李海军，杨淼

（北京欧洛普过滤技术开发公司，北京100076）

碳钢管道在线酸洗油冲洗工艺改进

李海军，杨淼

（北京欧洛普过滤技术开发公司，北京100076）

通过改进我国液压润滑管道酸洗过程使用大量化工原料，造成废液处理成本巨大，容易导致环境污染，现使用新的酸洗工艺，大幅减少化学原料的使用，降低工作人员数量和成本，缩短了酸洗工艺周期，提高了管道酸洗钝化质量，加上增加二次油冲洗工序，对降低安装成本和提高污染控制水平效果极佳。

在线循环酸洗；二次油冲洗

0 前言

随着我国工业化的进程，冶金、化工、军工、石油、风电、电力等行业中采用大型液压润滑管道系统来满足生产需要，而且液压控制阀以比例伺服控制系统居多，油品清洁度等级要求为NAS5～7级，普通液压系统NAS8～9级；润滑系统为油膜润滑系统或者齿轮轴承润滑系统，清洁度等级要求在NAS8～12级；干油润滑管道清洁度要求NAS8～9级。

所以，管道内部酸洗钝化油冲洗的效果好坏直接影响后期油品运行效果，公司在沙钢、八钢、淮钢、武钢、济钢等钢铁生产线上百个液压润滑系统利用改进后的在线酸洗和油冲洗方法，取得显著效果。

1 管道酸洗

液压、润滑系统管道在配制完毕、冲洗之前必须进行酸洗。酸洗工艺实施之前，管路焊缝必须达到设计要求的探伤合格。酸洗的目的是除去管道内壁的铁锈、焊接产生的氧化皮。目前管道酸洗施工有槽式浸泡和在线循环酸洗2种。

（1）槽式酸洗存在的缺点：①装完毕后，需要二次拆除和二次安装，费工费时；②接量加大，管道容易造成二次污染；③道多次移动，容易变形；④路需要拆卸，接口增多，系统运行时容易造成漏点，维修量加大，导致停产维修时间加长；⑤道焊缝增多，油冲洗时间加长；⑥管件大量增加，工程费用相应增加。

（2）在线循环酸洗可以解决以上问题，但缺点是，底部容易积液和高处排气不畅造成的锈蚀。

根据液压润滑管道设计、施工工期和支管多紧等特点，建议采用在线循环酸洗方案，一次对系统整体酸洗，不留死角，在管路低点和高点各增加排污和排气点，消除潜伏问题，保证工期和质量。

1.1 循环酸洗法

在线循环酸洗是将被酸洗的管道构成回路，用专用酸泵将酸液泵入管道再流回酸液箱，进行的闭式循环酸洗。

（1）根据被酸洗的管道系统进行回路设计，要保证设计构成系统内没有盲点。一般将液压阀、液压泵、液压油马达、液压油缸、压力表、压力继电器短接，不参加酸洗。这样就需设计回路，用短管或耐酸软管沟通回路。设计选用酸洗泵、酸液箱、中和液箱和钝化液箱。

（2）设计制作酸液箱、中和液箱和钝化液箱。根据系统容积确定液箱若长远考虑重复使用，可采用耐酸不锈钢板制作。

（3）给循环酸泵、控制阀、酸洗箱配制管道连接，构成闭式回路系统。

（4）将要在线循环酸洗的管道系统按设计回路用短管连接。

（5）先用水试漏，确认循环酸洗系统没有泄漏。

（6）根据要求配制酸液、中和液、钝化液。

（7）启动酸泵进行循环酸洗，时间一般为4～6 h。

（8）然后再用中和液、钝化液进行循环。

（9）钝化后，管道排空钝化液，不可以使用水冲洗或接触酸性物质，避免返锈。

在线循环酸洗的工艺流程（图1）。

1.2 酸洗配液

碳钢管道

酸洗配比，表1。

1.3 中和

管道酸洗后，须立即将中和液充入管内中和管壁残留的酸液，以免残酸腐蚀管壁。中和液一般为浓度较低的碱性溶液。用氨水作中和液不会在管道中留下不溶固体，残余的氨液很容易挥发，因此对酸洗的质量非常有利，而且价格也经济。氨水用作中和剂时，其浓度以1%左右为宜，主要是控制pH值在10～12。

1.4 钝化

图1 在线循环酸洗工艺流程图

经中和后的管道表面仍然处于氧化状态，在残留水分或者酸洗现场带有酸雾或碱雾的空气的作用下，又会很快的生成浮锈，因此必须对中和后的管道立即进行钝化处理。

钝化处理是通过钝化液的作用使管道表面生成一层连续而致密的钝化膜，这层钝化膜具有较高的化学稳定性，从而阻碍了空气中氧对金属管道的作用。钝化剂有很多种类，如重铬酸钾（K2CrO4）、铬酸钾（KCrO4）、硝酸钠（NaNO3）、亚硝酸钠（NaNO2）等，但因钝化膜的形成和耐腐蚀性与基体金属组织之间有定向适应关系，因此对不同的金属应采用不同的钝化剂，目前在液压、润滑系统的碳素钢管道的钝化处理中应用较多、效果较好的钝化剂是亚硝酸钠。

亚硝酸钠与水配成钝化液时，浓度应视水中所含氯离子的多少而有所不同，水中氯离子含量高，亚硝酸钠的浓度也应稍高，一般亚硝酸钠的配比为0.3%～0.5%。

亚硝酸钠在弱碱中钝化效果弱，为此往往在钝化液中加入1%～3%的氨水，将钝化液的pH值调到8～10。

钝化后，管道表面将形成一层致密的银色或者钢灰色钝化膜，有良好的防锈功能。管道在钝化后还必须加以干燥，并应及时搬离酸洗场地，以免空气中的酸雾破坏管壁的钝化膜。

表1 碳钢管道酸洗配比

2 液压、润滑管道循环油冲洗

液压、润滑系统的管道经过酸洗钝化后，还必须进行循环油冲洗才能投入工作。循环冲洗就是采用工作油液或另外选定的低粘度冲洗油，用泵打入接成回路的管道内进行高速冲洗，以清除管内壁上各种固体污染物的施工工艺。它也是液压、润滑系统施工的关键工序之一。

2.1 循环冲洗方法

线内冲洗法是将管道在安装位置上连接成回路，利用液压、润滑系统回路充冲洗油液进行油冲洗。

管道酸洗完毕干燥后，使用外部油冲洗装置进行一次油冲洗，冲洗时不带入工作泵、系统工作油箱、蓄能器、阀台，加热冲洗油至40～50℃，分回路循环冲洗管路，并敲打焊缝，经所有回路冲洗油清洁度等级检验合格后，恢复系统进行二次冲洗。

二次油冲洗时短接液压缸、液压马达、用冲洗板代替比例阀，关闭蓄能器阀门，启动工作泵，升高压力，利用高压高速工作油冲刷管道内壁，达到二次清洁的效果。

2.2 冲洗回路设计

2.2.1 线外冲洗需要设计回路

可以根据管径设计，将管路联结成串联或并联。注意管径大小的排列，依流向从大至小排列。

2.2.2 线内冲洗只需局部设计回路

系统中的液压泵、阀台、蓄能器、比例阀等要短接。

冲洗时，先冲洗主干管。将出、回油主干管连接成回路，将支管断开或加盲板。

冲洗后，将出、回油干管恢复系统原样，再冲洗支管。将不参加冲洗的阀短接。若系统中的支管回路较多，可分多个回路进行冲洗。可采取通断阀的方式打开或关闭回路。

冲洗完毕，放尽冲洗油，更换成工作油。

2.3 冲洗油液和冲洗参数选定

2.3.1 冲洗油液

液压、润滑系统用油，除采用石油基油为工作介质外，还出于降低工作介质的成本以及在高温、明火环境下消除工作介质着火引起火灾的隐患，将采用与介质相容的专用管道冲洗油。

2.3.2 冲洗流速

循环冲洗时，冲洗油液的流速对冲洗效果有着极大的影响。流速高对粘附物有较大的冲刷力，而且还因冲洗液处于紊流状态易将杂物带出。为此循环冲洗应使流速高于紊流的临界流速。在管壁光滑的管道中，只要流体的雷诺数＞4000，就可以达到紊流冲洗要求，雷诺数的计算公式见式（1）。

式中V——临界流速，m/s

ν——冲洗油液的运动黏度，mm2/s

d——冲洗管径，mm

ρ——冲洗油液密度，0.85（相对于水为1.0）

2.3.3 冲洗泵

根据流速计算冲洗泵的流量，选用耐污染的齿轮泵或螺杆泵。

2.3.4 冲洗油箱

可利用系统油箱作为冲洗油箱。若自制冲洗油箱其容积计算按式（2）。

式中Q——冲洗油箱容积，L

Qz——冲洗泵的流量，L/min按照常规系统的工期和现场系统实际数量，一般需要1～2套冲洗泵装置来完成，管道冲洗油需要30～50桶，约6000～10 000 L，可以满足冲洗需要。

2.3.4 油冲洗操作过程

（1）根据现场具体情况设计并连接好冲洗回路。

（2）清洗冲洗液盛放油箱。

（3）向油箱加注冲洗液。

（4）关闭各支管阀门，启动油泵，在管路最高点排气，然后先冲洗主干管回路。

（5）将调节阀、可调节流阀的开度调整到最大，依次开闭回路进行冲洗。

（6）支管冲洗要不时启动换向阀，改变冲洗液流方向。

（7）冲洗一定时间后要检查过滤器，将过滤器芯清洗后，再进行冲洗。

（8）冲洗合格后，若采用工作油液作冲洗液，应进行油品过滤和检验，检验后若油品不合格应排净冲洗油液，更换新油；若采用非工作油液作冲洗油，应排尽再换工作油。

2.4 操作注意事项

（1）连接冲洗回路时，用作临时连接的钢管也需经过酸洗合格，临时连接用的软管要与冲洗液不发生化学反映，连接前要经过冲洗，确认软管内洁净再进行联结。

（2）清洗油箱时，不得使用棉布等纤维类编织物擦拭，清洗后的油箱应无肉眼可见的污染物。

（3）向油箱加注冲洗液时，应经过过滤，使用10 μm的合格滤芯。

（4）管路开始冲洗后，应对易积存空气的部位进行排气。

（5）洗过程中如采用交替升降冲洗油液温度的办法以加强冲洗效果时，则油温变化的速度越快越好，如变化缓慢，效果则不明显。

（6）如采用木锤或铜棒敲打震动管路，则敲打的部位主要应在管件和焊缝附近，敲打的力量不宜过重，以免损伤管道。（7）冲洗过程应当随时监视过滤器的污染情况，并及时清洗。（8）冲洗过程中若间断通入压缩空气或氮气加强冲洗效果，则压缩空气必须加以过滤，且压力应高于油压。

（9）有循环过滤的大型液压系统，冲洗时应将循环过滤回路一直投入工作。

（10）系统冲洗合格后，如要拆卸管接头，则要立即用干净的塑料布包扎封口，不得让任何污物进入管内，如需重新焊接，则该管道必须单独处理。

2.5 冲洗检验

2.5.1 清洁度检验方法

在现场，油样一般是直接在冲洗管路上抽取，当无法在冲洗管路上抽取时，亦可在油箱中取样。

检验方式分手动取样检验和在线颗粒计数器自动取样检测，条件允许建议使用在线清洁度检测，避免取样过程中的污染。

取样瓶及瓶盖必须清洁，使用过滤后石油醚来清洁。

亦可用冲洗现场检查取样盒在取样点上直接过滤100 mL油样，然后将冲洗现场检查所取油样使用100X显微镜进行悬浮物颗粒分析，根据阶段性取样检测情况，全部主管和支管合格后，决定是否停止冲洗。

最终的二次冲洗油品等级要按照业主要求送到有国家认证资质的检验部门进行取得油品清洁度合格等级后，方可停止冲洗，恢复系统。

3 管道系统压力试验

管道系统压力试验是液压、润滑系统安装工程的最后一道工序，用以考核系统管道的焊缝强度以及管道上连接部位的严密性。

一般，润滑管道压力低，便于做压力试验。但是液压管道工作工程过程是压力波动冲击的，静压试验就要注意方式了，按照我们经验，可以选择工作泵管路充满油品，再通过管路接口使用手动液压泵注入干净的液压油升压，达到要求的压力即可停止，方便简单，减少工作泵升压造成的油品泄漏风险。原则上，压力试验尽量在二次油冲洗之前做，不然治理焊缝或接头泄漏会造成一定污染。试验油品最好使用工作用油或相容的液体。

3.1 压力试验标准

3.1.1 试验压力（表2）

表2 试验压力统计情况

3.1.2 合格标准

当系统中的压力达到规定的试验压力后，保压10 min，然后降至工作压力，经全面检查，以所有焊缝和连接口无外漏，管道无永久变形为合格。

3.1.3 压力试验注意事项液压润滑系统压力试验时，应注意下列事项：

（1）压力试验应用工作介质作试验介质。

（2）工作油液加入油箱前，应将油箱彻底清洗干净，工作油液加入油箱时，应经过过滤，且注意不要加错油液。

（3）系统中的液压缸、液压马达、伺服阀、精密比例阀、压力继电器、压力传感器以及蓄能器等均不得参加压力试验。

（4）压力试验时，应使系统在较低的压力下排净管内空气。

（5）升高试验压力时，应当缓慢进行，升压至试验压力后，不得用手锤敲击焊缝。

（6）当采用工作泵作试压泵时，工作泵的额定压力不应低于规定的试验压力。在试压过程中，特别是当压力超过系统工作压力时，每升高一级压力就应检查一次工作泵电机的负载电流，防止电机超载烧坏。

（7）当油箱没有液位监控装置时，在试压时应将液位监控装置投入工作，以防意外的油品泄漏事故。

（8）试压前应再次确认管道连接无误，并全面紧固一次。

（9）大型液压系统的压力试验宜分次进行，一般应先试泵站和主管道，再试阀架上各工作回路管道，这样即安全，又便于操作及检查。

（10）压力试验时应加强巡逻，发现问题应及时处理，处理故障应先卸去系统压力。

（11）试压时要备有良好的联络通信工具，周围3 m范围内不得明火作业和重噪音作业。

（12）为安全起见，可以使用外部手动加压泵升压，泄漏少，危险性小。

4 结论

经过公司多年实际操作过程验证，该酸洗油冲洗工艺，在满足设备管路系统内部处理需要的同时，节约大量化工原料成本，减少处理费用，降低环境污染机率，快速有效提高管路内部清洁度，对后期设备的维护维修有很大的好处，有一定的推广价值。

〔编辑 王永洲〕

TG315.5

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.02.11