干式气柜大修实践
2015/8/24 9:27:02 点击： 文章来源：www.jshhcc.com
三明钢铁公司( 简称三钢) 炼钢厂共有两座转炉煤气柜，均为5万m3干式气柜。它由侧板、支柱、柜顶、底板、活塞、T 挡板、皮膜、活塞调平装置等部件组成。侧板与活塞之间的密封是特制的皮膜构成的卷帘结构。在活塞的外侧与侧板之间设置 T 挡板。整个活塞密封分为两段，外皮膜的内端与 T 挡板下部钢板外缘连接，外端与侧板连接; 内皮膜外端与 T 挡板的下部钢板的内边缘连接，内端与活塞的外边缘连接，连接处均用扁钢作压条螺栓紧固皮膜。调平装置由配重块、平衡重锤、钢丝绳、固定导向轮组成。气柜结构见图 1。
煤气由气柜侧板底部煤气入口管进入气柜，在煤气压力作用下，使活塞带着内膜上升，在上升至 T 形挡板上部的极限压力位置; 煤气继续进入柜内，使 T 形挡板带着外膜上升( 包括活塞系统) ，直至最大容积。气柜的整体密封主要依靠活塞、内侧橡胶密封膜、T 挡板、外侧橡胶密封膜、侧板和底板组成。保证气柜的密封至关重要，不仅关乎正常的安全生产，而且确保着负能炼钢能否实现。
2 问题的出现
三钢二炼钢5万m3干式气柜于2002年12月建成投用，经过长期的服役，特别是二炼钢 2 座 120t 转炉于2010年3月投产后，采用干法除尘相对于湿法除尘煤气温度提高 5℃ ～ 10℃，加速了皮膜等设备的老化。2010 年下半年气柜侧板约有 40 余处漏点，同时气柜基础四周能检测出煤气泄漏，于是在 2011 年 3 月进行一次防腐处理。防腐处理主要将气柜底部淤泥清理干净后，对气柜底板和侧板进行除锈后刷上一层环氧煤沥青漆，另外经检查发现皮膜的连接处出现鼓泡，底板局部出现凹坑式的腐蚀，对于底板腐蚀采用环氧树脂贴补。在此次防腐结束的 3 个月后，气柜基础周围又开始能检测到 40 ～50ppm 的煤气泄漏，同时局部出现渗水点。活塞上的四个固定式煤气探头检测到 200 ～300ppm 的煤气泄漏，进柜检查时不得不背空气呼吸器进行检查。气柜煤气泄漏如不尽早处理，将给安全生产带来极大的隐患。
3 原因分析
气柜经过防腐处理 3 个月后又出现煤气泄漏主要原因有: 一是底板是由数量较多的条形板焊接而成，焊缝数量多，若焊缝有漏点煤气穿越底板下的水泥层从气柜基础四周泄漏出来，而防腐虽然有进行抛丸除锈但对于焊缝细小的漏点无法发现; 二是底板和侧板刷防腐漆，虽能暂时将漏点堵住，但无法长时间维持; 三是气柜底板上出现凹坑式的腐蚀用环氧树脂贴补固化后，经过一段时间的高温接触使环氧树脂破坏造成泄漏; 四是皮膜连接处出现鼓泡及其它不好发现细小的泄漏点没有处理。
4 干式气柜大修
为彻底解决煤气柜泄漏煤气，且尽量减少煤气放散缩短工期，有针对性地提出检修方案。主要大修内容为:
1) 对煤气柜底板和侧板检漏后防腐;
2) 将原有破洞的柜壁割除，重新焊补新的钢板;
3) 煤气柜底板和侧板贴补不锈钢复合板;
4) 更换煤气柜内外皮膜;
5) 更换活塞与 T 挡板橡胶缓冲垫。
1) 对煤气柜底板和侧板检漏后防腐;
2) 将原有破洞的柜壁割除，重新焊补新的钢板;
3) 煤气柜底板和侧板贴补不锈钢复合板;
4) 更换煤气柜内外皮膜;
5) 更换活塞与 T 挡板橡胶缓冲垫。
4． 1 干式气柜大修前准备
4． 1． 1 加长活塞顶杆
因需对气柜底板和侧板防腐和贴补，活塞不能直接落地且在活塞下方施工作业，支撑活塞主要依靠活塞上的181 根顶杆。顶杆长度不一，最短的为 1． 4m，支撑起活塞后人在活塞与底板之间并不能直立行走，给施工作业带来极大的不便，为打破施工空间的限制，将顶杆在原来的基础上加长 600mm 保证足够的作业空间。为尽量减少煤气放散，顶杆搬入与搬出分两次进行。
顶杆与拱形底板接触为保证均匀受力，顶杆的末端并不是完全的平整有一定的弧度，在加长顶杆时，是从中间断开焊接上一段长 600mm 的短管后再接上原带有弧度的一端，这样既保证均匀受力又达到预期的目的。顶杆是置于活塞上的，加长后的顶杆会增加活塞的重量，会使柜内压力升高，有必要验证一下会对气柜运行造成多大的影响:可见气柜运行后只会给柜内增加 15． 24Pa 的压力，这是微不足道的，对气柜安全运行没有影响。
4． 1． 2 贴补板材质的选择
关于气柜底板和侧板的贴补板的材质的选择，有两个方案: 一是采用 Q235 普碳板: 二是采用不锈钢复合板。考虑到气柜的一塔煤气与底板和侧板直接接触，煤气中含有硫化氢等腐蚀性气体，若采用 Q235 普碳板易引起二次腐蚀。若采用不锈钢复合板，该种板厚 6mm，一面为普碳钢，一面为不锈钢材质，两面贴合而成，贴补时将不锈钢复合板的不锈钢面朝外与煤气接触，不易引起腐蚀。最终决定采用不锈钢复合板，根据图纸规定的尺寸提前预制好。
4． 2 干式气柜大修过程
为缩短工期，气柜防腐与底侧板贴补同时进行，防腐需要抛丸除锈有大量的扬尘，同时另外一部分人运送贴补钢板。为改善作业环境，气柜在一个开孔的基础上在其相对面再开一孔，同时在气柜内安放 6 台 JD11 －700 的轴流通风机，改善柜内空气流动，作业环境明显好转。
4． 2． 1 气柜检漏
气柜的检漏有两种方法: 一是真空检漏法; 二是着色渗漏法。对于数量较多的底板焊缝主要采用真空检漏法，焊缝检验时真空度应大于气柜储气压力的 1． 5 倍即4． 5kPa，事先焊缝上涂有肥皂水查看是否有气泡来判断是否有漏点存在。侧板焊缝的检漏采用着色探伤法。将溶有红色染料的渗透剂渗入焊缝及侧板表面，清洗后涂吸附剂，若有漏点等缺陷处会有彩色油液渗至表面，根据彩色斑点和条纹可以判断出具体的缺陷。着色探伤液由非离子表面活性剂、亲油性物质和染料等配制而成。
4． 2． 2 气柜防腐
煤气柜防腐质量好坏，影响到气柜的使用寿命。气柜清理干燥后，用角向磨光机对底板和侧板抛丸除锈。对于底板凹坑式的腐蚀点及侧板通过打磨发现的腐蚀漏点，用钢板进行贴补。底板和侧板的漏点处理完毕后，底板和侧板先刷一层 80μm 的底漆，干燥后在刷上一层 80μm 的HL52 － 3 环氧沥青漆，该类型的环氧沥青漆具有良好的防锈功能，它是由两组成份混合而成。
4． 2． 3 侧板和底板贴补
根据情况，侧板从底到高约2m 处最易出现腐蚀破洞，所以对侧板2m 的高度进行贴补。侧板内径与拱形底板内径之间区域因距离气柜基础四周最近，若出现腐蚀漏点从气柜基础四周极易检测到煤气，所以底板贴补侧板内径与拱形底板内径之间区域约宽 1． 5m。底板贴补区域图如图 2。
底板和侧板贴补时，因支撑 T 型挡板的支架产生干涉。需将支架槽钢割除一部分，但需要注意的是及时垫入三角铁支撑避免支架倾斜导致投用后活塞不平衡。
底板和侧板贴补关键在于焊接，优良的焊缝质量是确保煤气柜密闭性和安全运行的重要因素。着力控制焊接变形，合理地选择焊缝的尺寸和形式，合理地安排焊缝的位置，采用线能量较低的手工电弧焊接法。焊接效果如图 3。
4． 2． 4 皮膜更换
1) 皮膜更换前准备工作
( 1) 防腐和底板侧板贴补完成后，将气柜检修进口封闭。慢慢顶升气柜，抽出支撑活塞的顶杆。抽完顶杆后，打开柜前放散阀使活塞落地。
( 2) 拆除旧皮膜，将固定皮膜的压条螺栓松开，皮膜成块割下铺设于气柜活塞上，这样做主要目的是可避免新膜安装拖拽时被精锐的顶杆所划伤。
( 3) 由于气柜底板是拱形的，为将装皮膜的箱体运至接近气柜中心处，需搭建铺设运输皮膜的过桥。
( 4) 自上而下对气柜内部，活塞顶部进行全面检查，清理杂物，特别是与煤气接触的侧板、波纹板、钢结构表面光滑，清洁无毛刺。对活塞上的精锐物如煤气报警器固定角钢棱角处、T 挡板 A 字型角钢处等用破布包裹，检查皮膜上下固定连接处的压条等是否清理等。
( 5) 将新皮膜包装箱通过过桥拉入柜内。
( 1) 防腐和底板侧板贴补完成后，将气柜检修进口封闭。慢慢顶升气柜，抽出支撑活塞的顶杆。抽完顶杆后，打开柜前放散阀使活塞落地。
( 2) 拆除旧皮膜，将固定皮膜的压条螺栓松开，皮膜成块割下铺设于气柜活塞上，这样做主要目的是可避免新膜安装拖拽时被精锐的顶杆所划伤。
( 3) 由于气柜底板是拱形的，为将装皮膜的箱体运至接近气柜中心处，需搭建铺设运输皮膜的过桥。
( 4) 自上而下对气柜内部，活塞顶部进行全面检查，清理杂物，特别是与煤气接触的侧板、波纹板、钢结构表面光滑，清洁无毛刺。对活塞上的精锐物如煤气报警器固定角钢棱角处、T 挡板 A 字型角钢处等用破布包裹，检查皮膜上下固定连接处的压条等是否清理等。
( 5) 将新皮膜包装箱通过过桥拉入柜内。
2) 皮膜的吊装
( 1) 利用气柜顶部 24 个检修孔安装固定吊装皮膜卷扬，统一指挥 24 部卷扬动作。
( 2) 开箱后用人工方法在活塞上逐步展开，露出所有24 个吊点，按顺序安装吊装夹具。
( 3) 皮膜起吊就位后上下螺栓和皮膜的编号要对应，不得错位。
( 4) 皮膜应整体起吊，确保 24 个吊点受力均匀一致，上升速度同步，形成自然状态下的圆筒形，避免应力集中撕裂。皮膜在展开贴向柜壁时，应注意不被尖锐物划伤。
( 5) 安装就位后再次检查，确保上下皮膜不发生皱摺。
( 6) 固定皮膜先固定上端，在锁皮膜前应检查密封面是否平整将原生胶刮除，在贴新生胶时检查均匀厚薄程度。
( 7) 皮膜固定两压条之间存在缝隙，我们采用平垫圈加弹簧垫圈固定使两压条能完全压紧受力均匀。
( 1) 利用气柜顶部 24 个检修孔安装固定吊装皮膜卷扬，统一指挥 24 部卷扬动作。
( 2) 开箱后用人工方法在活塞上逐步展开，露出所有24 个吊点，按顺序安装吊装夹具。
( 3) 皮膜起吊就位后上下螺栓和皮膜的编号要对应，不得错位。
( 4) 皮膜应整体起吊，确保 24 个吊点受力均匀一致，上升速度同步，形成自然状态下的圆筒形，避免应力集中撕裂。皮膜在展开贴向柜壁时，应注意不被尖锐物划伤。
( 5) 安装就位后再次检查，确保上下皮膜不发生皱摺。
( 6) 固定皮膜先固定上端，在锁皮膜前应检查密封面是否平整将原生胶刮除，在贴新生胶时检查均匀厚薄程度。
( 7) 皮膜固定两压条之间存在缝隙，我们采用平垫圈加弹簧垫圈固定使两压条能完全压紧受力均匀。
5 大修工程验收
5． 1 试漏
5． 1． 1 充气后用肥皂水试漏皮膜安装完毕会，往气柜充气用肥皂水检查内外密封膜上下固定端是否密封，发现漏点进一步锁紧固定端。另外还对支撑活塞顶杆插入孔法兰进行试漏，保证不留死角。
5． 1． 2 气柜气密性试验进行气柜整体气密性试验。先将进出气管水封封满水，柜体排水器无泄漏，再将气柜充气至柜容90%密闭，按容积测定法检验气柜的严密性。测定的容积用下式换算成标准容积。
需要注意的是以上数据是每天清晨太阳升起固定一时间测量一组数据，气柜柜容的变化采用在柜壁上标记的方法，气柜内空气的温度用贴在活塞上四个方向温度计的平均值做参考。原则上气密性试验需要进行 7 天，整体泄漏率不超过 2%，但我方为尽早使煤气柜投用，气密性试验进行 2 天，每天的泄漏率不超过 0． 285%判定为合格。
5． 1 试漏
5． 1． 1 充气后用肥皂水试漏皮膜安装完毕会，往气柜充气用肥皂水检查内外密封膜上下固定端是否密封，发现漏点进一步锁紧固定端。另外还对支撑活塞顶杆插入孔法兰进行试漏，保证不留死角。
5． 1． 2 气柜气密性试验进行气柜整体气密性试验。先将进出气管水封封满水，柜体排水器无泄漏，再将气柜充气至柜容90%密闭，按容积测定法检验气柜的严密性。测定的容积用下式换算成标准容积。
需要注意的是以上数据是每天清晨太阳升起固定一时间测量一组数据，气柜柜容的变化采用在柜壁上标记的方法，气柜内空气的温度用贴在活塞上四个方向温度计的平均值做参考。原则上气密性试验需要进行 7 天，整体泄漏率不超过 2%，但我方为尽早使煤气柜投用，气密性试验进行 2 天，每天的泄漏率不超过 0． 285%判定为合格。
5． 2 安装质量的检验
安装质量主要是测量活塞水平、T 挡板与柜体间距。活塞的水平偏差控制在 30mm 以内，T 挡板与柜体间距偏差最大不超过 120mm，活塞水平与 T 挡板间距在一塔、二塔位置分别测量均需满足要求。
5． 3 验收结果
具体验收数据如表 1。
6 结论与思考
1) 整个大修历时 25 天，于 2012 年 8 月 28 日投用。到目前为止气柜基础四周无检测到煤气存在，活塞上四个固定煤气报警探头 CO 值在10ppm 以下; 活塞水平、T 挡板与柜体间距最大偏差均在正常范围内。
2) 整个大修进程合理安排，在诸多细节上创新的做法，如加长顶杆、采用不锈钢复合板贴补、作业环境通风、真空法检漏、着色探伤、焊接质量控制等，保证了检修质量，缩短检修工期，节约成本取得良好的效果。
3) 固定皮膜不宜采用上下端同时固定。应先固定上端后固定下端，这样异物掉落在皮膜内易清理，同时使下固定螺栓孔对准不易出现偏差。
4) 在封闭气柜检修入口时，最后一块贴补板应在内侧进行焊接，保证焊接后不出现漏点。
5) 今后内膜与外膜应分箱包装，先安装外膜。在锁皮膜过程中工期尽量不要赶保证安装质量，同时施工方锁皮膜的工具、螺栓需打包避免落在柜内。
6) 气柜一塔位置柜体侧板与煤气直接接触，应整体打磨便于发现漏点。
7) 气柜投用两个月后，进柜检查发现皮膜固定端出现漏点。更换新皮膜一段时间，应对所有的固定端锁紧一遍，因经过一段时间运行，固定端螺栓会变松。
1) 整个大修历时 25 天，于 2012 年 8 月 28 日投用。到目前为止气柜基础四周无检测到煤气存在，活塞上四个固定煤气报警探头 CO 值在10ppm 以下; 活塞水平、T 挡板与柜体间距最大偏差均在正常范围内。
2) 整个大修进程合理安排，在诸多细节上创新的做法，如加长顶杆、采用不锈钢复合板贴补、作业环境通风、真空法检漏、着色探伤、焊接质量控制等，保证了检修质量，缩短检修工期，节约成本取得良好的效果。
3) 固定皮膜不宜采用上下端同时固定。应先固定上端后固定下端，这样异物掉落在皮膜内易清理，同时使下固定螺栓孔对准不易出现偏差。
4) 在封闭气柜检修入口时，最后一块贴补板应在内侧进行焊接，保证焊接后不出现漏点。
5) 今后内膜与外膜应分箱包装，先安装外膜。在锁皮膜过程中工期尽量不要赶保证安装质量，同时施工方锁皮膜的工具、螺栓需打包避免落在柜内。
6) 气柜一塔位置柜体侧板与煤气直接接触，应整体打磨便于发现漏点。
7) 气柜投用两个月后，进柜检查发现皮膜固定端出现漏点。更换新皮膜一段时间，应对所有的固定端锁紧一遍，因经过一段时间运行，固定端螺栓会变松。
