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液氨鋼瓶在滲氮熱處理中的安全使用技術(shù)

文檔作者：宋春元文檔來源：鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月01日
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新材料與新技術(shù)化 工 設(shè) 計 通 訊
New Material and New Technology Chemical Engineering Design Communications
·30·
第42卷第9期
2016年9月
1 滲氮熱處理原理與工藝流程
在機械制造行業(yè)，經(jīng)常對機械零件或設(shè)備采用熱處理工
藝來改善提高性能，熱處理分為普通熱處理和表面熱處理，
滲氮熱處理是表面熱處理的一種，滲氮又稱氮化，指使鋼鐵
工件表層內(nèi)滲入氮原子的化學(xué)熱處理工藝，其目的是提高零
件表面硬度、耐磨性、疲勞強度和耐腐蝕性。滲氮工藝是利
用氨氣在加熱時分解出活性氮原子，被零件吸收后在其表面
形成氮化層，同時向心部擴散。
氨的分解反應(yīng)原理如下：
2NH3——3H2+2[N]
滲氮通常利用專門設(shè)備或井式滲氮爐來進行。滲氮工藝
廣泛應(yīng)用于機械制造產(chǎn)品中的齒輪、凸輪、曲軸、工具、冷
作模具、熱作模具等表面處理。
工藝流程：滲氮前的零件表面清洗置于滲氮爐中，滲氮爐
加熱至150℃以前經(jīng)氮氣置換爐中空氣，鋼瓶中液氨經(jīng)減壓閥
汽化到氨緩沖罐經(jīng)管道輸送到滲氮爐中，滲氮是其它合金元
素與初生態(tài)的氮接觸而進行（初生態(tài)氮的產(chǎn)生，由氨氣與加
熱中的零件接觸時零件本身成為觸媒而促進氨的分解），一般
采用15% ～ 30％的氨分解率，并按滲氮所需厚度保持4 ～ 10h，
處理溫度保持在520℃左右，滲氮完成后冷卻。流程見圖1。
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圖1 滲氮熱處理工藝流程
2 氨的理化性質(zhì)
常溫常壓下為無色氣體，有強烈的刺激性氣味。20℃、
891kPa 下即可液化，并放出大量的熱。液氨在溫度變化時，
體積變化的系數(shù)很大。溶于水、乙醇和乙醚。分子量為17.03，
熔點-77.7℃，沸點-33.5℃，氣體密度0.770 8g/L，相對蒸氣
密度（空氣＝ 1）0.59，相對密度（水＝ 1）0.7（-33℃），臨
界壓力11.40MPa，臨界溫度132.5℃，飽和蒸氣壓1 013kPa
（26℃），爆炸極限15% ～ 30.2%（體積比），自燃溫度630℃，
最大爆炸壓力0.580MPa。
急性毒性：LD50 ：350 mg/kg（ 大鼠經(jīng)口），LC50 ：
1 390mg/m3，4h（大鼠吸入），急性氨中毒引起眼和呼吸道刺
激癥狀，支氣管炎或支氣管周圍炎，肺炎，重度中毒者可發(fā)
生中毒性肺水腫。高濃度氨可引起反射性呼吸和心搏停止。
可致眼和皮膚灼傷。PC-TWA（時間加權(quán)平均容許濃度）（mg/
m3）：20 ；PC-STEL（ 短時間接觸容許濃度）（mg/m3）：30。
極易燃，能與空氣形成爆炸性混合物，遇明火、高熱引起燃
燒爆炸。
3 氨的安全使用
3.1 液氨鋼瓶區(qū)管理
液氨鋼瓶儲存：儲存于陰涼、通風的專用庫房。應(yīng)在工
廠全年最小頻率風向的上方位，遠離火種、熱源。庫房溫度
不宜超過30℃。與氧化劑、酸類、鹵素、食用化學(xué)品分開存放，
切忌混儲。儲罐遠離火種、熱源。采用防爆型照明、通風設(shè)施。
禁止使用易產(chǎn)生火花的機械設(shè)備和工具。儲存區(qū)應(yīng)備有泄漏
應(yīng)急處理設(shè)備。儲存超過10t 構(gòu)成重大危險源，必須按照重大
危險源管理。
液氨鋼瓶工作區(qū)：①液氨氣瓶應(yīng)放置在距滲氮處理車間
至少10m 以外的地方，并且通風良好。②注意防雷、防靜電，
廠（車間）內(nèi)的氨氣儲罐應(yīng)按《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB
50057）的規(guī)定設(shè)置防雷、防靜電設(shè)施。③鋼瓶四周和上方設(shè)
置霧狀水噴淋設(shè)施，設(shè)置接受池接受氨水。④設(shè)置有毒氣體
報警裝置。
3.2 輸送管道的選擇
氨氣輸送管道應(yīng)運用無縫鋼管，不允許用塑料管道，塑
料管道易脆化泄漏，塑料管道產(chǎn)生靜電的量超過金屬管道的
8 倍，鋼管法蘭之間靜電跨接，鋼管靜電接地，接地電阻不大
于10Ω，禁止用銅芯閥門。管道直徑根據(jù)流量和流速按照以
下公式計算：Q=UA，A=0.785πd2，并且Ud ≤ 64。DN ≥ 50mm
時按照壓力管道要求管理。
3.3 液氨緩沖罐安全
液氨緩沖罐應(yīng)設(shè)置安全閥、壓力表、溫度計，并應(yīng)裝有
帶壓力、溫度遠傳記錄和報警功能的安全裝置。液氨緩沖罐
壓力高時需和設(shè)置的緊急切斷鋼瓶出口閥裝置聯(lián)鎖，超壓安
全閥起跳，氨氣釋放到盛水的接受罐進行吸收聯(lián)鎖。
液氨緩沖罐、壓力管道安裝、改造、維修使用、檢驗檢
測及其監(jiān)督檢查等必須符合《特種設(shè)備安全法》、《壓力容器
安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》等相關(guān)規(guī)定要求。
3.4 滲氮車間安全
滲氮車間滲氮爐上方1m 處應(yīng)設(shè)置有毒氣體報警探頭，車
間電氣照明、開關(guān)、排風裝置應(yīng)為防爆型電器。
3.5 有毒氣體報警裝置選用
在鋼瓶區(qū)、管道閥門、滲氮爐上方安裝有毒氣體報警裝置，
氨氣既可燃又有毒，根據(jù)《石油化工可燃氣體和有毒氣體設(shè)計
規(guī)范》（GB50493—2009）要求，設(shè)置有毒氣體報警裝置。氨
氣的PC-STEL（短時間接觸容許濃度）為30mg/m3，可選用檢
測范圍：0~100×10-6 ；最大電流：30mA 輸出信號：4~20mA
標準信號輸出 連接電纜：兩芯屏蔽電纜 工作溫度：-10 ～ 60℃
環(huán)境濕度：10%~95%RH（非冷凝）檢測精度：±5% 零 漂 移：
＜ 0.5%F.S./ 月；反應(yīng)時間：<30s ；防爆等級：Ex d IIC T6 ；
防護等級：IP66 ；工作電源：24V。
3.6 氨泄漏防中毒處理
吸入應(yīng)迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處，保持呼吸道通暢。
摘　要：介紹了滲氮熱處理原理與工藝流程，闡述了液氨的理化性質(zhì)，指出了滲氮熱處理過程中液氨鋼瓶區(qū)管理、輸送管
道的選擇設(shè)計、液氨緩沖罐、滲氮車間、有毒氣體報警裝置選用、氨泄漏防中毒處理、消防安全等方面的安全要求。
關(guān)鍵詞：滲氮熱處理；液氨；安全技術(shù)
中圖分類號：TG151　　文獻標志碼：A　　文章編號：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
液氨鋼瓶在滲氮熱處理中的安全使用技術(shù)
宋春元
（鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇鹽城 224005）
收稿日期：2016–08–29
作者簡介： 宋春元（1967—），男，江蘇鹽城人，副教授，主要從事
化工教學(xué)工作。
萬方數(shù)據(jù)
化 工 設(shè) 計 通 訊 新材料與新技術(shù)
Chemical Engineering Design Communications New Material and New Technology
·31·
第42卷第9期
2016年9月
如呼吸困難，則給氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。皮
膚接觸應(yīng)立即脫去污染的衣著，應(yīng)用2% 硼酸液或大量清水徹
底沖洗。眼睛接觸應(yīng)立即提起眼瞼，用大量流動清水或生理
鹽水徹底沖洗至少15min。及時就醫(yī)。
3.7 消防安全
消防人員必須穿全身防火防毒服，在上風向滅火。切斷
氣源。若不能切斷氣源，則不允許熄滅泄漏處的火焰。噴水
冷卻容器，盡可能將容器從火場移至空曠處。滅火劑采用霧
狀水、抗溶性泡沫、二氧化碳、砂土。
4 結(jié)束語
在滲氮處理中要注意危化品液氨的安全使用，嚴格按照液
氨安全操作規(guī)程作業(yè)，加強員工的安全意識，做好液氨安全“三
同時”管理，強化紅線意識，和周邊保持安全間距，保障人
民群眾的生命安全。
參考文獻
[1] GB50493—2009 石油化工可燃氣體和有毒氣體設(shè)計規(guī)范[S].
[2] GB50016—20014 建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].
（上接第6頁）
（4）實現(xiàn)了風險轉(zhuǎn)移
外部環(huán)境在某種程度上會對項目產(chǎn)生一些不確定影響。
尤其是原材料價格波動的風險均由總承包單位承擔，但合同
總價不變，因此業(yè)主可將投資費用控制在初步設(shè)計范圍內(nèi)。
8.2 EPC總承包方式的缺點
EPC 方式在成本、工期、施工質(zhì)量等方面都有其獨特的
優(yōu)勢。但這種總承包形式也有不利之處。
（1）無法對設(shè)計和施工進行直接控制
業(yè)主把設(shè)計和施工交由一家公司完成，就難以對設(shè)計和
施工進行直接控制，因各專業(yè)分包單位是與總承包單位直接
簽訂的合同，與業(yè)主沒有直接關(guān)系，導(dǎo)致業(yè)主管理分包單位
較困難。
（2）合同簽訂階段存在難以明確的問題
因工程屬改造項目，現(xiàn)場一些工程量無法逐一列出，只
能在合同中籠統(tǒng)進行描述，使合同在執(zhí)行中導(dǎo)致人為因素
較多。
8.3 EPC總承包管理注意事項
（1）總承包工程的合同主要條款需明確
工程項目合同是否嚴謹，直接影響雙方履行合同。選煤
廠改擴建工程總承包合同中的合同項目及費用大多是按照初
步設(shè)計概算列項的。在項目實施過程中，如果合同范圍中定
義不夠清晰，會出現(xiàn)一些在工程設(shè)計概算中沒有包括的項目，
雙方在該項目是否屬于合同范圍上往往爭執(zhí)不下。因此，業(yè)
主在招標前應(yīng)明確主要條款，包括對計價規(guī)則的確定，改擴
建項目由于工期較長，還必須明確對材料價格的調(diào)差等。
（2）明確管理協(xié)調(diào)責任
應(yīng)明確由哪方負責工程建設(shè)過程中的所有管理與協(xié)調(diào)，特
別是與各級政府及建設(shè)管理部門的協(xié)調(diào)，應(yīng)包括總承包范圍內(nèi)
起重設(shè)備、壓力容器、壓力安全儀表、壓力閥門等特種設(shè)備
準運證和政府施工備案、批準手續(xù)的辦理和相關(guān)費用的支付；
包括總承包范圍內(nèi)防雷接地設(shè)施、消防設(shè)施的政府設(shè)計審查、
施工批準、專業(yè)測試、竣工驗收手續(xù)證件的辦理和相關(guān)費用
的支付等。
參考文獻
[1] 胡德銀. 我國工程項目管理和工程總承包發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 中國
工程咨詢，2003，（2）：11-19.
[2] 強健，曹偉新. 淺議以專業(yè)設(shè)計院為主體的EPC 總承包[J]. 建筑經(jīng)
濟，2011，（8）：90-93.
[3] 孟憲海，次仁頓珠，趙啟.EPC 總承包模式與傳統(tǒng)模式之比較[J].
國際經(jīng)濟合作，2004，（11）：50-51.
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筑科技大學(xué)，2010.
[5] 李小平，任慧.EPC 總承包工程質(zhì)量控制[J]. 青海石油，2010，（3）：
93-96.
[6] 張永春. 建設(shè)工程總承包管理研究http ：//www.doc88.com/
p-404269696067.html，2012，（6）.
[7] 王伍仁.EPC 工程總承包管理[ Ｍ ]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，
2008.
[8] 薛寶輝. 談EPC 總承包模式下施工階段的成本控制[J]. 山西建筑，
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[9] 李明明.EPC 工程項目管理模式的研究與應(yīng)用[D]. 哈爾濱：哈爾濱
工業(yè)大學(xué)，2007.
[10] 北京華宇工程有限公司. 中國神華神東煤炭分公司補連塔煤礦選
煤廠改擴建工程方案設(shè)計[S]，2007.
（上接第3頁）
7　修復(fù)效果評價
高壓鍋爐給水泵泵蓋機修復(fù)完成以后（圖5），立即進
行了裝配并投入使用。經(jīng)過近一周運行，平衡腔壓力均保持
0.36MPa，電流較修復(fù)前最多下降了12A（表5），達到設(shè)計時
水平，運行十分穩(wěn)定，證明本次采取修復(fù)方法是成功的，達
到預(yù)期的目的。
表6　高壓鍋爐給水泵修復(fù)后主要工藝數(shù)據(jù)記錄表
時間
（9.3）
泵驅(qū)
動端
/℃
泵推
力端
/℃
電機驅(qū)
動端/℃
電機推
力端/℃
電流
/A
FC100/
[m3（標）·
h-1]
平衡腔
壓力/
MPa
入口
壓力/
MPa
出口
壓力/
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　結(jié)束語
為了避免高壓鍋爐給水泵在裝置運行過程中再次出現(xiàn)平
衡腔壓力高，一方面在爐給水泵泵蓋加工過程中應(yīng)提高爐給
水泵泵蓋內(nèi)腔直徑加工精度，在平衡套安裝過程中嚴格控制
其安裝間隙，提高密封面的加工精度以及減小偏心是保證O
形密封圈具有可靠的密封性和壽命的重要因素。同時避免平
衡套與泵蓋間隙過大造成O 形密封圈壓縮量不夠無法完全密
封。另一方面應(yīng)加強運行管理，特別在系統(tǒng)停運時，應(yīng)保持
泵內(nèi)水溫，避免O 形密封圈由于溫度的急劇降低而減小或完
全喪失回彈性能，延長O 形密封圈使用壽命。特別在運行一
段時間后長時間停運系統(tǒng)，應(yīng)盡量更換O 形密封圈，或者選
擇抗溫差變化能力強的O 形密封圈
參考文獻
[1] 董定元. 金屬管焊接[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1997.
[2] 沈松泉，黃振仁，顧竟成. 壓力管道安全技術(shù)[M]. 南京：東南大
學(xué)出版社，2000.
[3] 李亞江. 焊接材料的選用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1990.
萬方數(shù)據(jù)

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