| 化学循环清洗法 |
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作者：佚名 文章来源：本站原创 点击数： 更新时间：2006-5-5 17:35:06  |
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清洗技术在我国20世纪80年代得到了迅速发展。随着经济和科技的发展，清洗技术已逐步形成了化学清洗、物理清洗、消毒灭菌清洗等多种清洗方法。这些清洗方法不仅在工业领域得到了广泛应用，而且在航天工业领域也得到了一些应用，例如对液体运载火箭贮箱的清洗等。国内航天发射场供气系统油污染管路清洗也是一个突出的例子，其清洗的难度远大于一般工业设备的要求。本文就航天发射场供气系统清洗方案、清洗工艺流程及清洗结果做一简要概述。
1．清洗方案的确定
1．1方案选择
清洗方案选择应遵循如下原则：
(1)根据管路油污染的性质及污染的严重程度，选择清洗方法；
(2)清洗时不破坏管路和厂房建筑设施；
(3)根据管路分布、管路长度及管路的连续性，选择清洗的运作方式；
(4)经济实用、安全性高。
根据上述原则和供气管路安装的实际情况，选择化学清洗的方法和闭路循环在线清洗的运行方式，对油污染的供气管路进行清洗。
1．2清洗系统的建立
(1)被清洗管路的划分
因供气管路分布在发射场不同的建筑内，管线较长，不适合进行整体清洗。因此，将供气系统按分布区域划分成几个子系统，分别进行清洗，如将技术区外线、发射区外线等作为独立的子系统进行在线清洗。
(2)清洗设备组成
清洗设备主要由循环泵、清洗槽、流量调节阀和清洗连接管组成。
(3)循环系统构建
将清洗槽、循环泵、流量调节阀与被清洗管路通过连接管连成一个封闭的循环系统，如图l所示：
1．3清洗剂选择
供气管路的材质为不锈钢lCrl8Ni9Ti和2Crl3。根据管路材质、清洗质量及安全要求，清洗剂的选择主要遵循以下4个原则：
(1)清洗剂和管路材质相容；
(2)清洗剂能快速、有效、彻底地去除油污；
(3)清洗剂对人员无伤害；
(4)费用低。
在清洗前，对几种常用油污清洗剂的清洗效果分别作了试验比较。根据综合比较结果，选定效费比和安全性较好的高效除油剂和脱脂剂(LXXB-3)等清洗剂作为管路油污清洗剂。清洗剂的具体选用种类、配比浓度如表1所示。
表1清洗剂种类及配比浓度表
2．清洗工艺流程
2．1技术要求
(1)彻底除去管路中的油污及其它杂质，保证清洗后管路含油量达到指标要求；
(2)防止管路在清洗时被腐蚀破坏，清洗后管路的气密性应达到系统设计要求；
(3)保证清洗后管路内部干燥，使气体露点能达到系统设计要求。
2．2工艺流程
根据上述技术要求，制定如图2的清洗工艺流程:
(1)水冲洗及系统试压[page]
水冲洗和系统试压的目的，是为了除去系统中的积灰、细沙及表面疏松污垢，检查循环系统连接部位，特别是临时连接管的严密性和承压能力，防止清洗液泄漏对厂房内设施造成污染破坏。用循环泵将水打入循环系统进行冲洗和试压，检查连接处是否漏水。
(2)除油脱脂
这是决定清洗效果的关键步骤，目的是彻底除去管路内的各种油污。
采用的清洗剂有高效除油清洗剂、高效缓蚀剂、脱脂剂(LXXB-3)、金属离子抑制剂(LXXB-5)、特种材质保护剂(LXXB-9)、促进剂(LXXB-10)、稳定剂(LXXB-12)、表面活性剂等。其中，高效除油清洗剂和脱脂剂(LXXB-3)为除油的主要原料，呈强硫旺，与油污发生化学反应除去油污。促进剂(LXXB-10)、稳定剂(LXXB-12)和表面活性剂用于促进反应，提高去油效果。高效缓蚀剂、特种材质保护剂(LXXB-9)和金属离子抑制剂(LXXB-5)用于对管路的保护，避免管道的腐蚀。
清洗槽加满水后，先加入高效缓蚀剂配成水溶液，由泵打入系统并循环均匀后，加入上述除脱脂剂(LXXB-3)外的其他清洗剂，循环8h，加入脱脂剂(LXXB-3)，继续循环，约30min检测一次清洗液浓度和pH值。当清洗液浓度趋于平衡后，约15min检
测一次清洗液浓度和pH值，当清洗液浓度维持lh后不变，即结束除油脱脂。
除油删自过程为碱洗过程，pH值约为14。清洗时间根据各分系统管路长度及污染程度确定，一般在12h左右。为提高清洗效果，在清洗过程中，将清洗槽中的清洗液加温到60℃左右，并定期对循环系统进行排气，来防止气阻。
(3)水冲洗
水冲洗的目的是清除管路中的清洗残液及漂浮污垢，用大量水冲洗管路至水透明纯净，pH值约为7时结束水冲洗。
(4)漂洗
漂洗的目的是彻底除尽水冲洗过程中产生的浮锈。
采用高效缓蚀剂及浓度为0．5％左右的硅酸三钠作为漂洗剂，与系统内残留的金属离子结合去除浮锈。
向循环系统中加入漂洗剂配成水溶液，进行漂洗，同时一边向系统加水—删F放，每0．5h检测一次浓度及pH值，至pH值约为7时结束漂洗。漂洗时间一般为3h左右。
(5)钝化
钝化的目的是提高清洗后管路的耐腐蚀性。
由于除油脱脂、漂洗后管路内壁金属表面活性较高，同日拥1槭杂质在高速气流带动下对管路的冲击破坏了金属表面，如果不采取措施，管路长期和空气中的氧气、水分接触，表面会产生腐蚀，特别是接头处密封面更易被破坏，造成管路泄漏。因此碱洗结束后，需对管路内壁作钝化处理，提高管路的耐腐蚀性，防止管路的腐蚀和泄漏。不锈钢管路的钝化一般采用 20％-50％的硝酸作钝化液。这里采用30％浓度的硝酸，加入少量的高效缓蚀剂，在漂洗结束后将管路循环钝化3h左右。因酸溶液-VaS渗入油脂层，因此在钝化前，即在漂洗时必须除尽管路中的油污，否则会影响钝化的效果。
(6)水冲洗
目的是除去钝化后系统内残留的高浓度酸液。用大量水冲洗管路，至pH值约为7时止。
(7)中和冲洗
中和冲冼的目的是彻底除净水冲洗后管路接头等局部位置的残留稀硝酸溶液，避免对管路造成强腐蚀。
向清洗槽中加入中和剂即碳酸钠，配成水溶液，循环至系统内溶液pH值为3左右，继续循环lh后，一边向系绷口水循环一边排放，至排放口pH值约为7时结束。
(8)带压气体吹扫[page]
露点是衡量气体品质的一个重要指标。为保证管路用气体的露点达到使用要求，必须对管路进行带压气体吹扫，吹干净管路中的水分。对空气、氮气管路，用洁净空气吹扫；对高纯氮等特殊气体管路，用洁净氮气进行吹扫。
(9)管路恢复及气密性检查
吹扫合格后，将管路、阀门等设备恢复到清洗前的状态，对系统进行气密性试验。
3．清洗合格标准及检测方法
检验供气管路清洗质量的指标为管路内的含油量、露点和气密性3点。
检测露点的目的是检查清洗后管路中的水分是否吹扫干净，以使管路的含水量能满足气体露点要求，用露点仪进行露点检查即可。检测气密性的目的是检查清洗后管路是否被腐蚀，密封性是否受破坏，对管路进行保压密试即可。
管路清洗后其内部含油量是检验供气管路清洗质量的主要指标。考虑到发射场对供气系统的要求较高，结合实际清洗效果，将管路清洗的质量指标定为：高纯氮、高纯氧、氦气管及总装测试厂房、脐带塔等火箭平台用气管内壁含油量≤10mg／m2,空气及普通氮气管内壁含油量≤15mg／m2。此清洗标准要高于国家有关标准。
采用OCMA-220型油分浓度分析仪对清洗后管路内壁的含油量进行抽样检测。根据循环系统管路长度，从每个系统中随机抽2～6根样管进行含油量检测。用四氯化碳充分萃取样管中的油分，由分析仪检测萃取后四氯化碳中的含油量(分析仪指示值)，通过(1)式计算出管壁的含油量
c=(V×C1)／(π×d×l) (1)
式中C——含油量，mg／m2；
V——四氯化碳体积，mL；
C1——四氯化碳中含油量，mg／mL；
d——样管直径，m；
1——样管长度，m。
4．清洗结果及应用前景
根据航天部的标准，高纯气体系统的油含量体积分数≤0．3 X 10-6，普通气体系统的油含量体积分数≤0.45×10-6；高纯气体系统的颗粒直径≤20pm，压缩气系统的颗粒直径≤4／lm。为检测方便，将油含量体积分数换算成mg／m2，高纯气体的油含量≤10 mg／m2，普通气体的油含量≤15mg／m2。
对清洗后管路的含油量进行抽样检测化验，结果表明：高纯气体含油量平均为0.13mg／m2，普通气体含油量平均为O.15mg／m2；高纯气体的颗粒直径平均为3μm，压缩气的颗粒直径平均为lμm。露点合格，系统气密性良好，管路无腐蚀、无泄漏。用蘸酒精的白绸布拉擦管路内表面，白绸布干净无污迹。试验任务中抽样化验结果显示：实际气体含油量是指标要求的1／50～1／300，实际含尘量是指标要求的1／4～1／20，均远优于航天产品对气体品质的指标要求。
供气管路的清洗证明，清洗技术在航天工程领域具有十分重要的意义。如果我们能根据航天工程的实际情况，对清洗技术中的清洗方法、清洗剂的选用、清洗工艺流程及清洗设备，做进一步研究和探讨，清洗技术将在航天工程领域得到更大的推广应用。
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| 文章录入：wktl 责任编辑：wktl |
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