行，升壓至試驗壓力后，不得用手錘敲擊焊縫。

（6）當(dāng)采用工作泵作試壓泵時，工作泵的額定壓力不應(yīng)低于規(guī)定的試驗壓力。在試壓過程中，特別是當(dāng)壓力超過系統(tǒng)工作壓力時，每升高一級壓力就應(yīng)檢查一次工作泵電機(jī)的負(fù)載電流，防止電機(jī)超載燒壞。

（7）當(dāng)油箱沒有液位監(jiān)控裝置時，在試壓時應(yīng)將液位監(jiān)控裝置投入工作，以防意外的油品泄漏事故。

（8）試壓前應(yīng)再次確認(rèn)管道連接無誤，并全面緊固一次。

（9）大型液壓系統(tǒng)的壓力試驗宜分次進(jìn)行，一般應(yīng)先試泵站和主管道，再試閥架上各工作回路管道，這樣即安全，又便于操作及檢查。

（10）壓力試驗時應(yīng)加強(qiáng)巡邏，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時處理，處理故障應(yīng)先卸去系統(tǒng)壓力。

（11）試壓時要備有良好的聯(lián)絡(luò)通信工具，周圍3 m范圍內(nèi)不得明火作業(yè)和重噪音作業(yè)。

（12）為安全起見，可以使用外部手動加壓泵升壓，泄漏少，危險性小。

4 結(jié)論

經(jīng)過公司多年實(shí)際操作過程驗證，該酸洗油沖洗工藝，在滿足設(shè)備管路系統(tǒng)內(nèi)部處理需要的同時，節(jié)約大量化工原料成本，減少處理費(fèi)用，降低環(huán)境污染機(jī)率，快速有效提高管路內(nèi)部清潔度，對后期設(shè)備的維護(hù)維修有很大的好處，有一定的推廣價值。

〔編輯 王永洲〕

TG315.5

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.02.11