CN111609970A

CN111609970A - 一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法

Info

Publication number: CN111609970A
Application number: CN202010476787.4A
Authority: CN
Inventors: 刘健
Original assignee: MAANSHAN MA STEEL HUAYANG EQUIPMENT DIAGNOSTICS ENGINEERING CO LTD
Current assignee: MAANSHAN MA STEEL HUAYANG EQUIPMENT DIAGNOSTICS ENGINEERING CO LTD
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2020-09-01
Anticipated expiration: 2040-05-29
Also published as: CN111609970B

Abstract

本发明公开了一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法，属于气密性检测技术领域。本发明将退火炉根据压力分段，正压区域利用退火炉内气氛，使用氢气检测装置检漏，负压区域内，根据风机转速不同，以30％为临界点，将负压区域分段，风机转速小于30％的区域仍采用氢气检测装置检漏，风机转速大于30％的区域则采用氦气检测装置进行检漏。同时在氢气检测区将检测部位根据形状区分为圆形部位、方形部位和条形部位，根据不同的形状设计不同的检测路径，能够快速方便的检测出漏点。本发明将退火炉分区，分别使用氢气和氦气进行检漏，无需将退火炉停机即可检测出漏点，满足了生产工况下气密性检测要求，保证了产品的质量。

Description

一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法

技术领域

本发明涉及气密性检测技术领域，更具体地说，涉及一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法。

背景技术

立式退火炉是连续热镀锌线的关键设备，退火炉内的保护气体由氮气和氢气按照一定比例(5％H₂+95％N₂)混合而成，起着还原带钢表面和防止带钢氧化的作用。镀锌退火炉属于正压退火炉，根据炉型压值不同，立式退火炉炉压通常控制在+(150～300)Pa。

在退火炉安装结束后，通常会对炉壳做打压试验来检测其气密性，以确保退火炉的气密性正常。但在生产过程中，由于热胀冷缩、炉体钢结构振动、检修拆装炉辊、炉盖、人孔、辐射管等设备因素，会导致各种密封处局部出现泄漏，如果这些漏点没有及时发现并有效封堵，就会导致退火炉气密性变差，炉内气氛变坏，最终影响产品质量。因此，为保证退火炉内气氛长周期稳定，需要对退火炉进行气密性检测。

现有的退火炉气密性检测大多在初次安装或大修后进行，当在生产过程中出现了炉体泄漏的情况，往往不能及时封堵，从而造成影响产品的质量。同时，由于退火炉不同部位的工况不同，现有的检测方法不能很好的适应退火炉整体的检测。

目前对退火炉气密性检测的一般流程如下：

1、每年对立式退火炉进行一次打压检测试验(根据时间确定)。

2、每次开炉大修前请专业检测公司按照标准检测项目对退火炉进行全面的气密性检测，不符合标准的泄漏点制订处理方案，大修期间彻底进行处理。

3、每次开炉检修恢复生产后3天内请专业检测公司对退火炉再次进行全面的气密性检测，不符合标准的泄漏点进行打胶封堵处理。

4、每次开炉大修对退火炉内氧气分析仪、氢气分析仪和露点分析仪进行一次校准和标定。

5、每次更换锌鼻子裙边恢复生产后1天内请专业检测公司对锌鼻子裙边法兰连接处、摄像头、各种连接管道接头处进行检测，不符合标准的泄漏点打胶进行封堵处理。

6、正常生产过程中炉内各区域氧含量、氢气含量和露点控制标准如表1所示，生产分厂负责每4小时对退火炉气氛状态进行跟踪并记录。当气氛显示异常时，通知点检分厂对检测仪表及退火炉气密性进行检查、确认和消缺。

7、建立退火炉气密性检查台账、明确检查责任人和检查确认人。

表1正常生产过程中炉内各区域氧含量、氢气含量和露点控制标准

	JPF	RTF	SF	SCS	RCS
						O<sub>2</sub>，ppm	≤50	≤20	≤20	≤10	≤10
H<sub>2</sub>，％	≥3	≥3	≥3	≥3	≥3
						露点，℃	-20～-60	-20～-60	-20～-60	-30～-60	-20～-60

在生产工况下快速检测立式退火炉的气密性、查找出泄漏点，已经成为冷轧镀锌板带生产线现场迫切需求的服务。其难点主要在于炉体面积大，管道复杂，可能出现泄漏的部位繁多。

经检索，关于立式退火炉气密性或泄漏点检测的方法已有相关专利公开，如中国专利申请号：ZL201610483032.0，发明名称为：立式退火炉气密性试验方法，申请日为：2016年6月28日，该申请案包括以下步骤：a、优化焊接方法，b、炉辊设备安装密封控制措施，c、炉子连接附属设备的现场组装控制措施，d、优化合并实验分区，分别在50、100、150毫米水柱压力区段查找不同的泄漏状况，完成立式退火炉气密性试验。该申请案仍停留在炉体制造、安装优化阶段，变五区为三区的方法虽然可以缩短气密性实验时间，通过分三次不同压力区段查找泄漏点反而使整个查漏过程更加繁琐，重复劳动。最主要的是其仅适用于退火炉初次安装或大修后，不适用于生产工况下的气密性检测。

又如，中国专利申请号：ZL201810737361.2，发明专利名称为：一种密闭式退火炉漏点检测方法，申请日为：2018年7月6日，该申请案向退火炉内通入氮气，通过隔离法与控制浓度的双重方案防止氨气爆炸，利用氨气遇挥发性酸棒发生化学反应产生白烟来检验泄漏点。该申请案用氨气对退火炉进行气密性检查，可以准确、快速、直观的查找到退火炉的漏点，确保退火炉的气密性。但该申请使用点燃的挥发性酸棒和氨气作为检测气体，存在一定的安全隐患，同样在也无法在生产工况下检测。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

为克服现有技术中面对退火炉炉体面积大，法兰、焊缝多，管道复杂，可能出现泄漏的部位繁多，且退火炉不同部位工况区别大，检测困难的问题，本发明提供了一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法，分段对退火炉不同部位进行气密性检测，保证了退火炉的气密性，为产品的质量提供了保障。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法，其步骤为：

步骤一、利用压力表检测待测部位压力，根据压力不同将退火炉分为正压检测区和负压检测区；

步骤二、使用氢气检测装置检测正压检测区的泄漏情况；

步骤三、使用氢气检测装置检测负压检测区内，风机转速小于30％区域的泄漏情况；

步骤四、使用氦气检测装置检测负压检测区内，风机转速大于30％区域的泄漏情况。

更进一步地，所述的步骤一中，利用公式(1)判定正压检测区和负压检测区，

P＝P_仪-P₀ (1)

式中，P_仪为仪表测量压力，P₀为标准大气压，P为实际压力；当P＝P_仪-P₀≥(P_炉+50)Pa时，判定为正压检测区；当P＝P_仪-P₀＜(P_炉+50)Pa时，判定为负压检测区，P_炉为炉体设计压力。

更进一步地，所述的步骤二中，使用氢气检测装置检测正压检测区的泄漏情况，将待检测部位按形状分为圆形部件、方形部件和条形部件，分别设计不同的检测路径，使用多次归零接近检测法进行泄露检测。

更进一步地，所述的步骤二中，氢气检测装置可检测最小漏率为1.0*10^-7mbar.l/s，即-7等级；检测漏率-3等级为严重泄漏，-4等级为一般泄漏，-5等级及以下为合格。

更进一步地，所述的步骤三中，在负压检测区，风机转速小于30％的区域内，氢气检测装置检测到漏率为-7以上，既判定为不合格。

更进一步地，所述的步骤四中，氦气检测装置包括氦气瓶、喷枪、毛细管和氦气检测仪；所述的氦气瓶与喷枪连接，向炉体外表面喷吹氦气，循环风机带动炉内气体充满炉体，炉体内气体经取样孔，通过毛细管输送至氦气检测仪进行检测。

更进一步地，所述的氦气检测装置还包括阀门和吸枪；所述的阀门设置在氦气瓶与喷枪之间；所述的吸枪设置在毛细管入口端，从取样孔吸取气体；阀门压力设定为P_气阀＝0.5～1MPa。

更进一步地，所述的步骤四中，氦气检测装置喷射两个不同部位时，需间隔t秒，t＝t₁+t₂，t₁为气流循环时间，t₂为仪器反应时间。

更进一步地，所述的步骤四中，氦气检测装置可检测最小漏率为1.0*10^-8mbar.l/s，即-8等级，-3、-4、-5、-6等级为严重泄漏，-7、-8等级为一般泄漏。

更进一步地，所述的氢气检测装置中，氢气检测仪型号为INFICON ISH2000；所述的氦气检测装置中，氦气检测仪型号为INFICON UL1000。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)鉴于目前生产中，退火炉炉体面积大，法兰、焊缝多，管道复杂，可能出现泄漏的部位繁多，且退火炉不同部位工况区别大，生产工况下检测困难的问题，本发明提供了一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法，将退火炉根据压力分段，正压区域利用退火炉内气氛，使用氢气检测装置检漏，负压区域使用氦气检测装置检漏，无需将退火炉停机即可检测泄漏部位。且两检测装置可移动，方便检测多个不同的部位。

(2)本发明的一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法，将不同的检测部位根据形状区分为不同部件，分别设计不同的检测路径，使用多次归零接近检测法进行泄露检测，能够快速的找到漏点，节省了检测时间。每次仪器归零时，可以使氢敏探头冷却，减少设备损坏的可能。

(3)本发明的一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法，在使用氦气检测装置进行检漏时，设定气阀压力为P_气阀＝0.5～1MPa，提供足够的氦气喷射速度，既保证氦气喷射到部件上时有足够的压力，能顺利地从漏点进入炉内，又不会造成压力过大而导致氦气的浪费。

(4)本发明的一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法，在使用氦气检测装置进行检漏时，喷射两个不同部位间隔t秒，使炉体内气体有足够的时间循环，同时使仪器也有足够的时间进行反应，保证了检测数据的准确。

附图说明

图1为本发明中圆形部位检测顺序示意图；

图2为本发明中方形部位检测顺序示意图；

图3为本发明中条形部位检测顺序示意图；

图4为立式退火炉结构示意图；

图5为本发明中氢气检测装置检漏示意图；

图6为本发明中氦气检测装置检漏示意图。

图中标号说明：

A、预热段；B、加热段；C、缓冷段；D、快冷段；E、下行段；F、锌鼻子；

1、氢敏探头；2、手柄；3、连接线；4、氢气检测仪；5、待测部件；6、氦气瓶；7、阀门；8、喷枪；9、循环风机；10、炉体；11、取样孔；12、吸枪；13、毛细管；14、氦气检测仪。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

在整个退火炉中，缓冷段C和快冷段D气氛对带钢表面质量好坏起决定性影响，其对气密性要求严格。所以当现场出现异常时，需要在最短时间内检测出泄漏点。

而负压法检测，由于需要使用示踪气体氦气(现场一般没有储备，需要临时订购)，且氦气瓶6在立式炉现场移动不方便，检测时只能向怀疑的漏点喷射氦气进行验证下检测，操作需要大量的人力物力，检测效率比正压法检测低很多。

本发明将30％风机转速作为一个临界点，当生产某些薄规格带钢时，因风机转速较低，会低于30％，这时候可以用正压法+提高判定标准的方法替代负压法检测，极大地提高了检测效率。下面结合具体实施例进行说明。

实施例1

结合图4，一般将退火炉分为6个部位，即预热段A、加热段B、缓冷段C、快冷段D、下行段E和锌鼻子F。退火炉气密性检查部位如下：

1、检修或异常动过的炉体10和管道部分，作为气密性检查的关键部位。2、开启过的炉顶盖、底盖、人孔、炉辊喇叭口法兰连接处、炉壳焊接部位。3、入口密封辊、预热段A和快冷段D循环风机氮气密封处。4、炉壳和循环管道上面膨胀节、炉辊法兰、换热气法兰、各种仪表法兰和焊接焊缝。5、高温辐射计、摄像头和水冷换热器等处。6、分析仪取样管接头处。7、锌鼻子F法兰连接处、摄像头、各种连接管道街头处。8、辐射管安装焊接焊缝处。

本实施例的一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法，包括以下步骤：

步骤一、使用便携式压力表分别接入炉子各部分预留的取样孔11，检测待测部位压力，根据压力不同将退火炉分为正压检测区和负压检测区：

利用公式(1)判定正压检测区和负压检测区，

P＝P_仪-P₀ (1)

式中，P_仪为仪表测量压力，P₀为标准大气压，P为实际压力；当P＝P_仪-P₀≥(P_炉+50)Pa时，判定为正压检测区；当P＝P_仪-P₀＜(P_炉+50)Pa时，判定为负压检测区，P_炉为炉体10设计压力。其中，若P小于P_炉，说明炉内压力达不到设计炉压，考虑到漏孔一般为不规则结构，气体通过漏孔会受到一定的阻力，所以达不到设计的炉压时，即使存在泄漏点，由于气体漏出时受阻，速率慢，可能会使检测结果偏小不准确。本实施例为保证测试部位为正压，将正压标准设定为炉压+50Pa。

步骤二、使用氢气检测装置检测正压检测区的泄漏情况：

先将需要检测的部件根据形状进行分类，根据形状分为圆形部件、方形部件和条形部件，圆形部件有法兰、人孔；方形部件有炉盖、炉门；条形部件有焊缝。然后根据不同部件，分别设计不同检测路径进行检测。正压检测区域，利用炉内95％N₂+5％H₂特殊气氛，采用INFICON ISH2000氢气检测仪进行检测，无需额外再向炉内充示踪气体。

结合图5，检测时，将手柄2和氢气检测仪4用连接线3连接后开机，设置为CombinedMode模式，手持(或借助夹具)手柄2，使氢敏探头1接近但不触碰到待测部件5，保持5-10mm的距离，匀速移动氢敏探头1，移动速度小于20mm/s，移动至某泄漏点位置时，氢敏探头1检测氢气信号并转换为电信号，通过连接线3将电信号传输至氢气检测仪4，显示器上面实时的显示当前位置的漏率值。当漏率值达到或者超过了预设的警戒值时会产生报警信号。

仪器可检测最小漏率：1.0*10^-7mbar.l/s(即-7等级，单位也可用atm.cc/s，标准大气压下立方厘米/秒)；漏率-3是-4的10倍，漏率-4是-5的10倍；-3等级为严重泄漏，-4等级为一般泄漏，正压区域-5及以下为合格。由于炉体10部分位置温度较高，在使用仪器时，尽量不要让检测探头接触到炉体10，防止探头过热，影响其使用寿命。

由于单位体积的氢气比空气质量小，在空气中容易漂浮，可采用多次归零接近检测的方式进行测量确定泄漏点位置，测试单一位置的检漏应是从下往上检测，防止产生误判，具体操作结合不同形状部件如下：

结合图1，圆形部件(法兰、人孔)检测路径：

最底部位置Ⅰ开始选择一个方向，如逆时针：按照要求移动探头一直到Ⅱ位置仪表出现反应，表明探测到氢气(Ⅱ点离Ⅰ点小于90°)——移动探头离开被测部件L距离(L>500mm)以外，等待仪表上显示的泄漏率数据归零——归零后，将探头移动到最顶部Ⅲ位置，然后顺时针检测——按照要求移动探头一直到Ⅳ位置仪表再次出现反应，表明探测到氢气——移动探头离开被测部件L距离(L>500mm)以外，等待仪表数据归零——归零后，将探头移动到Ⅱ、Ⅳ中间Ⅴ位置——若Ⅴ位置也存在泄漏，说明Ⅱ-Ⅴ-Ⅳ圆弧段均需要堵漏处理，若Ⅴ位置不存在泄漏点则需要从Ⅴ点位置开始分别向Ⅱ、Ⅳ位置继续查找漏点边缘；然后再次从最底部位置Ⅰ开始选择另一个方向，顺时针，重复以上检测步骤。

结合图2，方形部件(炉盖、炉门)检测路径：

方形部件一般从左到右，从下到上的路径检测，即Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ、Ⅰ-Ⅳ-Ⅲ，具体到每一边检测时，如Ⅰ-Ⅱ，位置Ⅰ开始按照要求移动探头一直到Ⅰ’位置仪表出现反应，表明探测到氢气——移动探头离开被测部件L距离(L>500mm)以外，等待仪表数据归零——归零后，将探头移动到Ⅱ位置，然后反方向由Ⅱ-Ⅰ’进行检测。

结合图3，条形部件(焊缝)检测路径：

条形部件一般严格按照从下到上的路径检测，位置Ⅰ开始按照要求移动探头一直到Ⅱ位置仪表出现反应，表明探测到氢气——移动探头离开被测部件L距离(L>500mm)以外，等待仪表数据归零——归零后，将探头移动到距离Ⅱ位置上方s距离(s＝50mm左右)的Ⅲ位置，若Ⅲ位置不漏，则由Ⅲ向Ⅱ检测在小范围内找到最大漏点，若Ⅲ位置仍然泄漏，继续向上方移动s距离(s＝50mm左右)的Ⅳ，直到找到一个不漏的点，然后反向排查确定泄漏边界。

步骤三、使用氢气检测装置检测负压检测区内，风机转速小于30％区域的泄漏情况：

值得说明的是，当风机转速小于30％时，炉内外的氧气浓度存在巨大差异，空气中的氧含量高达21％，而炉内的残氧量几乎为零。这种巨大的浓度差是炉外氧气渗透进炉内的主要动力。同时炉壳上的漏洞往往非常不规则，如空洞弯曲、孔壁粗糙等。低速时，虽然进风管道理论上是负压，但由于上述两个因素，在存在泄漏点时，空气中氧气进入管道的同时仍然存在一定的气体交换，使一部分管道内气体释放到空气中。所以，在风机转速小于30％时，仍可使用氢气检测法进行检测。但此时管道内气体漏出较少，所以需要提高判定标准。此时，只要检测出漏点，漏率为-7以上，既判定为不合格，需要进行及时堵漏处理。

步骤四，使用氦气检测装置检测负压检测区内，风机转速大于30％区域的泄漏情况：

结合图6，氦气检测装置包括氦气瓶6、喷枪8、毛细管13和氦气检测仪14；所述的氦气瓶6通过阀门7与喷枪8连接，向炉体10外表面喷吹氦气，循环风机9带动炉内气体充满炉体10，炉体10内气体经取样孔11，通过吸枪12和毛细管13输送至氦气检测仪14进行检测。

所述的氦气检测仪14型号为INFICON UL1000。仪器可检测最小漏率：吸枪模式1.0*10^-8mbar.l/s(即-8等级，单位也可用atm.cc/s，标准大气压下立方厘米/秒)；漏率-3是-4的10倍，-4是-5的10倍，-5是-6的10倍，-6是-7的10倍；-3、-4、-5、-6等级为一般严重泄漏，-7、-8等级为一般泄漏。

检测过程如下：确认氦气检测仪14进气口已经接上助抽泵后，接通电源，按电源按钮开机，开机过程需3-5分钟。调整氦气瓶6出气阀门7压力为P_气阀＝0.5～1MPa，使用喷枪8在负压段周围逐段喷射氦气，重点是风机轴封、焊缝、法兰、膨胀节等。设定气阀压力为P_气阀＝0.5～1MPa，提供足够的氦气喷射速度，既保证氦气喷射到部件上时有足够的压力，能顺利地从漏点进入炉内，又不会造成压力过大而导致氦气的浪费。

喷射时需注意，同一部位可连续喷射几下，然后等待仪表是否有反应；

喷射两个不同部位需间隔t秒(t＝t₁+t₂，t₁为气流循环，一般为10-15s，t₂为仪器反映时间，约为7-10s；为保证数据准确，一般设定t>20s)：喷射第1个可疑漏点——间隔t(t>20s)——喷射第2个可疑漏点——间隔t(t>20s)——喷射第3个可疑漏点，防止产生误判。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法，其特征在于，其步骤为：

步骤二、使用氢气检测装置检测正压检测区的泄漏情况；

2.根据权利要求1所述的一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法，其特征在于：所述的步骤一中，利用公式(1)判定正压检测区和负压检测区，

P＝P_仪-P₀ (1)

式中，P_仪为仪表测量压力，P₀为标准大气压，P为实际压力；当P＝P_仪-P₀≥(P_炉+50)Pa时，判定为正压检测区；当P＝P_仪-P₀＜(P_炉+50)Pa时，判定为负压检测区，P_炉为炉体(10)设计压力。

3.根据权利要求1或2所述的一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法，其特征在于：所述的步骤二中，使用氢气检测装置检测正压检测区的泄漏情况，将待检测部位按形状分为圆形部件、方形部件和条形部件，分别设计不同的检测路径，使用多次归零接近检测法进行泄露检测。

4.根据权利要求3所述的一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法，其特征在于：所述的步骤二中，氢气检测装置可检测最小漏率为1.0*10^-7mbar.l/s，即-7等级；检测漏率-3等级为严重泄漏，-4等级为一般泄漏，-5等级及以下为合格。

5.根据权利要求4所述的一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法，其特征在于：所述的步骤三中，在负压检测区，风机转速小于30％的区域内，氢气检测装置检测到漏率为-7以上，既判定为不合格。

6.根据权利要求5所述的一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法，其特征在于：所述的步骤四中，氦气检测装置包括氦气瓶(6)、喷枪(8)、毛细管(13)和氦气检测仪(14)；所述的氦气瓶(6)与喷枪(8)连接，向炉体(10)外表面喷吹氦气，循环风机(9)带动炉内气体充满炉体(10)，炉体(10)内气体经取样孔(11)，通过毛细管(13)输送至氦气检测仪(14)进行检测。

7.根据权利要求6所述的一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法，其特征在于：所述的氦气检测装置还包括阀门(7)和吸枪(12)；所述的阀门(7)设置在氦气瓶(6)与喷枪(8)之间；所述的吸枪(12)设置在毛细管(13)入口端，从取样孔(11)吸取气体；阀门(7)压力设定为P_气阀＝0.5～1MPa。

8.根据权利要求7所述的一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法，其特征在于：所述的步骤四中，氦气检测装置喷射两个不同部位时，需间隔t秒，t＝t₁+t₂，t₁为气流循环时间，t₂为仪器反应时间。

9.根据权利要求8所述的一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法，其特征在于：所述的步骤四中，氦气检测装置可检测最小漏率为1.0*10^-8mbar.l/s，即-8等级，-3、-4、-5、-6等级为严重泄漏，-7、-8等级为一般泄漏。

10.根据权利要求9所述的一种热镀锌立式退火炉生产工况下气密性检测方法，其特征在于：所述的氢气检测装置中，氢气检测仪(4)型号为INFICON ISH2000；所述的氦气检测装置中，氦气检测仪(14)型号为INFICON UL1000。