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液氨钢瓶在渗氮热处理中的安全使用技术

文档作者: 宋春元        文档来源: 盐城工业职业技术学院
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更新时间: 2021年03月01日
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新材料与新技术化 工 设 计 通 讯 New Material and New Technology Chemical Engineering Design Communications ·30· 第42卷第9期 2016年9月 1 渗氮热处理原理与工艺流程 在机械制造行业,经常对机械零件或设备采用热处理工 艺来改善提高性能,热处理分为普通热处理和表面热处理, 渗氮热处理是表面热处理的一种,渗氮又称氮化,指使钢铁 工件表层内渗入氮原子的化学热处理工艺,其目的是提高零 件表面硬度、耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性。渗氮工艺是利 用氨气在加热时分解出活性氮原子,被零件吸收后在其表面 形成氮化层,同时向心部扩散。 氨的分解反应原理如下: 2NH3——3H2+2[N] 渗氮通常利用专门设备或井式渗氮炉来进行。渗氮工艺 广泛应用于机械制造产品中的齿轮、凸轮、曲轴、工具、冷 作模具、热作模具等表面处理。 工艺流程:渗氮前的零件表面清洗置于渗氮炉中,渗氮炉 加热至150℃以前经氮气置换炉中空气,钢瓶中液氨经减压阀 汽化到氨缓冲罐经管道输送到渗氮炉中,渗氮是其它合金元 素与初生态的氮接触而进行(初生态氮的产生,由氨气与加 热中的零件接触时零件本身成为触媒而促进氨的分解),一般 采用15% ~ 30%的氨分解率,并按渗氮所需厚度保持4 ~ 10h, 处理温度保持在520℃左右,渗氮完成后冷却。流程见图1。 􂎆􂇼􄩶􂫊 􂇼􃓧􀞆􃔤 􂏫􂈂􂙝 图1 渗氮热处理工艺流程 2 氨的理化性质 常温常压下为无色气体,有强烈的刺激性气味。20℃、 891kPa 下即可液化,并放出大量的热。液氨在温度变化时, 体积变化的系数很大。溶于水、乙醇和乙醚。分子量为17.03, 熔点-77.7℃,沸点-33.5℃,气体密度0.770 8g/L,相对蒸气 密度(空气= 1)0.59,相对密度(水= 1)0.7(-33℃),临 界压力11.40MPa,临界温度132.5℃,饱和蒸气压1 013kPa (26℃),爆炸极限15% ~ 30.2%(体积比),自燃温度630℃, 最大爆炸压力0.580MPa。 急性毒性:LD50 :350 mg/kg( 大鼠经口),LC50 : 1 390mg/m3,4h(大鼠吸入),急性氨中毒引起眼和呼吸道刺 激症状,支气管炎或支气管周围炎,肺炎,重度中毒者可发 生中毒性肺水肿。高浓度氨可引起反射性呼吸和心搏停止。 可致眼和皮肤灼伤。PC-TWA(时间加权平均容许浓度)(mg/ m3):20 ;PC-STEL( 短时间接触容许浓度)(mg/m3):30。 极易燃,能与空气形成爆炸性混合物,遇明火、高热引起燃 烧爆炸。 3 氨的安全使用 3.1 液氨钢瓶区管理 液氨钢瓶储存:储存于阴凉、通风的专用库房。应在工 厂全年最小频率风向的上方位,远离火种、热源。库房温度 不宜超过30℃。与氧化剂、酸类、卤素、食用化学品分开存放, 切忌混储。储罐远离火种、热源。采用防爆型照明、通风设施。 禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储存区应备有泄漏 应急处理设备。储存超过10t 构成重大危险源,必须按照重大 危险源管理。 液氨钢瓶工作区:①液氨气瓶应放置在距渗氮处理车间 至少10m 以外的地方,并且通风良好。②注意防雷、防静电, 厂(车间)内的氨气储罐应按《建筑物防雷设计规范》(GB 50057)的规定设置防雷、防静电设施。③钢瓶四周和上方设 置雾状水喷淋设施,设置接受池接受氨水。④设置有毒气体 报警装置。 3.2 输送管道的选择 氨气输送管道应运用无缝钢管,不允许用塑料管道,塑 料管道易脆化泄漏,塑料管道产生静电的量超过金属管道的 8 倍,钢管法兰之间静电跨接,钢管静电接地,接地电阻不大 于10Ω,禁止用铜芯阀门。管道直径根据流量和流速按照以 下公式计算:Q=UA,A=0.785πd2,并且Ud ≤ 64。DN ≥ 50mm 时按照压力管道要求管理。 3.3 液氨缓冲罐安全 液氨缓冲罐应设置安全阀、压力表、温度计,并应装有 带压力、温度远传记录和报警功能的安全装置。液氨缓冲罐 压力高时需和设置的紧急切断钢瓶出口阀装置联锁,超压安 全阀起跳,氨气释放到盛水的接受罐进行吸收联锁。 液氨缓冲罐、压力管道安装、改造、维修使用、检验检 测及其监督检查等必须符合《特种设备安全法》、《压力容器 安全技术监察规程》等相关规定要求。 3.4 渗氮车间安全 渗氮车间渗氮炉上方1m 处应设置有毒气体报警探头,车 间电气照明、开关、排风装置应为防爆型电器。 3.5 有毒气体报警装置选用 在钢瓶区、管道阀门、渗氮炉上方安装有毒气体报警装置, 氨气既可燃又有毒,根据《石油化工可燃气体和有毒气体设计 规范》(GB50493—2009)要求,设置有毒气体报警装置。氨 气的PC-STEL(短时间接触容许浓度)为30mg/m3,可选用检 测范围:0~100×10-6 ;最大电流:30mA 输出信号:4~20mA 标准信号输出 连接电缆:两芯屏蔽电缆 工作温度:-10 ~ 60℃ 环境湿度:10%~95%RH(非冷凝)检测精度:±5% 零 漂 移: < 0.5%F.S./ 月;反应时间:<30s ;防爆等级:Ex d IIC T6 ; 防护等级:IP66 ;工作电源:24V。 3.6 氨泄漏防中毒处理 吸入应迅速脱离现场至空气新鲜处,保持呼吸道通畅。 摘 要:介绍了渗氮热处理原理与工艺流程,阐述了液氨的理化性质,指出了渗氮热处理过程中液氨钢瓶区管理、输送管 道的选择设计、液氨缓冲罐、渗氮车间、有毒气体报警装置选用、氨泄漏防中毒处理、消防安全等方面的安全要求。 关键词:渗氮热处理;液氨;安全技术 中图分类号:TG151  文献标志码:A  文章编号:1003–6490(2016)09–0030–02 Safe Use of Liquid Ammonia Cylinder in Nitriding Heat Treatment Song Chun-yuan Abstract :The principle and technological process of nitriding heat treatment are introduced.The physical and chemical properties of liquid ammonia are introduced.The management of liquid ammonia cylinder in the process of nitriding heat treatment,the choice of pipeline design,liquid ammonia buffer tank,nitriding workshop,Alarm device selection,ammonia leakage prevention of poisoning, fire safety and other aspects of safety requirements. Key words :nitriding heat treatment ;liquid ammonia ;safety technology 液氨钢瓶在渗氮热处理中的安全使用技术 宋春元 (盐城工业职业技术学院,江苏盐城 224005) 收稿日期:2016–08–29 作者简介: 宋春元(1967—),男,江苏盐城人,副教授,主要从事 化工教学工作。 万方数据 化 工 设 计 通 讯 新材料与新技术 Chemical Engineering Design Communications New Material and New Technology ·31· 第42卷第9期 2016年9月 如呼吸困难,则给氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。皮 肤接触应立即脱去污染的衣着,应用2% 硼酸液或大量清水彻 底冲洗。眼睛接触应立即提起眼睑,用大量流动清水或生理 盐水彻底冲洗至少15min。及时就医。 3.7 消防安全 消防人员必须穿全身防火防毒服,在上风向灭火。切断 气源。若不能切断气源,则不允许熄灭泄漏处的火焰。喷水 冷却容器,尽可能将容器从火场移至空旷处。灭火剂采用雾 状水、抗溶性泡沫、二氧化碳、砂土。 4 结束语 在渗氮处理中要注意危化品液氨的安全使用,严格按照液 氨安全操作规程作业,加强员工的安全意识,做好液氨安全“三 同时”管理,强化红线意识,和周边保持安全间距,保障人 民群众的生命安全。 参考文献 [1] GB50493—2009 石油化工可燃气体和有毒气体设计规范[S]. [2] GB50016—20014 建筑设计防火规范[S]. (上接第6页) (4)实现了风险转移 外部环境在某种程度上会对项目产生一些不确定影响。 尤其是原材料价格波动的风险均由总承包单位承担,但合同 总价不变,因此业主可将投资费用控制在初步设计范围内。 8.2 EPC总承包方式的缺点 EPC 方式在成本、工期、施工质量等方面都有其独特的 优势。但这种总承包形式也有不利之处。 (1)无法对设计和施工进行直接控制 业主把设计和施工交由一家公司完成,就难以对设计和 施工进行直接控制,因各专业分包单位是与总承包单位直接 签订的合同,与业主没有直接关系,导致业主管理分包单位 较困难。 (2)合同签订阶段存在难以明确的问题 因工程属改造项目,现场一些工程量无法逐一列出,只 能在合同中笼统进行描述,使合同在执行中导致人为因素 较多。 8.3 EPC总承包管理注意事项 (1)总承包工程的合同主要条款需明确 工程项目合同是否严谨,直接影响双方履行合同。选煤 厂改扩建工程总承包合同中的合同项目及费用大多是按照初 步设计概算列项的。在项目实施过程中,如果合同范围中定 义不够清晰,会出现一些在工程设计概算中没有包括的项目, 双方在该项目是否属于合同范围上往往争执不下。因此,业 主在招标前应明确主要条款,包括对计价规则的确定,改扩 建项目由于工期较长,还必须明确对材料价格的调差等。 (2)明确管理协调责任 应明确由哪方负责工程建设过程中的所有管理与协调,特 别是与各级政府及建设管理部门的协调,应包括总承包范围内 起重设备、压力容器、压力安全仪表、压力阀门等特种设备 准运证和政府施工备案、批准手续的办理和相关费用的支付; 包括总承包范围内防雷接地设施、消防设施的政府设计审查、 施工批准、专业测试、竣工验收手续证件的办理和相关费用 的支付等。 参考文献 [1] 胡德银. 我国工程项目管理和工程总承包发展现状与展望[J]. 中国 工程咨询,2003,(2):11-19. [2] 强健,曹伟新. 浅议以专业设计院为主体的EPC 总承包[J]. 建筑经 济,2011,(8):90-93. [3] 孟宪海,次仁顿珠,赵启.EPC 总承包模式与传统模式之比较[J]. 国际经济合作,2004,(11):50-51. [4] 张学利.EPC 总承包模式下的工程项目管理研究[D]. 西安:西安建 筑科技大学,2010. [5] 李小平,任慧.EPC 总承包工程质量控制[J]. 青海石油,2010,(3): 93-96. [6] 张永春. 建设工程总承包管理研究http ://www.doc88.com/ p-404269696067.html,2012,(6). [7] 王伍仁.EPC 工程总承包管理[ M ]. 北京:中国建筑工业出版社, 2008. [8] 薛宝辉. 谈EPC 总承包模式下施工阶段的成本控制[J]. 山西建筑, 2012,(3):263-265. [9] 李明明.EPC 工程项目管理模式的研究与应用[D]. 哈尔滨:哈尔滨 工业大学,2007. [10] 北京华宇工程有限公司. 中国神华神东煤炭分公司补连塔煤矿选 煤厂改扩建工程方案设计[S],2007. (上接第3页) 7 修复效果评价 高压锅炉给水泵泵盖机修复完成以后(图5),立即进 行了装配并投入使用。经过近一周运行,平衡腔压力均保持 0.36MPa,电流较修复前最多下降了12A(表5),达到设计时 水平,运行十分稳定,证明本次采取修复方法是成功的,达 到预期的目的。 表6 高压锅炉给水泵修复后主要工艺数据记录表 时间 (9.3) 泵驱 动端 /℃ 泵推 力端 /℃ 电机驱 动端/℃ 电机推 力端/℃ 电流 /A FC100/ [m3(标)· h-1] 平衡腔 压力/ MPa 入口 压力/ MPa 出口 压力/ MPa 1 :00 42 45 56 58 115 26 000 0.37 0.34 14 5 :00 42 45 56 58 115 26 000 0.36 0.37 14.1 9 :00 42 45 56 58 115 27 000 0.36 0.34 14 14 :00 42 45 56 58 115 25 500 0.36 0.35 13.9 17 :00 42 45 56 58 115 27 000 0.36 0.35 13.9 21 :00 42 45 56 58 115 27 000 0.36 0.35 14 22 :00 42 45 56 58 115 27 000 0.36 0.35 14 23 :00 42 45 56 58 113 27000 0.36 0.35 13.9 24 :00 42 45 56 58 114 27000 0.36 0.35 13.9 8 结束语 为了避免高压锅炉给水泵在装置运行过程中再次出现平 衡腔压力高,一方面在炉给水泵泵盖加工过程中应提高炉给 水泵泵盖内腔直径加工精度,在平衡套安装过程中严格控制 其安装间隙,提高密封面的加工精度以及减小偏心是保证O 形密封圈具有可靠的密封性和寿命的重要因素。同时避免平 衡套与泵盖间隙过大造成O 形密封圈压缩量不够无法完全密 封。另一方面应加强运行管理,特别在系统停运时,应保持 泵内水温,避免O 形密封圈由于温度的急剧降低而减小或完 全丧失回弹性能,延长O 形密封圈使用寿命。特别在运行一 段时间后长时间停运系统,应尽量更换O 形密封圈,或者选 择抗温差变化能力强的O 形密封圈 参考文献 [1] 董定元. 金属管焊接[M]. 北京:机械工业出版社,1997. [2] 沈松泉,黄振仁,顾竟成. 压力管道安全技术[M]. 南京:东南大 学出版社,2000. [3] 李亚江. 焊接材料的选用[M]. 北京:化学工业出版社,1990. 万方数据
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