浮法玻璃生產線氫氣管道施工控制

房衛民，王曉龍

(中國建材國際工程集團有限公司，上海 200063)

浮法玻璃由于其平度好、無水波紋、透明度高等特點在玻璃市場中一直占有很大的份額，而錫槽是決定浮法玻璃質量的重要工段，錫槽內充滿了大量錫液，玻璃液由流槽流入后，在錫液表面完成拋光和拉薄，最后成型。錫槽內錫液的質量是決定浮法玻璃質量的一個重要指標，錫液在加熱環境下極易氧化，在錫槽中通入氮、氫混合氣可以顯著的降低錫液的氧化，氫氣由管道送至錫槽，嚴格執行管道施工控制，可以有效的保證生產安全。

1 氫氣的危險性

氫氣分子式：H2；分子量：2.01；相對密度：0.07(比空氣輕)；危規號21001；UN編號：1049；CAS號：133-74-0；燃燒熱：241 kJ/mol；引燃溫度：400 ℃；易燃、無色無臭氣體，其危險性如下：

1)氫氣的粘度低、滲透性和擴散性強，通過管道輸送極易泄漏和不易被人發覺。

2)氫氣的密度小，從管道泄漏后會在室內頂部聚集，遇到火源、熱源就會發生燃燒、爆炸。

3)氫氣的著火能極小，僅為0.019 MJ，當發生泄漏后，輕微的靜電火花都會引起火災、爆炸。

4)氫氣的爆炸極限在4.1%～74.1%，爆轟范圍在18%～59%，高溫和高壓環境下，其爆炸極限將進一步加寬。

5)氫氣的熱值高，著火后其火焰溫度高、火焰傳播速度快，會造成巨大的人員和財產損失。

由于氫氣存在較大的危險性，如何嚴格的做好管道施工控制尤為重要。

2 氫氣的管道施工

氫氣管道的施工分為材料進場檢驗、測量放線、管道脫脂和酸洗鈍化、管道就位、管道支座安裝、管道安裝、焊縫探傷、管道壓力試驗、管道氣密性試驗、管道清洗吹掃、管道防腐、管道試運行、竣工驗收。其管道施工流程如圖1所示。

2.1 材料進場檢驗

浮法玻璃生產線中的氫氣管道主要采用GB/T8163—2018中的Ⅱ系列無縫鋼管，管件采用GB/T12459—2017中的Ⅱ系列彎頭、三通、異徑管、管帽，采用對焊的方式，本體材料為20號碳鋼；法蘭采用HG/T20592—2009中的B系列帶頸平焊法蘭；緊固件采用35CrMo全螺紋螺柱、30CrMoII型六角螺母；閥門采用波紋管截止閥、球閥等。管道組成件必須具有制造廠的質量證明書，其質量等級不得低于國家現行標準的規定；管道組成件的材質、規格、型號、質量應符合設計文件的規定，并應按國家現行標準進行外觀檢驗，不合格者不得使用[1]，檢驗合格的材料應妥善保存，防止銹蝕。

2.2 管道脫脂和酸洗鈍化

管道安裝前要求完成脫脂和酸洗鈍化。

脫脂常用的方法包括有機溶劑脫脂和化學脫脂，可采用有機溶劑(C2H2CL2、C2HCL3、CCL4、C2H5OH等)、濃硝酸或堿液完成脫脂，脫脂劑的性能用途見表1，在使用濃硝酸、堿液、二氯乙烷、四氯化碳等有腐蝕性、有毒、易揮發、易燃燒、爆炸的脫脂劑時要注意防護。

表1 脫脂劑性能、用途表

管道的酸洗鈍化采用槽式酸洗法，使用20%硝酸 + 10%氫氟酸 + 70%水組成酸洗鈍化液，將管道進行預處理后，在酸洗鈍化液中浸泡，根據管道銹蝕程度確定浸泡時間，酸洗鈍化合格后，用清水將管道沖洗干凈，清除表面殘留的酸洗鈍化液，再用壓縮空氣吹干后妥善保管。

2.3 管道支座的安裝

氫氣管道、管架、設備的防雷按二類防雷設防，利用管道、管架和金屬設備外殼作接閃器，并與引下線、設備基礎、接地極連接為電氣通路[2]。管道支座參照動力設施國家標準圖集《室外熱力管道支座》(97R412)制作。氫氣管道托座采用弧形板托座，弧形板選用同管徑的無縫鋼管進行加工，管材的厚度要保證符合要求。碳鋼管道按照規格要求采用氣焊切割，切割后要求內徑與管道外徑一致。

2.4 管道安裝

管道的焊接采用氬弧焊打底、手工電弧焊接覆蓋的工藝。管道焊接前，要求嚴格去除管道表面的氧化膜、油脂、水分等贓物；焊接時管道保持平穩；根焊道采用氬弧焊打底工藝，兩面焊透，背面成型良好；每道焊口完成后，應去除表面飛濺物和熔渣。

2.5 焊縫探傷

管道焊接完成后，應對焊接接頭進行檢驗和檢查，管道的對接環縫、角焊縫、支管連接采用100%目視檢測，同時對管道的對接環縫采用15%的X射線照相檢測，X射線照相檢測的質量合格等級按照NB/T47013—2015的Ⅲ級合格，抽樣檢查時，固定焊和焊接接頭不得少于檢測數量的40%[3]。

2.6 管道壓力試驗、氣密性試驗

管道試運行前要求進行壓力試驗及氣密性試驗，前者的目的是對管道強度和密封性進行校核；后者的目的是檢測管道的嚴密性。采用無油、無水的壓縮空氣作為管道壓力試驗和氣密性試驗的介質，試驗前將施工方案、安全措施報相關安全部門，獲得同意后方可施工，在試驗區域外設置警戒線。

壓力試驗時，先升壓至規定壓力的10%后對所有的焊縫、法蘭、閥門等接點進行檢漏，如有泄漏，局部重新施工后再次試驗。當10%的壓力無泄漏后，再次升壓至規定壓力的50%，重新逐一檢查，如無問題每次升壓10%，全部焊縫、法蘭、閥門等接點合格后進行泄壓。

在壓力試驗結束后，對管道進行氣密性試驗，利用壓縮空氣對管道升壓至規定壓力后，穩壓24 h，不出現壓力降為合格。

3 氫氣管道施工規范

為了保證氫氣管道的使用安全，嚴格按照規范要求施工尤為重要，氫氣管道的施工規范主要包括《氫氣站設計規范》GB50177；《壓力管道規范工業管道》GB/T20801；《工業金屬管道設計規范》GB50316；《工業金屬管道施工規范》50235；《工業金屬管道施工質量驗收規范》GB50184等。《氫氣站設計規范》12.0.14條[4]：氫氣管道設計對管道施工及驗收的要求如下：

1)接觸氫氣的表面，應徹底去除毛刺、焊渣、鐵銹和污垢等，管道內壁的除銹應達到出現本色為止；2)碳鋼管的焊接，宜采用氫弧焊作底焊；不銹鋼管應采用氬弧焊；3)管道、閥門、管件等在安裝過程中及安裝后，應采用嚴格措施防止焊渣、鐵銹及可燃物等進入或遺留在管內；4)管道的試驗介質和試驗壓力，應符合表2的規定。

表2 氫氣管道的試驗介質和試驗壓力

試驗介質不應含油。以空氣或氮氣做強度試驗時，應制定安全措施。以空氣或氮氣做強度試驗時，應在達到試驗壓力后保壓5 min，以無變形、無泄漏為合格。以水做強度試驗時，應在試驗壓力下保持10 min，以無變形、無泄漏為合格。氣密性試驗達到規定試驗壓力后，保壓10 min，然后降至設計壓力，對焊縫及連接部位進行泄漏檢查，以無泄漏為合格。泄漏量試驗時間為24 h，泄漏率以平均每小時小于0.5%為合格。泄漏量試驗合格后，必須用不含油的空氣或氮氣，以不小于20 m/s的流速進行吹掃，直至出口無鐵銹、無塵土及其他臟物為合格。

《壓力管道規范工業管道》中GB/T20801.4、GB/T20801.5、GB/T20801.6，對氫氣管道中壓力管道部分的管道施工也做出了嚴格的要求，見表3。

表3 標準對氫氣管道中壓力管道施工的要求

《工業金屬管道設計規范》、《工業金屬管道施工規范》、《工業金屬管道施工質量驗收規范》中對非壓力管道部分的氫氣管道施工有詳細的要求，該文對此部分不詳細介紹。

4 結 論

為了確保生產線在后期的運行中安全、可靠，在工程施工中每一步都嚴格做好管道施工控制十分重要，其中管道脫脂和酸洗鈍化、焊縫探傷、管道壓力試驗、管道氣密性試驗等更是重中之重，按照圖紙及規范的要求進行施工是每一個項目經理應該嚴格遵守的底線。