制氧工程技术总结
（吴怀益 2005年6月）
从2002年9月至2005年6月，我先后参加监理了新钢1.6万、2万和萍钢3台1万制氧机安装工程。根据5台制氧的经验教训，特进行技术总结如下：
一、土建施工方面：土建工程监理应重点注意两个问题。
一是空分塔基础不论地质条件好坏，不论是否打桩，都要按国家规范要求进行预压，观测其沉降数据变化。符合标准后，方可中交给专业安装。否则，将可能留下隐患，造成日后塔体歪斜。预压分三次逐步加大荷载，每次预压时间为7天，每天测量一次，取得相关数据。最终荷载加至基础总承重量的1.5倍，下沉上浮不超过±10mm为合格。荷载采用钢锭或砂包等，码放要均匀、水平，重心不可偏斜，以免将基础压歪。基础验收时表面不应有裂纹等缺陷。砼体内不允许夹有木板、油毡等易燃物。表面平整度<5/1000，水平度<5/1000，全长不超过15mm，基础底板下面用膨胀水泥灌充实。萍钢1万空分塔总重量约900余吨，按1.5倍的荷载1350吨，沉浮未超过±10mm。空分塔完工后，经复测其垂直度未发生变化，情况良好。
2004年3月，我去常州铁本制氧编写监理规划和监理细则，当时空分塔已安装三分之二，但基础未进行预压。业主是个体户，不懂技术，只讲工期，不讲质量。一旦出了问题，我们将有口难辩。
二是空透、氧透、氮透3大机组高架平台基础，其地脚螺丝预留孔钢管安装垂直度尺寸要准确，一旦中心偏离或垂直度倾斜，处理难度很大。萍钢新区2＃氧压机高架基础是业主土建单位施工的，平台厚度1.8m，预留孔钢管ф100mm，地脚螺丝ф50mm。钢管安好后，因固定不牢，振捣时将钢管振斜，下部管口偏离中心30mm，对穿地脚螺丝不能垂直安装（见
图1）。后将下部钢管割掉，凿砼扩孔，费了很大劲，吃了很多苦，才
勉强使地脚螺丝垂直安装。如果当时将垂直的钢管上下固定好，就不会
吃这种苦头。
二、机械安装方面：制氧工程一般都设计有透平空压机、透平氧
压机和透平氮压机3大机组，布置在主厂房的高架平台基础上，是制氧工程的主要机械设备。
这些设备精度高，转速快、安装技术标准高，是安装单位主要施工任务之一。国外同类设备不仅质量好，且安装方便，运转稳定，一般都没有什么大的质量问题。如美国库柏公司和法国阿特拉斯的空压机、美国英格索兰的氮压机等，都深受建设单位和安装单位的欢迎。特别是英格索兰氮压机，就像傻瓜照相机一样，体积小，产量高，安装技术简单，但售价普遍较高。
而国产的3大机组虽价格便宜，但质量问题较多，安装比较麻烦。如：萍钢新区的1
＃氧压机，在制造中出现低级错误。该机由两个气缸、
一台增速机、3块台板和一台电机组成（见图2）。由于
两缸共用一块台板，4个栽丝中有1个偏离中心14mm，
其对角线相差23mm。按此尺寸安装，电机将偏离设计
中心60mm。厂家派人来现场处理，其方法是打磨栽丝，
缩小直径，以此来消除14mm的偏差。对此，我们提出异议。一是缩小栽丝直径，削弱了栽丝的强度，设计上不允许；二是即使缩小1/3，也很难消除14mm的误差。鉴于在台板上另钻孔栽丝不现实，我们建议将缸体拉回厂里扩孔。厂家的同志不同意，提出处理基础来解决。对此，我们坚决反对。第一，中心线是设计院给的，未经设计同意，任何单位无权改变；第二，基础中心尺寸符合设计要求，土建单位无任何过错；第三，在1.8m厚的基础上处理预留孔，工程量大，难度大，给土建单位造成很大经济损失，与理不公。因此，我们在高层例会上提出，此氧压机属不合格产品，应返厂整修。我们的意见得到了业主的支持。后将该机缸体拉回厂里扩孔，彻底解决了这一设备质量问题，即保证了安装质量，又公正地维护了土建单位的利益，受到各方赞扬。
三、管道安装方面：建制氧站，工程量最大的是管道安装任务。如果选址离炼钢车间较远，加上外部工艺管道，任务量就更大了。
一要严格审查施工队伍。2002年我们监理新钢1.6万制氧站，除站内管道外，外部输氧、氮、氩管道就长达4公里，3根管道全部安装在4m高的砼支架上。监理由炼钢监理部的结构工程师兼管。ф325mm的输氧管焊缝经10%拍片检查、气密性试验和强度试验，均符合规范要求，并通过了市技监局的确认，即将投入使用。人们怀着竣工的喜悦，纷纷收拾机具，准备搬师回朝。由于包工头与打工仔之间的分配矛盾，一打工仔为报复包工头，有意违
反标准，在球罐区氧气管道一焊缝内加塞一根电焊条，并举报到市技监局。技监局及时通报给新钢质监站，质监站通知我监理部追查此事。经新钢中心试验室拍片检查，证实确有此事。一时间，新钢上下一片哗然。当即召集千里之外的施工单位领导来新钢嗟商，包工头连夜组织亲信寻找举报人问罪，气氛非常紧张。我监理部一方面制止包工头报复举报人的违法行为；一方面与施工单位项目部研究整改方案。根据新钢的决定，球罐区氧气管道焊口边返工，边拍片检查。经过三天三夜的返工和检查，真正加塞焊条的只有一道口，施工单位损失十几万元。
我们的教训在于，一是对施工队伍审查不严，只审查了个人资格证，不知道是分包队伍；二是兼管监理因管事多，战线长，巡视检查不力。当然，今后对类似问题监理也很难发现。但有了这次教训，要警惕和防止类似事件的发生。
二要严格按规范标准监理。在质量问题上，对错误行为的怜悯，就是对监理工作的渎职，也是对国家规范的藐视。2004年，萍钢新区制氧站调压室，是管道和阀门最集中的地方，且房间狭窄，施工难度很大。氧气从车间和球罐出来后，经过调压室过滤器送往炼钢车间，如果压力过高，可放散降压（见图3）。过滤器前后都有调节阀门，法兰联接螺丝为ф30mm，
且离墙体距离只有30mm，搬螺丝只能用倒链拉。此
过滤器安装前未报验，未拆检，业主也未提供合格
证和使用说明书。由于工期紧，过滤器安好后，立
即进行吹扫并投入使用。按规范要求，过滤器在吹
扫前应将滤芯拉出，吹扫完后再装上；或不拉出，
吹扫完后，拆出滤芯清洗复位。当时，我们也曾想
要施工单位拆出清洗，但考虑到拆卸和复位是安装量的1.5倍，怜悯之心陡然而生，没有强求拆洗。投产半个月后的一天凌晨3点，过滤器突然着火燃烧，就像一把割枪，把整个过滤器和联接管道全部熔化，钢渣喷到墙壁和房顶，照明全部烧毁，氧压机被迫停机，球罐关闭，炼钢车间因断氧停产，场区非常吓人，好在没有伤人。事故发生后，业主果断取消了过滤器和放散装置这一不合理的设计，供氧管道直接通往炼钢车间。经过6个小时的抢修，恢复了生产。
在业主调查分析事故原因时，提出四点：一是对同类过滤器进行拆检后，发现产品制
造存在违规之处；二是设计上存在诸多问题；三是施工单位未拆洗（业主对未提供合格证和使用说明书，对施工单位为何不报验却只字未提）；四是监理单位检查监督不严。最后决定，对施工单位罚款1.5万元，对监理单位提出批评。
那么这次燃烧事故究竟是什么原因发生呢？一是产品滤芯网是螺丝联接而不是铆接，螺丝松动脱落的可能性存在；二是管道吹扫后，滤芯未拆洗，杂质在氧气的冲击下磨擦生火，引起爆炸燃烧的可能性也存在。但设备已烧成灰烬，一切都无从考证。如果滤芯进行了拆洗，第二个因素就可排除，我监理部和施工单位就没有任何责任。
教训是深刻的。今后，不论施工难度有多大，不论工期如何紧张，都必须按规范办事。规范标准是执法的准绳，任何人都得服从。
四、空分管道安装方面：制氧工程有两大核心项目，一是空分塔的管道安装；二是主厂房里的3大机组安装。特别是空分塔内的管道安装更为重要。周恩来总理在处理国内国际事务中，明确指出“外事无小事”。干制氧工程，我的体会是“内事无小事”。其原因是，塔内的事再小，哪怕是一点点小漏，因是隐蔽工程，不扒砂就无法处理，所以小事也是大事。而塔外的事，都是外露的，再大也好处理，无须先决条件。萍钢新区1#空分因两根仪表管泄漏造成扒砂就是一个典型事例。
空分塔，又称为冷箱。空气在冷箱内经过各种塔器的作用，将空气冷化成液体，液体在不同的高度，分离出氮、氧、氩不同比重的气体亦叫空分。冷箱内的铝合金管分为两大类：一类为液体管，一类为气体管。其规格近30余种，最大管径800mm左右，最小管径为18mm （一般为仪表和导压管）。根据制氧站规格的大小，箱内ф80mm以上的铝管仅固定焊口就有2000多个（固定焊口即在箱内对接时的焊缝，活动焊口为在棚内制作时的焊缝）。这30余种规格的铝管，分别联接在各种铝质塔、器上（如主冷塔、粗氩I、II塔、精氩塔、板翅换热器等等）。这些塔、器长期在-180℃低温下工作，其高度一般要冷缩150mm左右，与其联接的管道如果未按规定满足冷缩的补偿尺寸，或抱箍、管托设置位置不当，就有可能因塔、器冷缩把管道焊缝拉裂而泄漏（特别是仪表、导压管）。因此，对管道的抱箍、管托、卡箍的设置，松紧程度，距离等，都有严格的要求。由于冷箱三维空间布置如蛛网似的管网，有的抱箍、托架和卡箍的位置在图纸上无法表示，安装时，只能按既定原则，根据空间的实际情况灵活确定。
据全国制氧行业近年的情况反映，造成扒砂的原因，大多是仪表导压管拉裂泄露所致。萍钢新区1#空分扒砂也不例外（见图4）。
该空分与精氩II塔上塔联接的ф18mm的液体
导压管，因配管时未满足补偿尺寸，当塔体冷缩时，
焊缝被拉裂，管内含氧65%的液体泄露后，向冷箱
下部流动。与主塔联接的ф18mm的氖氮吹除管，因
无图可依，管托不当，且焊缝无保护措施，运行中
焊缝拉裂后，管内6公斤压力的气体直奔副冷箱安
全阀。当含氧液体与6公斤压力的气体汇合时，冷
箱内含氧量和压力都超标（正常含氧量为45%，实
际达到51%；正常压力为600KPa，即0.6公斤，实
际达到2000KPa，2公斤）。压力无处释放，只有冲开安全阀，珠光砂从中大量喷出，无法正常生产而被迫停机扒砂，造成重大直接和间接经济损失。在分清责任的基础上，业主对设计、施工、监理三方都给予了处罚。
这次事件后，三方都吸取了经验教训。2005年在新钢2万制氧工程中，设计单位改进了对管道和焊缝的保护措施；施工单位严格按标准和厂方代表的指令施工；我方配备了仪表监理工程师，按标准严格把关。由此可见，只有树立了“内事无小事”的思想，才能确保空分的质量，做到万无一失。从监理单位来讲，专业人员必须配齐，兼管不是好办法。新余制氧外部管道由结构工程师兼管，结果出了事。萍钢制氧仪表由电气工程师兼管，结果又出了事。
根据我参加5台制氧工程的体会，一个上万立方米的制氧站，如果包括土建，起码要配6人，即总监1人，土建1人，机械1人，管道1人，电气1人，仪表1人，缺一不可。如果外部工艺管道超过2公里，管道工程师必须配2人。希望公司领导能和我一样吸取教训，在人员配备上予以高度重视。
以上总结挂一漏十，不当之处，敬请专家指正。