李宝有
青岛特殊钢铁有限公司 山东青岛 266000
摘要：KDON-10000/10000型空分设备故障停车，在启动恢复过程冷箱内管道漏液导致全系统停车加温、扒砂，检修时发现主冷串漏，分析判断查出泄漏的具体原因，并提出相应的预防措施。
关键词：空分设备；管道；主冷；泄漏
前言
有一套KDON-10000/10000型空分设备，主要采用前端分子筛净化，增压透平膨胀，全低压精馏制氩，氧、氩内压缩工艺流程，下塔采用筛板塔，上塔及氩塔均采用规整填料塔板。
1故障经过
1．1管道泄漏
2007年10月22日20：20，KDON-10000/10000型空分设备在正常运行过程中，由于空压机故障致使全系统停车，空分冷箱内系统保冷静置等待开车。23：30空压机故障排除重新启动。23日3：20启动膨胀机后，突然发现保冷箱中部箱皮阀门有冷气外漏，将保冷箱皮冻裂多处，且有大量液体外流，经初步分析判断，液氮管道上液氮阀门V743前破裂，被迫紧急停车。进行全系统加温、扒砂。扒出珠光砂后，进入冷箱内检查发现V743阀前液氮管道断裂。
1．2主冷串漏
对液氮断裂管道进行处理，进行全系统检漏。充压过程中，发现中压系统压力不能维持且持续下降，而低压系统却持续上升。开始初步分析为中、低压连接节流阀关闭不严，存在内漏串气现象，派人进入冷箱内对V1、V2、V3、V4等四个节流阀进行检查、确认，排除了这几个阀门泄漏的可能性。最终归结到主冷存在中低压串漏现象。割开主冷上、下两个人孔封头进行检查，发现上层主冷板束单元底部东侧四个通道、西侧三个通道撕裂泄漏。将泄漏通道焊接封堵，通气检查无泄漏后，保冷箱装入珠光砂重新开车，11月5日18：00顺利出氧。
2故障分析
2．1 V743阀前管道焊缝断裂分析
V743阀门前后管道直径为25mm的液氮管道，正常运行时管道压力为0.5Mpa，造成管道断裂的原因分析如下。
2．1．1管道设置不合理
V743阀门在四楼平台南面板中间位置，阀前连接管道从冷箱北面板悬空架设到南面板V743阀上，长度6米左右，中间没有任何支撑和固定，致使管道长期承受珠光砂及液体向下的重量，累积产生形变。该空分设备先后进行过几次检修，每次在扒、装珠光砂过程中，管道均受到珠光砂的砸、压，管道水平部分中间部位已严重弯曲，为管道发生断裂埋下隐患。
2．1．焊缝缺陷造成应力集中，产生形变。
V743阀前有一道焊缝，断裂的位置顺着这道焊缝断开。在扒出珠光砂对这道断裂处进行仔细察看时，发现断面是明显的切面痕迹，焊缝未烧透。长时间的外力重压及管道颤动等原因造成该处焊缝应力集中而断裂。
2．2主冷串漏分析
2．2．１过程简述
发现V743管道漏液后，及时分析，果断处理，确定空分全系统加温。除主冷温度达到-40℃不再上升，空分装置内的其他温度测点在15℃以上。
10月24日早晨扒珠光砂，保冷箱顶部人孔打开，一层的扒砂口和人孔都打开，组织人员从底部扒砂。下午一点半左右，底部扒砂口有珠光砂大量喷涌而出，保冷箱塔顶的人孔也有冷气夹带珠光砂喷出，持续一分钟。由于事前安全教育到位，现场人员及时从撤退通道逃离现场，无人员伤亡。
2．2．2处理管道断裂后全系统试压检漏，分析并发现主冷串漏。
2．2．3原因分析
主冷上层的位置与V743阀门前的断裂处处于同一垂直线上，距离约两米。断裂处喷涌而出的液体，在该位置形成巨大的珠光砂液体球，将主冷上层底部单元东侧周围温度降到了-180～－190℃左右（只单纯谈泄漏液体的成分）。全系统加温后，主冷内的温度测点已升到-40℃。就是说，虽然全系统已经加温，但在主冷东侧的周围仍存在一个饱含液体的低温区域，西侧的温度上升到-40℃左右。这样就造成主冷板束单元温度不均，有约150℃的温差梯度。
根据铝的膨胀系数0.000023，在约两米的板束单元上，造成横向需有9mm的形变补偿。后来扒砂时出现的砂爆明显就是这些液体短时间内气化造成的。与此同时，主冷内各部分组件由于其所处位置及在急剧温度变化下的形变不同，导致了通道撕裂。
3.预防措施
（1）冷箱内的管道尤其是液体管道，特别是管径较细的，应做好管道的固定工作，只保证有适当的自由度便可。
（2）应定期检测冷箱内密封气压力，为不低于300Pa的正压。并做好人孔的密封工作及保冷箱外皮的防腐，防止湿气和水分进入，造成在箱内板结成冰，影响塔体和管道安全。
（3）保冷箱内应适当对管径较细的管道进行支撑、固定和保护，防止结块珠光砂砸伤管道。
（4）针对塔内管道漏液的情况，应适当静置一段时间，使其自然温升。随后对漏液区域的珠光砂进行缓慢加热，加温气量要少，防止急剧气化造成砂爆。
（5）有条件应该在保冷箱箱皮或内部多布置几个温度测点，以此作为保冷箱内某一特定敏感区域的温度指示。
（6）对空分塔设备的加温和冷却过程应缓慢，尽力去做到塔体和管道有均
（7）匀的温升或温降，避免相邻部分因温差过大造成材料的撕裂，破坏原有结构，造成设备损伤。
结束语：
针对保冷箱内液体泄漏的情况，在扒珠光砂时，应经常确认珠光砂顶层的位置，防止液体积聚的部位暴露，使其自然温升或引入外部气体加温使其缓慢温升，确保扒砂工作时的人员安全和设备安全。
论文作者:李宝有
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/27
标签：管道论文; 珠光论文; 箱内论文; 液体论文; 空分论文; 液氮论文; 温度论文; 《防护工程》2018年第10期论文;