大型空分設備因冷箱內管道泄漏無法繼續運行，必須停車進行扒砂處理，嚴重影響鋼鐵企業的正常生產。導致空分設備冷箱內管道泄漏的原因有很多種，下面結合3個實例，就空分設備冷箱內管道泄漏的原因及預防措施進行論述。

1. 空分設備冷箱內管道泄漏的實例

    1.1 2004年4月，南方某制氧廠10000m3/h空分設備投產3天后，下塔液空液位急劇下降，冷箱內壓力急劇上升，精餾工況無法正常進行，空分設備被迫停車加溫，進行扒砂處理。扒砂后發現液空進上塔調節閥V1前變徑處斷裂，導致大量液空泄漏。同年7月，南方另一制氧廠也在投產初期出現了類似的泄漏故障。

    1.2 2004年，安源鋼鐵股份有限公司制氧廠1#空分設備運行了近1個月，冷箱內密封氣壓力急劇上升，最高達到2.5kPa，冷箱下部氣體純度在設計范圍內，而冷箱上部氣體純度異常。后因主換熱器冷箱頂部安全閥噴出大量珠光砂而被迫停車。加溫扒砂后發現主冷氖、氦氣引出管根部開裂，大量氮氣噴出，氣流將污氮管表面噴成黑色；粗氬II塔靠近冷箱處的儀表管斷裂，使粗氬II塔的空氣進入冷箱。

    1.3 2008年8月，九江鋼鐵有限責任公司制氧廠（以下簡稱：九鋼制氧廠）老廠區運行了8年的1#空分設備，因冷箱內密封氣壓力高，冷箱中、下部氣體純度低于正常設計值，冷箱頂部結霜嚴重，精餾工礦無法正常進行，被迫車車加溫、檢修。扒砂后發現污氮氣出上塔安全閥三通底部存在多處嚴重泄漏，還有一部分儀表管根部斷裂。造成泄漏。已運行了5年的2#空分設備因冷箱基礎溫度低（-178℃），部分冷箱基礎通風孔結霜，冷箱底部氣體純度低于設計值；部分儀表管道堵塞，制氬系統無法建立正常工況。加溫后，在扒砂過程中發現冷箱中、下部有大量液體，并且在扒砂過程中發生了砂爆現象。扒砂完后，在檢漏過程中發現精氬進粗氬II塔回液管閥V757前有一漏點，大量精氬塔底部液氬進入冷箱內，造成冷箱內珠光砂積存大量液體，冷箱基礎溫度下降。

2. 空分設備冷箱內管道泄漏的原因分析

    2.1安裝質量不過關

    冷箱內大部分管道泄漏時安裝質量部過關，安裝過程控制不嚴造成的。由于安裝不到位面導致冷箱內管道，容器泄漏主要體現在5個方面：

    2.1.1 冷箱內管道配管不按規范進行施工，塔內施工隨意性大，未按照圖紙要求施工。九鋼制氧廠老廠區1#空分設備液氮進行上塔調節閥V3前管道的水平托架安裝隨意性就很大，托架被安裝在該水平管道的中間段，而且與水平管道間的預留位置太小，該管道末端的焊縫雖然沒被拉裂，但水平管道變形較大，影響了進上塔的液氮量。

    2.1.2 冷箱內管道管架、閥架的焊接質量不過關，管道管架、閥架的材料質量和數量不符合要求。冷箱內管道焊縫的質量可以通過拍片、試壓檢漏、裸冷檢漏等一系列手段進行監控，但冷箱內管道管架、閥架的焊接質量就完全靠現場人員進行檢查來保證。如果檢查人員的技術水平不夠或檢查不到位，產生的后果就很嚴重。如南方某制氧廠的10000m3/h空分設備，開車3天就停車檢修，主要因為塔內的管架大部分脫落。管架、閥架的材料幾乎都是用了DN40mm的不銹鋼管，而DN40mm以上的不修鋼管使用得很少；安裝質量存在問題，所有管架、閥架很少滿焊，大部分是點焊。

    2.1.3 管道在是施焊前不能借助機械和人力強行對準，這點在冷箱內管道安裝時需要特別注意。應盡量使管道自然對接，防止管道自身應力的產生。如管道在施焊前借助機械和人力強行對準，該處焊縫就很有可能在冷態下開裂，從而產生泄漏。

    2.1.4 冷箱內管道焊接時，焊接地線隨意搭在設備上，而焊槍在管道上引弧。如九鋼制氧廠2#空分設備V757閥前管道上的漏點，就是由于施工單位在冷箱內鋁管上隨意引弧產生的。

    2.1.5 施工完成后應將冷箱內的腳手架等全部清理掉，避免與塔內管道、容器相碰。如安源鋼鐵股份有限公司制氧廠1#空分設備 氬II塔靠近冷箱處儀表管斷裂，就是由于施工單位沒有將冷箱內腳手架全部清理掉，而儀表管道從粗氬II塔引至冷箱壁后，正好被一腳手架擋住，粗氬II塔在冷態下向下收縮，該儀表管道位置也隨之下降，被腳手架擋住后齊根拉斷。

    2.2 設計部合理，冷箱內安裝材料的使用有所欠缺

    冷箱內管道泄漏的原因除了安裝質量不過關外，還有一個原因是設計不合理，冷箱內使用的材料有所欠缺。例如南方某制氧廠1000m3/h空分設備V1閥前管道的設計就不合理。液空管道從液空液氮過冷器出來至V1閥前，管線的具體布置呈階梯形，并且沒有靠著冷箱布置，而是從冷箱中部穿過，無法設置托架。該段管線只在閥門前設有1個托架，并且該托架還沒有下支撐。因此，在冷態下該管線的冷縮力全部集中在該托架上，導致托架無法承受而斷裂，隨即冷縮力傳遞到V1閥前變徑處，導致變徑處的焊縫斷裂，大量液空向冷箱內泄漏。

    以前冷箱內的儀表管保護架采用DN30mm的角鋼，容易變形，對儀表管道非但起不到保護作用，反而會“拉著”儀表管一起運動，導致部分儀表管從根部斷裂，形成氣（液）體泄漏。現在16500m3/h空分設備儀表管保護架都已采用DN50mm的角鋼。安源鋼鐵股份有限公司制氧廠1#空分設備主冷氖、氨氣引出管道根部開裂，事后分析認為該管道的保護架基本沒有起到作用。因為該氖、氨氣管道從主冷中部引出，到冷箱壁的距離較遠，保護架長度大于3m，又因為該保護架采用DN30mm的角鋼，強度不夠，保護架從冷箱壁處斷裂，并“拉著”氖、氨氣管道向下運動，造成主冷氖、氨氣引出管道根部受力開裂，大量的中壓氮氣（液氮）噴出，冷箱內壓力上升，空分設備無法繼續生產，被迫停車扒砂檢修。

    合理設置管架是保證空分設備穩定運行的重要因素之一。如管道上管架布置得不合理，或垂直管道上的抱箍將管道“抱死”，沒有給管道留出足夠的應力收縮空間，會造成管道變形甚至被拉裂。

    2.3 頻繁的應力收縮

    大型空分設備開停車或加溫過于頻繁，也會對管道造成很大的疲勞損害。一般來說，空分設備開車時，容器和管道的溫降每小時不允許超過300C，就是出于對冷箱內管道應力收縮的考慮。

3. 預防措施

    空分設備冷箱內管道泄漏，在很大程度上由安裝質量引起，因此為保證安裝質量應采取以下預防措施：

    3.1 熟悉設備圖紙（包括工程設計單位的設計圖和建設單位的施工圖）和安裝技術要求，為及時發現問題做好技術儲備。

    3.2 督促施工單位提高安裝質量，不符合要求的地方必須進行整改。

    3.3 空分設備平時的開、停車一定要嚴格按操作規程進行，對閥門的操作幅度不能過大，避免溫度和壓力劇烈變化，進而損壞空分設備。

4. 結束語

    空分設備冷箱內管道的泄漏對安全生產影響很大，特別是鋼安裝好的空分設備就因泄漏而被迫扒砂檢修，將給鋼鐵氣體造成很大的經濟損失。因此，空分設備的安裝工作一定要得到各方面的高度重視，只有在安裝過程中對安裝質量加以嚴格控制，在平時嚴格按規程操作，才能實現空分設備長期安全、穩定運行。