CN114951159B - 一种冶金制氧管道热态清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冶金制氧管道热态清洗方法，包含以下步骤：构建管道清洗系统；管道吹扫；试压检漏；脱脂；氮气吹扫；酸洗钝化；清理检查；吹扫干燥。本发明实现了对制氧管道彻底、系统的化学清洗脱脂，使氧气管线清洁度达到生产运行的要求，消除安全隐患，为正常投运创造良好条件，保证成品氧气的品质。

Description

一种冶金制氧管道热态清洗方法
技术领域
本发明涉及一种清洗方法，特别是一种冶金制氧管道热态清洗方法，属于冶金技术领域。
背景技术
新建制氧厂及相关冶金长流程产线时,所使用的设备及管道在制造、运输、贮存及安装过程中都会产生焊渣、铁锈、油脂、污垢等，它们的存在，对生产带来安全隐患，会对生产过程带来许多不利，有可能产生火花造成爆炸，造成设备及管线上的测量仪器、仪表等附件丧失其精密度或损坏；堵塞仪表设备；影响产品的质量及产量等等。所以，在管道安装好后，开车前需对其氧气、高压氮气、高压蒸汽及其相关联的设备、仪表等进行脱脂和酸洗、钝化，除去管道在制造、运输、贮存及安装过程中所产生的油污、焊渣以及其他机械杂质，使被清洗的表面达到合乎要求的清洁度，为装置安全、高效地运行创造良好的条件。
制氧管道清洗是采用化学药剂与设备表面的各种污垢进行反应、溶解等从而达到清理去污的过程。由于氧气管线在制造、贮存、运输和安装过程中，会产生大量的污垢。这些污垢主要是：杂制鳞皮、有机污物（如防锈油等）、氧化铁锈、泥沙、焊渣等污垢，会严重影响装置的正常运行；须进行化学清洗、脱脂，使氧气管线清洁度达到生产运行的要求，消除安全隐患，为正常投运创造良好条件，保证成品氧气的品质。因此，对该氧气管道进行彻底系统的化学清洗脱脂是很有必要的。
另外，传统制氧管道清洗时未考虑温度影响，尤其是在冬天室外温度较低时由于温度低而清洗不彻底，为正常生产埋下重大的安全隐患。而且新建制氧厂不具备蒸汽加热条件且管道没有做保温，加热的热源获取也不方便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种冶金制氧管道热态清洗方法，实现对制氧厂制氧设备及管路的清洗的良好效果，保证制氧的品质。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种冶金制氧管道热态清洗方法，其特征在于包含以下步骤：
S1、构建管道清洗系统；
S2、管道吹扫；
S3、试压检漏；
S4、脱脂；
S5、氮气吹扫；
S6、酸洗钝化；
S7、清理检查；
S8、吹扫干燥。
进一步地，所述步骤S1具体为：将要清洗的设备及低压中压两台管路建立清洗系统，使该清洗系统与清洗泵站构成一个循环回路；循环系统建立好后，先进行临时系统的清洗，以清除临时设备及管线内的污物及其它杂质；清洗时关闭低压中压两台管路系统与清洗系统氧气管道之间相连的阀门，开启临时系统连接阀门进行清洗，使临时系统里的焊渣、尘土及氧化皮清洗干净，当进出水浊度基本一致时结束。
进一步地，所述步骤S4具体为：通过脱脂药剂对清洗系统进行脱脂，脱脂时温度控制在30-45℃，清洗时间2小时，碱度每1小时检测一次，当水力冲洗及试压合格后，调整系统处于正循环状态，同时逐渐加入脱脂清洗药剂，当连续两次检测的碱度不变时，结束脱脂。
进一步地，所述脱脂药剂包含质量比为3-5%的氢氧化钠、8-10%的磷酸三钠和0.6-1.2%的表面活性剂。
进一步地，所述表面活性剂采用十二烷基硫酸钠。
进一步地，所述步骤S6具体为：调整系统处于正循环状态，使用酸洗钝化一体剂对系统进行酸洗钝化，酸洗温度控制在30-45℃，酸洗时间24小时，Fe离子每1小时检测一次；在1小时内，当连续两次取样检测的铁离子浓度不变时，同时观察监视管段表面清洁时，结束酸洗；酸洗结束后，用氨水将PH值调至9～10后，清洗时间循环24 小时，钝化时温度控制在30-45℃，PH 值每1小时检测一次。
进一步地，所述酸洗钝化一体剂包含质量份为15-25%的硝酸、1.5-2%的氢氟酸和0.3-0.4%的缓蚀剂。
进一步地，所述酸洗钝化一体剂的加入过程为：先加入缓蚀剂，待混合均匀后，再依次加入硝酸和氢氟酸。
进一步地，所述缓蚀剂采用多聚磷酸钠。
进一步地，采用高频电磁加热器对清洗液进行加热，高频电磁加热器包含绝缘陶瓷管、金属水管、电磁线圈、金属屏蔽罩、变频功率输出单元、变频控制单元和操作控制单元，金属水管的一端为冷水进入端，金属水管的另一端输出热水，绝缘陶瓷管套设在金属水管的外侧，电磁线圈盘绕在绝缘陶瓷管的线槽内且电磁线圈与变频功率输出单元连接，变频控制单元与变频功率输出单元连接，操作控制单元与变频控制单元连接，金属屏蔽罩罩设在绝缘陶瓷管、金属水管和电磁线圈的外侧。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、本发明的冶金制氧管道热态清洗方法，实现了对制氧管道彻底、系统的化学清洗脱脂，使氧气管线清洁度达到生产运行的要求，消除安全隐患，为正常投运创造良好条件，保证成品氧气的品质；
2、本发明采用高频电磁加热器对清洗液进行加热，进行制氧管道的热态清洗，相对于蒸汽加热对厂区配套的高要求，电磁加热技术工艺简单且加热速度快、效果好，对制氧管道热态清洗提高了管道清洗的效果；
3、本发明针对制氧管道采用氢氧化钠、磷酸三钠和表面活性剂构成的脱脂药剂，保证了制氧管道的脱脂效果；
4、本发明针对制氧管道杂质情况针对性采用硝酸、氢氟酸和缓蚀剂成分的酸洗钝化一体剂，提高了制氧管道的酸洗效果；
5、本发明采用不间断内循环的方式，对管系内壁中的锈蚀及施工中产生的其它污染物进行全面的清除，并使管子内壁形成一层稳定性极佳的锈钢钝化膜。提高了不锈钢的抗氧化、抗腐蚀能力，管系有极佳的清洗、保护效果。
附图说明
图1是本发明的一种冶金制氧管道热态清洗方法的流程图。
图2是本发明的高频电磁加热器的示意图。
图3是本发明的实施例1、实施例2、对比例1和对比例2质量检测数据比较表。
具体实施方式
为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明的一种冶金制氧管道热态清洗方法，包含以下步骤：
S1、构建管道清洗系统；将要清洗的设备及低压中压两台管路建立清洗系统，使该清洗系统与清洗泵站构成一个循环回路；循环系统建立好后，先进行临时系统的清洗，以清除临时设备及管线内的污物及其它杂质；清洗时关闭低压中压两台管路系统与清洗系统氧气管道之间相连的阀门，开启临时系统连接阀门进行清洗，使临时系统里的焊渣、尘土及氧化皮清洗干净，当进出水浊度基本一致时结束
S2、管道吹扫，利用液氮储槽中的氮气对两套管路系统进行吹扫；清洗前吹扫的目的是除去中压和低压两套管路系统中的积灰、泥沙、脱落的金属氧化物等大颗粒物体。
S3、试压检漏，氮气吹扫并保压24小时，对各个用户点及沿路管路检漏，确保管路无泄漏；系统试压检漏的目的是检查临时管线及两套管路系统确保无泄漏。
S4、脱脂；脱脂目的是除去被清洗系统内油脂、防锈漆等。通过脱脂药剂对清洗系统进行脱脂，脱脂时温度控制在30-45℃，清洗时间2小时，碱度每1小时检测一次，当水力冲洗及试压合格后，调整系统处于正循环状态，同时逐渐加入脱脂清洗药剂，当连续两次检测的碱度不变时，结束脱脂。脱脂药剂包含质量比为3-5%的氢氧化钠、8-10%的磷酸三钠和0.6-1.2%的表面活性剂，其余为水。表面活性剂采用十二烷基硫酸钠。
脱脂药剂中，，氢氧化钠具有强碱性，可溶性高，可以通过中和反应减小水的硬度，通过沉淀消除水中重金属离子；磷酸三纳可以吸收管道中的钙镁离子，能与水中容易结成锅垢的可溶性钙盐、镁盐等起作用，生成不溶性的磷酸钙磷酸镁等沉淀物悬浮於水中，这些磷酸盐没有粘性，所以可以清除管道结垢，磷酸三钠还能将已结的管垢部分变成松软而脱落；十二烷基硫酸钠是一种阴离子表面活性剂，易溶于水，具有良好的乳化、发泡、渗透、去污和分散性能。
S5、氮气吹扫；脱脂排水后氮气吹扫，目的是冲去清洗系统内的碱洗残液。
S6、酸洗钝化；调整系统处于正循环状态，使用酸洗钝化一体剂对系统进行酸洗钝化，酸洗温度控制在30-45℃，酸洗时间24小时，Fe离子每1小时检测一次；在1小时内，当连续两次取样检测的铁离子浓度不变时（绝对差值小于0.2%），同时观察监视管段表面清洁时，结束酸洗；酸洗结束后，用氨水将PH值调至9～10后，清洗时间循环24 小时，钝化时温度控制在30-45℃，PH 值每1小时检测一次。酸洗钝化一体剂包含质量份为15-25%的硝酸、1.5-2%的氢氟酸和0.3-0.4%的缓蚀剂，其余为水。酸洗钝化一体剂的加入过程为：先加入缓蚀剂，待混合均匀后，再依次加入硝酸和氢氟酸。缓蚀剂采用多聚磷酸钠。
酸洗要求：1）清洗后的金属表面应清洁，无残留氧化物和焊渣，无明显金属粗晶析出的过洗现象，没有镀铜现象。2）除垢、检查目测无污物、见金属本色，管道组件化学清洗后的除垢率和洗净率应不无二次浮锈、无点蚀、无镀铜现象。3）固定设备上的阀门、仪表等不受到损伤。
酸洗钝化一体剂中，通过硝酸钝化，将固体表面的一层完全氧化，在管道表面形成一层很薄的致密氧化膜；氢氟酸具有强腐蚀性，可以除去金属氧化物；缓蚀剂成分为多聚磷酸钠，能与钙镁离子生产稳定的络合物，有较强的胶溶立、分散力和乳化力，易吸附在杂质颗粒上而使其胶溶。由于加了氢氟酸，为防止腐蚀，所以添加缓蚀剂，且浓度保持 5：1 的比例。
S7、清理检查；排尽清洗液，对系统的死角部位进行人工处理，同时对可见部分进行直观检查，确定清洗效果，对拆装部分进行还原复位。
S8、吹扫干燥。吹扫干燥的目的是除去清洗后管线内表面残存的水分及残留的杂质，以保证氧气管道的脱脂效果。通入干燥的氮气进行吹扫干燥，吹扫干燥过程直至管线内表面没有水分即可结束。清洗系统验收合格后，拆除清洗系统管道，对中压氧气管道和低压氧气管道系统进行复位。
考虑到新建制氧厂不具备蒸汽加热条件且管道没有做保温，室外温度约5-10℃，清洗采用高频电磁加热器对清洗液进行加热至30-45℃处理，并使用低温清洗剂进行清洗。本发明中，采用高频电磁加热器对清洗液进行加热，高频电磁加热器包含绝缘陶瓷管1、金属水管2、电磁线圈3、金属屏蔽罩4、变频功率输出单元5、变频控制单元6和操作控制单元7，金属水管2的一端为冷水进入端，金属水管2的另一端输出热水，绝缘陶瓷管1套设在金属水管2的外侧，电磁线圈3盘绕在绝缘陶瓷管1的线槽内且电磁线圈3与变频功率输出单元5连接，变频控制单元6与变频功率输出单元5连接，操作控制单元7与变频控制单元6连接，金属屏蔽罩4罩设在绝缘陶瓷管1、金属水管2和电磁线圈3的外侧。
利用电磁感应原理，将电能转换为热能的加热器，在控制器内由整流电路将50HZ的交流电压变成直流电压，再经过控制电路将直流电压转换成频率为10-18KHZ的高频交流电压。高频交流电压流过缠绕在非金属材料管外的高频导线，高速变化的磁场内部产生的磁力线切割非金属材料管内部的金属容器时产生无数小涡流，使水迅速加热，达到快速加热水的效果。
下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1：
以炼钢连铸DN500mm中压氧气管道为例说明。
一种冶金制氧管道热态清洗方法，具有以下步骤：
1、对炼钢DN500的中压氧气管道建立循环系统并清洗吹扫干净。
2、将步骤1中的中压氧气管道加入脱脂清洗药剂。脱脂药剂主要成分：氢氧化钠5%，纯度96%，磷酸三钠10%，纯度96%，磷酸三钠10%，纯度96%，表面活性剂十二烷基硫酸钠1.2%。
3、将步骤2中脱脂液用高频加热器进行加热后通过DN150管道送入DN500的主清洗管道，温度控制在30-45℃，脱脂时间24小时，碱度每1小时检测一次。当连续两次检测的碱度基本不变时，结束脱脂。
4、将步骤3脱脂处理后的管道脱脂排水后氮气吹扫，冲去清洗系统内的碱洗残液。
5、调整系统处于正循环状态，先加入缓蚀剂，待混合均匀后，再依次加入各种酸洗药剂。酸洗钝化一体剂主要成分：硝酸为20%，氢氟酸为2%，缓蚀剂多聚磷酸钠0.4%，酸洗温度控制在30-45℃，酸洗时间24小时，Fe离子每1小时检测一次。酸洗的终点判定：在1小时内，当连续两次取样检测的铁离子浓度基本不变时（绝对差值小于0.2%），同时观察监视管段表面清洁时，结束酸洗。
上述经过高频加热器脱脂的DN500管道，脱脂时间24小时，碱度每1小时检测一次。当连续两次检测的碱度基本不变时，脱脂碱度为300 mg/l。酸洗时间24小时，酸洗后，当在1小时内连续两次取样检测的铁离子浓度基本不变时，总铁为400 mg/l。
实施例2：
以焦化DN100mm低压氧气管道为例说明。
一种冶金制氧管道热态清洗方法，具有以下步骤：
1、对炼钢DN100的中压氧气管道建立循环系统并清洗吹扫干净。
2、将步骤1中的中压氧气管道加入脱脂清洗药剂。脱脂药剂主要成分：氢氧化钠5%，纯度96%，磷酸三钠10%，纯度96%，磷酸三钠10%，纯度96%，表面活性剂十二烷基硫酸钠1.2%。
3、将步骤2中脱脂液用高频加热器进行加热后通过DN150管道送入DN100的主清洗管道，温度控制在30-45℃，脱脂时间24小时，碱度每1小时检测一次。当连续两次检测的碱度基本不变时，结束脱脂。
4、将步骤3脱脂处理后的管道脱脂排水后氮气吹扫，冲去清洗系统内的碱洗残液。
5、调整系统处于正循环状态，先加入缓蚀剂，待混合均匀后，再依次加入各种酸洗药剂。酸洗钝化一体剂主要成分：硝酸为20%，氢氟酸为2%，缓蚀剂多聚磷酸钠0.4%，酸洗温度控制在30-45℃，酸洗时间24小时，Fe离子每1小时检测一次。酸洗的终点判定：在1小时内，当连续两次取样检测的铁离子浓度基本不变时（绝对差值小于0.2%），同时观察监视管段表面清洁时，结束酸洗。
上述经过高频加热器脱脂的DN500管道，脱脂时间24小时，碱度每1小时检测一次。当连续两次检测的碱度基本不变时，脱脂碱度为300 mg/l。酸洗时间24小时，酸洗后，当在1小时内连续两次取样检测的铁离子浓度基本不变时，总铁为400 mg/l。
对比实例1：
以炼钢连铸DN500mm中压氧气管道为例说明。
一种冶金制氧管道热态清洗方法，具有以下步骤：
1、对炼钢DN500的中压氧气管道建立循环系统并清洗吹扫干净。
2、将步骤1中的中压氧气管道加入脱脂清洗药剂。脱脂药剂主要成分：氢氧化钠5%，纯度96%，磷酸三钠10%，纯度96%，磷酸三钠10%，纯度96%，表面活性剂十二烷基硫酸钠1.2%。
3、将步骤2中脱脂液不用高频加热器加热，直接通过DN150管道送入DN500的主清洗管道，温度在5-10℃，脱脂时间24小时，碱度每1小时检测一次。当连续两次检测的碱度基本不变时，结束脱脂。
4、将步骤3脱脂处理后的管道脱脂排水后氮气吹扫，冲去清洗系统内的碱洗残液。
5、系统处于正循环状态，先加入缓蚀剂，待混合均匀后，再依次加入各种酸洗药剂。酸洗钝化一体剂主要成分：硝酸为20%，氢氟酸为2%，缓蚀剂多聚磷酸钠0.4%，酸洗温度在5-10℃，酸洗时间24小时，Fe离子每1小时检测一次。酸洗的终点判定：在1小时内，当连续两次取样检测的铁离子浓度基本不变时（绝对差值小于0.2%），同时观察监视管段表面清洁时，结束酸洗。
上述经过高频加热器脱脂的DN500管道，脱脂时间24小时，碱度每1小时检测一次。当连续两次检测的碱度基本不变时，脱脂碱度为210 mg/l。酸洗时间24小时，酸洗后，当在1小时内连续两次取样检测的铁离子浓度基本不变时，总铁为280 mg/l。
对比实例2：
以焦化DN100mm低压氧气管道为例说明。
一种冶金制氧管道热态清洗方法，具有以下步骤：
1、对炼钢DN100的中压氧气管道建立循环系统并清洗吹扫干净；
2、将步骤1中的中压氧气管道加入脱脂清洗药剂。脱脂药剂主要成分：氢氧化钠5%，纯度96%，磷酸三钠10%，纯度96%，磷酸三钠10%，纯度96%，表面活性剂十二烷基硫酸钠1.2%。
3、将步骤2中脱脂液不用高频加热器加热，直接通过DN150管道送入DN500的主清洗管道，温度在5-10℃，脱脂时间24小时，碱度每1小时检测一次。当连续两次检测的碱度基本不变时，结束脱脂。
4、将步骤3脱脂处理后的管道脱脂排水后氮气吹扫，冲去清洗系统内的碱洗残液。
5、系统处于正循环状态，先加入缓蚀剂，待混合均匀后，再依次加入各种酸洗药剂。酸洗钝化一体剂主要成分：硝酸为20%，氢氟酸为2%，缓蚀剂多聚磷酸钠0.4%，酸洗温度控制在30-45℃，酸洗时间24小时，Fe离子每1小时检测一次。酸洗的终点判定：在1小时内，当连续两次取样检测的铁离子浓度基本不变时（绝对差值小于0.2%），同时观察监视管段表面清洁时，结束酸洗。
上述经过高频加热器脱脂的DN100管道，脱脂时间24小时，碱度每1小时检测一次。当连续两次检测的碱度基本不变时，脱脂碱度为210 mg/l。酸洗时间24小时，酸洗后，当在1小时内连续两次取样检测的铁离子浓度基本不变时，总铁为280 mg/l。
上述实施例1、实施例2、对比例1和对比例2质量检测数据比较如图3的表格所示。由图3的表格可见，采用高频电磁加热器对清洗液进行加热至30-45℃处理后，氧气管道脱脂的碱度均比未加热前高，酸洗后总铁含量也比未加热前要高，对清洗液加热后脱脂效果更好，脱脂更彻底，尤其是在冬天室外温度较低时由于温度低而清洗不彻底，避免由于脱脂不干净导致重大的安全隐患发生。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种冶金制氧管道热态清洗方法，其特征在于包含以下步骤：
S1、构建管道清洗系统；
S2、管道吹扫；
S3、试压检漏；
S4、脱脂；
S5、氮气吹扫；
S6、酸洗钝化；
所述步骤S6具体为：调整系统处于正循环状态，使用酸洗钝化一体剂对系统进行酸洗钝化，酸洗温度控制在30-45℃，酸洗时间24小时，Fe离子每1小时检测一次；在1小时内，当连续两次取样检测的铁离子浓度不变时，同时观察监视管段表面清洁，结束酸洗；酸洗结束后，用氨水将PH值调至9～10后，清洗时间循环24 小时，钝化时温度控制在30-45℃，PH 值每1小时检测一次；所述酸洗钝化一体剂包含质量份为15-25%的硝酸、1.5-2%的氢氟酸和0.3-0.4%的缓蚀剂；所述酸洗钝化一体剂的加入过程为：先加入缓蚀剂，待混合均匀后，再依次加入硝酸和氢氟酸；所述缓蚀剂采用多聚磷酸钠；
S7、清理检查；
S8、吹扫干燥。
2.根据权利要求1所述的一种冶金制氧管道热态清洗方法，其特征在于：所述步骤S1具体为：将要清洗的设备及低压中压两台管路建立清洗系统，使该清洗系统与清洗泵站构成一个循环回路；循环系统建立好后，先进行临时系统的清洗，以清除临时设备及管线内的污物及其它杂质；清洗时关闭低压中压两台管路系统与清洗系统氧气管道之间相连的阀门，开启临时系统连接阀门进行清洗，使临时系统里的焊渣、尘土及氧化皮清洗干净，当进出水浊度基本一致时结束。
3.根据权利要求1所述的一种冶金制氧管道热态清洗方法，其特征在于：所述步骤S4具体为：通过脱脂药剂对清洗系统进行脱脂，脱脂时温度控制在30-45℃，清洗时间2小时，碱度每1小时检测一次，当水力冲洗及试压合格后，调整系统处于正循环状态，同时逐渐加入脱脂清洗药剂，当连续两次检测的碱度不变时，结束脱脂。
4.根据权利要求3所述的一种冶金制氧管道热态清洗方法，其特征在于：所述脱脂药剂包含质量比为3-5%的氢氧化钠、8-10%的磷酸三钠和0.6-1.2%的表面活性剂。
5.根据权利要求4所述的一种冶金制氧管道热态清洗方法，其特征在于：所述表面活性剂采用十二烷基硫酸钠。
6.根据权利要求1所述的一种冶金制氧管道热态清洗方法，其特征在于：采用高频电磁加热器对清洗液进行加热，高频电磁加热器包含绝缘陶瓷管、金属水管、电磁线圈、金属屏蔽罩、变频功率输出单元、变频控制单元和操作控制单元，金属水管的一端为冷水进入端，金属水管的另一端输出热水，绝缘陶瓷管套设在金属水管的外侧，电磁线圈盘绕在绝缘陶瓷管的线槽内且电磁线圈与变频功率输出单元连接，变频控制单元与变频功率输出单元连接，操作控制单元与变频控制单元连接，金属屏蔽罩罩设在绝缘陶瓷管、金属水管和电磁线圈的外侧。
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