炼钢厂车间内氧气管道的设计体会

摘要：氧气作为一种助燃气体，当温度达到一定范围时，可与其他物质反应燃烧甚至爆炸，而炼钢厂车间内基本一直处于高温环境，对炼钢厂车间内氧气管道的设计，从材质选择、安全性施工设计、施工程序设计进行考虑。结果表明，所设计的氧气管道运行效果不错。

关键词：炼钢厂；炼钢厂车间；氧气管道；管道设计

中图分类号：X932 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）28-0023-02

某钢铁公司利用厂区内一套空分装置来制取氧气，成品氧气经调压系统整定压力后输送至主炼钢车间，供车间内钢包吹氧、电炉吹氧，多余的氧气输送到废钢切割车间，利用氧-乙炔焰将废钢切割成小块，作为回炉原料。氧气作为一种助燃气体，当温度达到一定范围时，可与其他物质反应燃烧甚至爆炸，而炼钢厂车间内基本一直处于高温环境，车间内氧气管线、煤气管线、压缩空气管线、水管线等多种管线交错，且有时还不可避免地与车间电缆交叉。因此在设计炼钢车间内氧气管线时需要进行综合考虑。

1 氧气管道的材质选择

一般工况条件下，对于GC3及以下的低压氧气管线，如果没有特殊要求，管道材质选取碳素结构钢管，同时对管道进行100%的清洗、脱脂，当工况压力升高、介质含有杂质、工况温度较高时则需要采用不锈钢材质的管道，且每隔一段距离需要加设一段铜材质的阻火器。炼钢车间内的氧气管道因其压力较高，一般都属于GC2类的管道，工况环境为高温环境，为确保安全，在选材上综合考虑安全性和经济性，整体选用不锈钢管道。

2 氧气管道的安全性施工设计

从安全性出发，炼钢车间的供氧管道要求较高，所有管道，管件如弯头、三通等均应采用不锈钢，且弯管的弯曲宜采用大半径弯头（半径R>5D），需要采用分支管的可以开孔焊接，要采用45°～60°角的三通。在调节阀前后、直管段上每隔100m左右的地方和支管上出口阀前装上一根长度为500mm的脱氧铜管或者安装起相同作用的阻火器。安装必须做到管线无泄漏，施工时，为保证管道内的清洁度，要求对管道进行酸洗、钝化、脱脂、氮封保存，并采用氩弧焊打底的焊接工艺。

3 氧气管道的施工程序设计

氧气管道的施工应遵从以下程序进行：

（1）为保证施工质量，第一步是管道组成件及支承件的检验：氧气管道组成件和支承件最基本的要求是必须具有制造厂的质量证明书，其质量不得低于国家现行标准的规定。管道组成件及管道支承件的材质、规格、型号、质量应符合设计文件的规定，并应按国家现行标准进行外观检验，不合格者不得使用。输送氧气管道的阀门，应逐个进行壳体压力试验和密封试验，不合格者不得使用。

（2）所有氧气管道都是禁油管道，所以管道施工前必须进行脱脂处理：氧气管道（含与氧气接触的阀门、附件）为忌油管道，必须在除锈之后进行脱脂，脱脂可用工业用二氯乙烷、三氯乙烯和工业用酒精等有机溶剂，溶剂要有质量合格证。

管道内表面的脱脂，可用溶剂注入管中两端用木塞堵严，将管子保持水平，经过10～15分钟，同时将管子滚动3～4次，将溶剂倒净后用氮气进行吹扫，再用清洁干燥的白滤纸擦拭管道、附件的内壁，无油迹即为合格，或用紫外线照射，脱脂表面无紫兰荧光即为合格。

脱脂合格后的管道，应立即进行钝化或充入干燥氮气。

（3）以上步骤完成，即可进行管道焊接，焊接中应遵循以下原则规定：管道焊缝位置应符合下列规定：直管段上两对接焊缝中心面间的距离，当公称直径大于或等于150mm时不应小于150mm，当公称直径小于150mm时不应小于管子外径。焊缝距离弯管起弯点不得小于100mm，且不得小于管子外径。环焊缝距支、吊架净距不应小于50mm，需热处理的焊缝距支、吊架净距不得小于焊缝宽度的5倍，且不得小于100mm。

不锈钢管宜采用手工钨极氩弧焊打底，手工电弧焊填充盖面。对管内清洁要求较高且焊接后不易清理的管道宜采用氩弧焊。

（4）管道焊接施工结束，检验与无损检测合格后应进行管道的试压试验，炼钢厂内氧气管道系统与空分装置相连，可视为空分氧气管道系统的延伸部分，与空分装置界区内管道采用同一种试压方式。氧气管道试验采用气压试验，气压试验应用不含油的干燥空气或氮气进行。承受内压钢管以及有色金属管道的试验压力为设计压力的1.15倍。试验时应逐步缓慢增加压力，当压力升至试验压力的50%时，如未发现异状或泄漏，继续按试验压力的10%逐级升压，每级稳压3分钟，直至试验压力，稳压10分钟，再将压力降至设计压力，停压时间根据检漏需要而定，以发泡剂检验不泄漏为合格。

（5）管道试压结束，进行系统联合试运转之前应进行管道系统的吹扫工作，保证管道的清洁度。氧气管道系统的吹扫需用无油的空气或氮气进行吹扫，气流速度不应小于20m/s，吹扫同时应用木锤敲打管子。连续吹扫时间8小时后，在排气口用白布或涂有白漆的靶板检查，如5分钟内其上无铁锈、灰尘、水分及其他脏物即为合格，如采用氮气吹扫应采取安全措施。

4 结语

以上是从工程设计的实际经验来谈对炼钢车间中的氧气管道的设计，此设计已在某钢厂的炼钢车间实际应用，并取得了不错的效果。

作者简介：李保亮（1983—），男，河南新乡人，开封黄河空分集团有限公司助理工程师，研究方向：成套空分装备和过程装备技术开发以及成套空分设备的工程设计（包括空分工程配管及简单土建设计）。