碳鋼管道酸洗技術(shù)

PAGEPAGE6用檸檬酸循環(huán)酸洗液壓碳鋼管道技術(shù)1.前言20世紀(jì)50年代以后，工業(yè)生產(chǎn)向大型化、自動(dòng)化方向發(fā)展，液壓傳動(dòng)的應(yīng)用已經(jīng)遍及國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，成為機(jī)械行業(yè)中發(fā)展最快的技術(shù)之一。例如在攀鋼的三期建設(shè)中就廣泛地采用液壓傳動(dòng)，是因?yàn)樗幸幌盗械膬?yōu)點(diǎn)，如液壓操縱力小，在工作過程中能夠進(jìn)行較大范圍的無級調(diào)速，在往復(fù)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，可經(jīng)?？焖俣鵁o沖擊的變速及換向，容易獲得各種復(fù)雜的動(dòng)作，使機(jī)械自動(dòng)化程度大大提高。液壓傳動(dòng)設(shè)備的安裝，就是用管道把各液壓設(shè)備及閥類元件，按圖紙要求聯(lián)系起來并予以位置的固定。所以液壓系統(tǒng)設(shè)備安裝中除泵站設(shè)備外，大量的工作就是管道的安裝，在管道安裝過程中最重要的工作，就是管道的在線循環(huán)酸洗除銹工作，特別是碳鋼管道，因?yàn)殇P蝕比不銹鋼管道嚴(yán)重，并且稍微沾水就返銹，碳鋼管的除銹工序就比不銹鋼管復(fù)雜很多，但因材料價(jià)格比不銹鋼管便宜很多，所以在工程上有90%以上液壓系統(tǒng)都使用的是碳鋼無縫管，因此碳鋼管的除銹酸洗是整個(gè)液壓系統(tǒng)管道施工工藝中十分重要的環(huán)節(jié)，酸洗效果的優(yōu)劣是衡量管道質(zhì)量的主要標(biāo)志，它將直接關(guān)系到液壓系統(tǒng)的潔凈度，最終影響系統(tǒng)是否能正常運(yùn)行。酸洗工藝和配方在業(yè)內(nèi)有很多種類，各有優(yōu)缺點(diǎn)，綜合本單位長期以來使用的各種配方和工藝，這里介紹一種操作簡便、成本低、酸洗效果好的酸洗技術(shù)—檸檬酸酸洗技術(shù)，到目前為止此技術(shù)已成功運(yùn)用到冷軋廠2#鍍鋅機(jī)組、軌梁冷床及精整二期、冷軋2酸洗、軌梁型鋼精整二期及100m余熱淬火工程、煉鋼2#方坯新增RH真空等重大工程中液壓、潤滑系統(tǒng)中，共計(jì)施工了近50萬米碳鋼管道，取得了良好的酸洗效果和經(jīng)濟(jì)效益。2.工藝特點(diǎn)及適用領(lǐng)域?yàn)榱吮ＷC液壓配管的施工質(zhì)量，液壓管道在下料、制作、焊接之后，循環(huán)沖洗之前要進(jìn)行酸洗處理，這是一個(gè)至關(guān)重要的工序，因管道酸洗質(zhì)量的好壞將直接影響到整個(gè)液壓系統(tǒng)的施工質(zhì)量和施工進(jìn)度。以前在線酸洗液壓碳鋼管我公司一般都是使用的鹽酸，雖然鹽酸酸洗效果也好，但如不注意很容易發(fā)生質(zhì)量及安全事故，因?yàn)楸M管鹽酸對鐵的腐蝕速度較慢，但隨著鐵銹的溶解，越來越多的鐵會(huì)直接暴露在氫離子之下，鐵被溶解的速度也會(huì)逐漸加快。隨著鐵的溶解，鋼管的含碳量相對提高，鋼管變脆；反應(yīng)產(chǎn)生的氫會(huì)滲入管壁內(nèi)，產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象；另外鐵溶解過多，管壁變薄，耐壓性降低。隨著管道各種性能的降低，最終會(huì)影響正常使用和壽命，甚至發(fā)生過管道爆裂的事故，并且鹽酸對操作人員的傷害特別大，在操作上十分不方便，酸液的排放對周圍的環(huán)境影響很大。所以在施工時(shí)將理論知識與實(shí)踐反復(fù)進(jìn)行論證并在查閱大量資料后發(fā)現(xiàn)檸檬酸在水中的溶解度大，其水溶液是一種強(qiáng)有機(jī)酸，可以同鐵銹（FeO和Fe2O3）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，除去鐵銹。不容易造成過酸洗，在施工時(shí)對操作者的危害小，利于安全操作。所需的設(shè)備、器具簡單，而且又能保證酸洗除銹的質(zhì)量。所以在攀鋼冷軋廠2#鍍鋅機(jī)組工程液壓系統(tǒng)中我們開始用檸檬酸代替鹽酸酸洗碳鋼管，經(jīng)過長時(shí)間的實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)效果非常理想，并對管道下一道工序—油循環(huán)沖洗節(jié)約了大量時(shí)間，正常情況下油循環(huán)20小時(shí)內(nèi)系統(tǒng)清潔度就能達(dá)到NAS5級以上。該項(xiàng)新工藝技術(shù)的實(shí)施節(jié)約了大量的人力、物力、財(cái)力的投入、降低了施工難度并縮短了施工工期，其市場經(jīng)濟(jì)效益顯著，更重要的是打破了常規(guī)液壓、潤滑管道酸洗技術(shù)，為縮短施工工期打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和條件。實(shí)踐證明，該工藝技術(shù)先進(jìn)，安全適用，經(jīng)濟(jì)效益顯著，特別適用于工期短，液壓管道清潔度要求高的液壓系統(tǒng)。3.碳鋼管道循環(huán)酸洗的前提條件和要求3.1管道酸洗的方法及總要求碳鋼管道酸洗的目的是通過化學(xué)作用將管道、容器內(nèi)表面上的氧化物、銹和油污除掉，以獲得光澤的金屬表面，保證管道內(nèi)壁的清潔度，同時(shí)酸洗后的防銹處理也使得管壁底金屬得到保護(hù)，防止進(jìn)一步腐蝕，管道酸洗是管道施工的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。管道酸洗方法較多，目前施工現(xiàn)場所采用的酸洗方法有槽式酸洗和循環(huán)酸洗，循環(huán)酸洗又分線上酸洗和線外酸洗。循環(huán)酸洗法是將管道用軟管或活接頭聯(lián)接構(gòu)成回路，用酸泵將酸液打入管道內(nèi)進(jìn)行循環(huán)酸洗。它可以將安裝好的管道不拆下來，只要把液壓元件斷開用軟管連好即可進(jìn)行，這也就是所謂的線上循環(huán)酸洗。如將一些較短的管件或不宜在安裝位置上構(gòu)成回路的管子拆下，就地用軟管或接頭連接成回路進(jìn)行循環(huán)酸洗，這就稱作線外循環(huán)酸洗。對管道循環(huán)酸洗的總要求如下：（1）要有正確的配方，即酸洗的配方溶液要能夠充分通過化學(xué)作用清除管壁的氧化物，且又不能使管壁過度腐蝕和重新生銹。（2）要有合理的酸洗回路，確保管壁內(nèi)各部分都能徹底、均勻地酸洗干凈。（3）要有合理的工藝流程和嚴(yán)格的操作規(guī)程和配備專門的作業(yè)班組及時(shí)處理酸洗過程中發(fā)生的問題，確保酸洗工作的順利進(jìn)行。（4）酸洗中和后應(yīng)徹底將水份吹掃干凈，并及時(shí)用液壓油進(jìn)行沖洗，確保管內(nèi)各處均勻上油，并將酸洗時(shí)產(chǎn)生地管內(nèi)浮懸物全部沖洗掉。3.2循環(huán)酸洗設(shè)施和施工要求3.2.每套酸洗裝置酸洗時(shí)，需配備酸洗工作人員8-12人，組成酸洗回路的施工作業(yè)人員，方可保證系統(tǒng)能正常地連續(xù)不斷地酸洗，并保證使酸洗完畢的管道及時(shí)復(fù)位，及時(shí)開始油循環(huán)沖洗。3.2.循環(huán)酸洗場通常設(shè)在待酸洗的酸洗管路系統(tǒng)的地下油庫的頂上或油站附近，一般應(yīng)滿足如下條件：（1）不影響現(xiàn)場施工，萬一漏酸時(shí)不易損傷電器、機(jī)械等精密元件。（2）確保管路連接簡便，應(yīng)使循環(huán)酸洗用的膠管盡可能地短。（3）離水源、電源、氣源較近，各種污水排出方便。3.（1）對酸洗用水的要求酸洗時(shí)用水量較大，對水質(zhì)要求較高，通常使用自來水或工業(yè)用水。酸洗用水量隨被酸洗的系統(tǒng)回路不同而變化，通常應(yīng)保證：壓力P=0.5MPa流量100-200m3（2）對壓縮空氣要求壓縮空氣通常用在吹掃、干燥循環(huán)酸洗的管道，它要求壓縮空氣干燥、流量大、壓力足。如無集中輸送的壓縮空氣，每套酸洗裝置應(yīng)配備一臺(tái)空壓機(jī)和氣包?？諌簷C(jī)壓力≥0.7MPa，流量≥103/min,氣包體積≥3m3，方能滿足管道酸洗完后能及時(shí)將液壓管道內(nèi)的雜物及水份吹掃干凈。3.3循環(huán)酸洗回路的短接要求酸洗回路的短接是在整個(gè)酸洗過程中重要的一環(huán)，絕對要防止漏洗與酸液不能循環(huán)的現(xiàn)象發(fā)生，處理好“死點(diǎn)”。首先，要現(xiàn)場勘察整個(gè)液壓系統(tǒng)的管路布置情況，特別注意高點(diǎn)、低點(diǎn)、遠(yuǎn)點(diǎn)的情況，然后根據(jù)經(jīng)濟(jì)合理的原則將整個(gè)系統(tǒng)的管路劃分成若干個(gè)回路。酸洗回路連結(jié)所遵循的原則是低進(jìn)高出，其目的是使管內(nèi)處處充滿酸液，避免在管內(nèi)壁形成氣囊而未被酸洗。通常，主管P、T、L作一個(gè)回路，做一次性酸洗，這個(gè)回路是比較重要的，也是比較復(fù)雜的回路，尤其當(dāng)該系統(tǒng)比較龐大，閥臺(tái)（架）比較多的時(shí)候，增加了酸洗的難度，相對來說，P管更為重要。P管酸洗得好壞，直接影響到系統(tǒng)的沖洗與以后正常工作閥臺(tái)的無故障運(yùn)行，因?yàn)橐簤洪y的控制油來自于P管壓力油。值得一提的是，在考慮酸洗回路短接的同時(shí)，要考慮到該液壓系統(tǒng)的沖洗方案，是采用系統(tǒng)工作泵沖洗，還是采用獨(dú)立的沖洗裝置以及沖洗時(shí)是否帶入閥臺(tái)（伺服閥由沖洗板短接）等問題?；芈范探拥姆绞郊捌渌捎玫牟牧想S沖洗方案的不同而不同。若采用系統(tǒng)工作泵沖洗，而且沖洗時(shí)帶入閥臺(tái)的話，那么主管P、T、L在循環(huán)酸洗后，回路短接處將原封不動(dòng)地進(jìn)入系統(tǒng)的主管沖洗，通常沖洗壓力在2-5Mpa，所以短接旁通之處所采用的旁通閥及閥蘭密封件必須耐壓5Mpa。這種沖洗方案與采用獨(dú)立沖洗裝置的沖洗方案相比，具有工期短，經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，在工程實(shí)踐中，值得推崇。同一管徑或者管徑變化比較小的管子放在同一個(gè)回路進(jìn)行酸洗，管徑較大的排在回路的前面，管徑較小的排在后面，一個(gè)酸洗回路是從酸洗箱開始，最終又在酸洗油箱結(jié)束，一個(gè)酸洗回路通常在100-300m范圍內(nèi)，在酸洗壓力不超過0.4MPa的情況下，可以使回路更長些，但細(xì)管連接不宜過長，影響酸洗效果。同時(shí)，細(xì)長鋼管會(huì)造成溫升過快，液溫過高，直接影響到酸洗鈍化的效果，尤其是鈍化溫度不能超過50℃小管徑（小于60mm）的液壓管道需單獨(dú)由軟管連接直接回油箱，以便于小管回液情況的檢查。在管徑大于60mm的回路中，高點(diǎn)須裝設(shè)排氣閥，若管徑特別大（大于219mm）的高點(diǎn)，因?yàn)槠渑艢饬刻貏e大，需單獨(dú)引軟管回酸洗箱內(nèi)看是否有液流，以檢驗(yàn)該高點(diǎn)處的管內(nèi)的空氣是否排盡且充滿酸。相對位置較低的點(diǎn)，須安裝排污閥，若氣源壓力較低（小于0.3MPa）,那么，直徑在42mm以上的管子低點(diǎn)都須加排污閥，以防殘留鈍化液。排氣閥與排污閥的設(shè)置一般在管道安裝時(shí)進(jìn)行，而液壓系統(tǒng)管路的設(shè)計(jì)往往忽略了排氣閥、排污閥的設(shè)置。所以在管道安裝時(shí)一旦忽略，那么會(huì)造成某些點(diǎn)的排污閥因?yàn)槭艿娇臻g的限制而很難補(bǔ)裝。補(bǔ)裝排氣閥或排污閥須采用磁力鉆以防鐵屑落入管內(nèi)。在臨時(shí)法蘭或臨時(shí)變徑法蘭的連結(jié)上，也要充分考慮到正式管道的排污與排氣，防止殘留鈍化液及氣囊的生成。但要注意的是臨時(shí)管線的安裝必須和正規(guī)管道一樣，應(yīng)采取壓弧焊打底，電焊焊接，不能馬虎。3.4酸洗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)管道在酸洗完后應(yīng)對被酸洗的管道進(jìn)行質(zhì)量檢查，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是：（1）管內(nèi)壁呈鐵灰白色，銹蝕油污全部除盡。管內(nèi)壁清潔度為Hf(相當(dāng)于Sa3)。（2）酸洗件不得出現(xiàn)過酸洗或欠酸洗的現(xiàn)象，管內(nèi)壁應(yīng)呈中性（過酸洗是指鋼材在酸洗液中浸泡時(shí)間長，金屬在酸的溶解下，使鋼材表面變粗，呈蜂窩麻面狀的現(xiàn)象；欠酸洗是指鋼材在酸洗液中浸泡時(shí)間稍短，或酸液濃度不夠，使鋼材在酸洗后仍有薄薄的銹或氧化鐵皮未除去，用手抹有黑灰，這種現(xiàn)象稱作欠酸洗）。（3）酸洗后的管道經(jīng)油循環(huán)沖洗，檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的清潔度的要求。3.5管道酸洗的一般規(guī)定（1）酸洗裝置的布置：它應(yīng)不影響現(xiàn)場各專業(yè)施工為前提，在萬一漏酸、水等情況下不易損壞設(shè)備、電器，便于敷設(shè)酸洗用的臨時(shí)膠管，又便于管道的就近搬運(yùn)，通風(fēng)良好、離水源、氣源、電源較近，排污方便等原則。（2）當(dāng)管道內(nèi)有明顯油斑時(shí)，酸洗前均應(yīng)將管道進(jìn)行必要的脫脂處理。（3）管道酸洗應(yīng)根據(jù)銹蝕程度，掌握酸液的濃度、溫度、時(shí)間，防止過酸洗。（4）酸液混合配制時(shí)，一定要先將水放入槽內(nèi)，然后再兌酸進(jìn)行配制，防止酸遇水引起爆炸。兌酸時(shí)要穿戴好膠皮防護(hù)用品，兌酸時(shí)應(yīng)緩慢。管子放入或取出酸槽，均不可直接用手去拿，應(yīng)用專用工具輕拿輕放，防止酸水傷人。（5）酸洗回路的臨時(shí)管線，必須和正式管路一樣采用氬弧焊打底，電焊焊接，不能有絲毫馬虎。（6）粗沖洗油應(yīng)和相應(yīng)的液壓潤滑系統(tǒng)的油相一致或者可以互換。4.檸檬酸酸洗工藝技術(shù)4.1檸檬酸酸洗化學(xué)分析檸檬酸（C6H8O7或H3C6H5O7），是一種透明結(jié)晶體，含一分子結(jié)晶水，其水溶液是一種強(qiáng)有機(jī)酸，可以同鐵銹（FeO和Fe2O34.1.1檸檬酸的水溶性檸檬酸在水中的溶解度大，其溶解度見下表：化學(xué)式結(jié)晶水?dāng)?shù)溫度℃010203040506080100H3C6H5OH2O96118146183H3C6H5O2162442783715264.1.2檸檬酸同鐵銹（FeO和Fe2O3）的化學(xué)反應(yīng)4.1.2.1檸檬酸水溶液的電離方程：H3C6H5O7H++H2C6H5O7H2C6H5O7-H++HC6H5O72-HC6H5O72-H++C6H5O37-4.1.2.2金屬陽離子Fe2+、Fe3+與陰離子HC6H5O72-、C6H5O37-發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在管道金屬表面形成一種保護(hù)膜。并且檸檬酸可以同氨水發(fā)生綜合反應(yīng)，生成檸檬酸氨，檸檬酸氨可以做防銹劑。從上述檸檬酸的化學(xué)成份可以得出，即滿足了上述3.1、3.4中的要求，并且也從理論上保證了檸檬酸是能夠代替鹽酸對碳鋼管進(jìn)行酸洗除銹的。4.2檸檬酸循環(huán)酸洗簡要工藝流程管路連接管路吹掃管路充水脫脂清水沖洗酸洗鈍化干燥壓縮空氣吹掃油循環(huán)干燥壓縮空氣吹掃4.3檸檬酸在線循環(huán)酸洗應(yīng)用實(shí)例攀鋼冷軋廠2#鍍鋅機(jī)組、軌梁冷床液壓系統(tǒng)及精整二期、軌梁100m余熱淬火工程、煉鋼2#方坯新增3#RH真空等工程均是攀鋼三期工程中的重點(diǎn)大型工程，單就液壓管道施工就達(dá)到近50萬米，管道規(guī)格達(dá)到80種之多，其中最大管徑為219mm，最小為8mm；材質(zhì)均為20號碳鋼無縫管。各種液壓泵站共記50余套，各種液壓閥臺(tái)80余臺(tái)。系統(tǒng)工作介質(zhì)為46#抗磨液壓油。在這些工程中所有液壓管道均采用了檸檬酸在線循環(huán)酸洗的施工技術(shù)。4.3.1檸檬酸：固態(tài)顆粒狀，純度大于99%。氫氧化鈉：固態(tài)顆粒狀，純度大于99%白貓洗滌劑：生活用品氨水：液態(tài)，純度25%亞硝酸鈉：固態(tài)顆粒狀，純度大于99%。水：生活用水4.3.24.3.2.1管道安裝、無損檢測合格后，將要參與酸洗的管道按照上述3.3（循環(huán)酸洗回路的短接要求）中的要求用臨時(shí)管道將它連接成一個(gè)封閉的酸洗回路，回路的長度都保證了每單根回路不超過300米，并且滿足所有酸洗管道的內(nèi)壁全部都4.3.2試漏：用生活水對循環(huán)管路進(jìn)行30分鐘的試漏，檢查循環(huán)管路有無漏點(diǎn)，如有及時(shí)處理后繼續(xù)試漏，直到合格為止。脫脂：在常溫下用白貓洗滌劑和氫氧化鈉溶液，對循環(huán)管路進(jìn)行脫脂。然后用生活水反復(fù)沖洗管路，直到管路中的溶液PH=7時(shí)排放脫脂液至專門指定的廢水溝。酸洗：用檸檬酸溶液對循環(huán)管路進(jìn)行酸洗，此時(shí)溶液的PH值應(yīng)控制在X-X之間，電加熱器加熱循環(huán)至70-80度，然后用氨水中和檸檬酸溶液，循環(huán)酸洗一定時(shí)間。（注意酸洗時(shí)要不時(shí)敲打循環(huán)管路，特別是拐角處，以保證酸洗質(zhì)量，酸洗后管道內(nèi)壁呈灰白色為合格）。中和：在酸洗溶液中加入氨水進(jìn)行中和，直到PH=X，然后循環(huán)酸洗XX分鐘。鈍化：中和后在中和液中加入氨水和亞硝酸鈉