優(yōu)質(zhì)工程為國際領(lǐng)先工藝添翼
——記部優(yōu)工程陜西有色電子及光伏新材料產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目硅烷20區(qū)冷氫化工程

本刊記者 張小紅｜文

陜西有色新材料項(xiàng)目硅烷20區(qū)冷氫化工程以爭創(chuàng)中國有色金屬工業(yè)優(yōu)質(zhì)工程為質(zhì)量目標(biāo)，在施工過程中，考慮周全、注重細(xì)節(jié)，并積極創(chuàng)新、推廣使用新技術(shù)、新材料和新工藝，在確保施工質(zhì)量的同時(shí)，助力國際領(lǐng)先工藝“硅烷流化床法生產(chǎn)多晶硅”發(fā)揮出最佳水平。

陜西有色天宏瑞科硅材料有限責(zé)任公司（以下簡稱“天宏瑞科”）是一家集超純硅材料制造、銷售、服務(wù)和研發(fā)于一體的中外合資高新技術(shù)企業(yè)，成立于2014年7月。2015年5月，公司開工建設(shè)電子及光伏新材料產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目（以下簡稱“陜西有色新材料項(xiàng)目”），總投資87 億元。項(xiàng)目引進(jìn)美國REC 公司全球領(lǐng)先的電子級多晶硅、電子級硅烷氣和粒狀多晶硅生產(chǎn)技術(shù)，建設(shè)年產(chǎn)500 噸電子級高純硅烷氣、1000 噸電子級多晶硅、18000 噸粒狀多晶硅的硅材料生產(chǎn)線。2017年11月投入試生產(chǎn)。

天宏瑞科生產(chǎn)的電子級硅烷氣質(zhì)量達(dá)到國際領(lǐng)先水平，填補(bǔ)了國內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)空白，并大幅提升了陜西省硅材料產(chǎn)業(yè)與三星項(xiàng)目的配套能力，公司也成為國內(nèi)唯一能規(guī)模化生產(chǎn)電子級硅烷氣的大型硅材料企業(yè)。公司總經(jīng)理蘇旭盛表示，公司將致力于電子級硅烷氣和多晶硅的生產(chǎn)，以高純度產(chǎn)品為用戶提供高品質(zhì)優(yōu)質(zhì)服務(wù)，為中國微電子行業(yè)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

陜西有色新材料項(xiàng)目建設(shè)不僅意義重大，而且施工工藝精湛，工程質(zhì)量稱優(yōu)，其硅烷20 區(qū)精餾工程、硅烷20 區(qū)冷氫化工程分別榮獲“2017 ～2018年度有色金屬工業(yè)（部級）優(yōu)質(zhì)工程”獎(jiǎng)。本文主要介紹硅烷20 區(qū)冷氫化工程。

工程簡介

陜西有色新材料項(xiàng)目硅烷20 區(qū)冷氫化工程，由福陸（中國）工程建設(shè)有限公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，陜西省工程監(jiān)理有限責(zé)任公司負(fù)責(zé)施工全過程監(jiān)理，建安工程由陜西建工安裝集團(tuán)有限公司承建。該項(xiàng)目主要利用四氯化硅（STC）、硅粉及氫氣生產(chǎn)三氯氫硅（TCS），為精餾生產(chǎn)硅烷氣（SiH4）提供原料，采用閉式循環(huán)系統(tǒng)，運(yùn)行壓力低（2.5MPa），溫度要求較低（500℃左右），自動(dòng)化程度高，能耗低，參與反應(yīng)的硅料表面積大、生產(chǎn)效率高，原材料利用率高。

據(jù)介紹，該工程以爭創(chuàng)中國有色金屬工業(yè)優(yōu)質(zhì)工程為質(zhì)量目標(biāo)。工程質(zhì)量均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，觀感質(zhì)量良好，并從環(huán)保、安全、高效以及人性化等理念出發(fā)，積極創(chuàng)新、推廣使用新技術(shù)、新材料和新工藝。本工程應(yīng)用的建筑十大新技術(shù)有：鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)、鋼結(jié)構(gòu)虛擬預(yù)拼裝技術(shù)、鋼結(jié)構(gòu)防火防腐技術(shù)、基于BIM 的管線綜合技術(shù)、工業(yè)化成品支吊架技術(shù)、機(jī)電管線及設(shè)備工廠化預(yù)制技術(shù)、金屬風(fēng)管預(yù)制安裝施工技術(shù)等。

該工程竣工投入使用后，滿足使用功能要求并收獲良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

保障施工重點(diǎn)、難點(diǎn)質(zhì)量，助力國際領(lǐng)先工藝

據(jù)承建單位陜西建工安裝集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)介紹，陜西有色新材料項(xiàng)目硅烷20 區(qū)冷氫化工程的施工重點(diǎn)和難點(diǎn)不少，他們均積極采取相應(yīng)措施，努力確保施工質(zhì)量，助力國際領(lǐng)先工藝發(fā)揮最佳水平。

1.本工程鋼結(jié)構(gòu)工程量大，柱子高度不一，最高點(diǎn)達(dá)57 米，構(gòu)件繁多，且鋼結(jié)構(gòu)圖紙只給出了主體框架及節(jié)點(diǎn)圖，圖紙需要建模二次深化。項(xiàng)目部通過BIM 三維建模，對設(shè)計(jì)原圖進(jìn)行深化，模擬施工工藝，優(yōu)化施工順序，在BIM 模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)測實(shí)量，將鋼結(jié)構(gòu)從整體到每一顆螺栓均在模型中體現(xiàn)，優(yōu)化布設(shè)，經(jīng)設(shè)計(jì)院審核通過后實(shí)施，解決了施工細(xì)部節(jié)點(diǎn)處理、弧形管排布及鋼柱梁的復(fù)雜節(jié)點(diǎn)錨固、鋼柱梁就位等施工難題。

2.針對800H 鎳金合金管道對環(huán)境要求高、材質(zhì)特殊等特點(diǎn)，項(xiàng)目部成立“陜安工匠小組”，制定焊接工藝評定報(bào)告、采取“小電流多道焊”焊接工藝、編制焊接作業(yè)指導(dǎo)書，對焊接人員培訓(xùn)、考核。為保證焊接環(huán)境要求，現(xiàn)場搭建了800H 專用焊接工作室，保證了施焊環(huán)境溫度控制在15℃以上；焊接過程采用紅外線測溫槍確保層間溫度控制在170℃以下；焊接坡口角度調(diào)整為70°～75°，解決了焊口質(zhì)量問題，焊縫探傷一次合格率100%。

3.800H 鎳金合金管道材質(zhì)特殊，熱處理溫度為885℃，比常規(guī)材質(zhì)高200℃，為保證現(xiàn)場施焊焊口的熱處理質(zhì)量，每道焊縫根據(jù)尺寸、壁厚、部位選用適當(dāng)?shù)募訜崞蚣訜崂K。測溫采用點(diǎn)焊式熱電偶，并用自動(dòng)測溫儀記錄熱處理曲線。為保證測量精確將熱電偶點(diǎn)焊至焊縫，確保熱處理過程中恒溫溫度偏差不超過-10℃，且最高溫度不超過885℃。每道焊縫設(shè)置3 個(gè)熱電偶（120°夾角），均勻加熱（升溫速度控制在295℃/h 以下），3 個(gè)熱電偶溫度差不大于±5℃。管道外側(cè)用硅酸鋁保溫材料包裹，保溫厚度為150mm，管道內(nèi)部用硅酸鋁保溫棉封住，防止恒溫?cái)嚯姾螅瑹崃可⑹н^快造成焊縫出現(xiàn)裂紋（冷卻速度控制在250℃/h 以下），壓力試驗(yàn)一次通過。

4.R-CON 法蘭是一種全新的高壓自緊式法蘭連接方式，全部英國進(jìn)口，無備件，采購周期長達(dá)半年。本工程R-CON 法蘭規(guī)格最小的1/2 英寸，最大的12 英寸，安裝總量342 套。R-CON法蘭零部件多，施工技術(shù)不成熟。本工程R-CON 法蘭應(yīng)用于高溫高壓系統(tǒng)，法蘭密封性能將直接影響系統(tǒng)的運(yùn)行安全。項(xiàng)目部專門成立QC 小組并編制了《提高R-CON 法蘭安裝合格率》的QC 方案，使管道氣密性試驗(yàn)一次合格。

5.本工程焊接量達(dá)到3 萬吋口，為加大管道預(yù)制深度、確保施工工期、提高工程質(zhì)量，采用1+2 移動(dòng)式管道工作站集成化預(yù)制施工技術(shù)。1+2 移動(dòng)式管道工作站結(jié)合BIM 技術(shù)的應(yīng)用，將工藝管道施工的預(yù)制深度從20%～30%提升到50%～60%，減少了現(xiàn)場工作量，焊縫合格率大幅提升，外觀成型好，縮短安裝工期。本項(xiàng)目工藝管道現(xiàn)場集成化預(yù)制施工技術(shù)達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，焊縫探傷一次合格率達(dá)100%。

6.本工程鋼框架結(jié)構(gòu)，表面噴涂耐火涂料，為防止直接焊接支架，產(chǎn)生鋼構(gòu)件局部應(yīng)力和補(bǔ)刷涂料，采用成品支架夾接形式，安裝電氣橋架和管線。加快了施工進(jìn)度，為檢修維護(hù)拆裝提供方便。

7.冷氫化工程施工環(huán)境為爆炸危險(xiǎn)環(huán)境，工程電氣施工質(zhì)量，關(guān)乎廠區(qū)生產(chǎn)和作業(yè)人員安全。電氣、儀表配管采用Y 型隔爆密封盒進(jìn)行防爆區(qū)域隔爆密封。Y 型隔爆密封盒密封填料施工要求：完成后向電纜施加電纜外徑20倍的外力，持續(xù)6 小時(shí)，電纜位移量不得超過6 毫米。項(xiàng)目部采用可視化視頻文件對操作人員進(jìn)行技術(shù)交底，直觀有效，保證操作一次到位；專用的密封堵料灌具從水平和垂直兩個(gè)方向進(jìn)行灌入，保證堵料填充密實(shí)。

8.本工程設(shè)備數(shù)量多、體積大、單臺(tái)最大重量168T，配合鋼結(jié)構(gòu)框架施工，吊裝難度及成品保護(hù)難度大。施工單位以公司總工程師任技術(shù)總負(fù)責(zé)、高級技師工匠為主組成現(xiàn)場作業(yè)團(tuán)隊(duì)，編制專項(xiàng)運(yùn)輸、吊裝方案，電腦動(dòng)漫方案論證，制作吊裝吊具，現(xiàn)場配備650噸履帶吊、260 噸汽車吊等各類型運(yùn)輸、吊裝設(shè)備，確保了大型設(shè)備的轉(zhuǎn)運(yùn)、吊裝一次成功。

此外，在施工過程中，施工單位還編制了行業(yè)工藝標(biāo)準(zhǔn)3 個(gè)，編寫省級工法1 個(gè)，發(fā)布QC 成果1 個(gè)，該QC 成果分別獲得了陜西省建筑業(yè)協(xié)會(huì)頒發(fā)的2018年陜西省工程建設(shè)優(yōu)秀質(zhì)量管理小組一等獎(jiǎng)，以及中國施工企業(yè)管理協(xié)會(huì)頒發(fā)的2018年度工程建設(shè)優(yōu)秀質(zhì)量管理小組二等獎(jiǎng)。