LNG低溫工藝球閥的施工安裝出現(xiàn)問題及應(yīng)對(duì)策略

歐陽文婷 姜少敏 李景武

中海浙江寧波液化天然氣有限公司 浙江寧波 315000

1 LNG低溫工藝球閥的技術(shù)特點(diǎn)

LNG 接收站低溫工藝球閥設(shè)計(jì)溫度在- 165℃左右，其主要特點(diǎn)為：加長(zhǎng)閥桿設(shè)計(jì)、防吹出閥桿、防靜電設(shè)計(jì)、頂裝/ 側(cè)裝結(jié)構(gòu)、可在線維護(hù)及具有閥腔泄壓功能。

在低溫工況下要求閥門必須克服三大危險(xiǎn)因素，即：閥門在啟閉過程中殘留在中腔的低溫介質(zhì)因環(huán)境(大氣)溫度引起急速汽化而導(dǎo)致的異常升壓；低溫向填料函傳導(dǎo)引起填料失效，從而引起填料函處泄漏；承壓件抵抗低溫沖擊的能力。因此，低溫球閥不僅要有良好的密封性，結(jié)構(gòu)上要能防止低溫對(duì)填料的影響，克服在低溫條件下材料的變形和熱應(yīng)力集中可能對(duì)閥門的破壞，同時(shí)能及時(shí)排泄異常升壓．特別是所選用的低溫鋼要有良好的耐沖擊性能。

2 深冷球閥施工出現(xiàn)問題及解決策略

2.1 深冷閥門水壓試驗(yàn)問題

2.1.1 常見的問題

按照常規(guī)要求，閥門出廠到現(xiàn)場(chǎng)后在安裝前，應(yīng)按規(guī)定比例對(duì)殼體進(jìn)行壓力試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力應(yīng)為閥門公稱壓力的1.5 倍，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件規(guī)定的相應(yīng)的閥門標(biāo)準(zhǔn)。

但用于國(guó)內(nèi)LNG 接收站的低溫球閥，閥門供應(yīng)商均聲明低溫閥門不宜在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行水壓測(cè)試，可采用氣壓試驗(yàn)，否則水壓試驗(yàn)后若干燥不充分，殘留液體在LNG 進(jìn)料后易結(jié)冰卡死或損壞密封件。而根據(jù)GB50235，當(dāng)管道的設(shè)計(jì)壓力小于或等于0.6MPa 時(shí)，可采用氣體為試驗(yàn)介質(zhì)并采取有效的安全措施；高于0.6MPa 不宜在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行氣壓測(cè)試。且低溫球閥一般采用對(duì)焊（大于等于2in.）或承插焊（小于2in.）連接形式，球閥兩端要求有管道短管，短管長(zhǎng)度要求為在線焊接時(shí)不損壞閥內(nèi)部構(gòu)件。施工單位缺乏此類閥門的試壓經(jīng)驗(yàn)，若焊接盲板進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)后再切除盲板，工序繁雜且焊渣易進(jìn)入閥腔損壞密封。

2.1.2 針對(duì)低溫閥門水壓試驗(yàn)問題的策略

（1）免除現(xiàn)場(chǎng)壓力測(cè)試。根據(jù)SH3501- 2011 章節(jié)5.3.7 的條文說明“考慮到目前石油化工工程建設(shè)中，不少項(xiàng)目采取用戶或者其委托方（如專業(yè)質(zhì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)）到制造廠進(jìn)行監(jiān)造的實(shí)際情況，規(guī)定用戶或其委托方到制造廠進(jìn)行逐件見證壓力試驗(yàn)并有見證記錄文件的閥門可以免除現(xiàn)場(chǎng)壓力試驗(yàn)”。因此若項(xiàng)目執(zhí)行此標(biāo)準(zhǔn)，業(yè)主/ 承包商委托第三方檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)駐廠見證生產(chǎn)過程與出廠檢驗(yàn)，則可免除壓力試驗(yàn)，若是進(jìn)口閥門駐廠見證試驗(yàn)的費(fèi)用較高；

（2）委托工廠進(jìn)行氣壓測(cè)試?？紤]現(xiàn)場(chǎng)氣壓試驗(yàn)的安全隱患及標(biāo)準(zhǔn)要求，可委托項(xiàng)目附近有資質(zhì)及能力的閥門廠進(jìn)行氣壓試壓，小尺寸閥門可采用夾具進(jìn)行測(cè)試，使用夾具的氣壓測(cè)試照片如圖1 所示；

（3）現(xiàn)場(chǎng)采用水壓試驗(yàn)，但需采取有效措施徹底吹掃干燥并加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)監(jiān)督。

圖1 使用夾具的氣壓測(cè)試

2.2 管道試壓吹掃后閥腔積液

2.2.1 常見問題

現(xiàn)場(chǎng)工藝管道安裝完畢、熱處理和無損檢測(cè)合格后，對(duì)于設(shè)計(jì)壓力小于或等于0.6MPa 進(jìn)行水壓試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)后進(jìn)行正常吹掃干燥程序，發(fā)現(xiàn)露點(diǎn)一直無法達(dá)到要求，吹掃后仍閥腔積液。

2.2.2 針對(duì)低溫閥門水壓試驗(yàn)后閥腔積液的策略

可用連續(xù)吹掃+ 電拌熱方法對(duì)閥門進(jìn)行干燥。

（1）水壓測(cè)試完成后，打開閥體下部的排污口（drain）將閥腔中的積液排放干凈。需與廠家確認(rèn)閥門是否有排污孔孔，可在閥門訂貨時(shí)要求低溫球閥需進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn)并且應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的排水塞；

（2）積液排放干凈后，如采用電拌熱的方式干燥閥腔內(nèi)部殘留水分，在加熱過程中，溫度應(yīng)控制在1100C 以內(nèi)，在此溫度范圍內(nèi)，閥門密封件的承受時(shí)間沒有限制；

（3）采用露點(diǎn)分析儀測(cè)量閥腔內(nèi)的氣體，根據(jù)測(cè)量的露點(diǎn)值來判斷干燥是否達(dá)到要求。

2.3 庫(kù)存閥門內(nèi)漏

2.3.1 常見問題

對(duì)于一些在工廠的維修或改、擴(kuò)建工程，會(huì)需要使用一期工程建設(shè)時(shí)的庫(kù)存閥門，考慮庫(kù)存時(shí)間可能需要對(duì)閥門重新檢驗(yàn)后再使用，檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)不少閥門出現(xiàn)內(nèi)漏，將閥門解體后，發(fā)現(xiàn)問題主要?dú)w納為：

(1) 閥門內(nèi)腔存在不同數(shù)量顆粒狀雜物，50%內(nèi)腔存在較多的污水，40%閥門內(nèi)存在零件銹蝕問題；

(2) 部分球體表面劃傷或生銹；

(3) 存在不同程度球體不圓，或球口部位凹陷，或高低不圓，一些球體經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)圓度超差0.1mm 以上；

(4) 閥座密封圈表面劃傷，部分閥座圈劃痕較深。閥座背面石墨有壓痕，部分唇形圈已發(fā)生塑形變形，不能提供足夠的壓縮量；

(5) 閥體與閥座連接密封處的光潔度較差，部分有劃痕；

(6) 部分蓋軸孔內(nèi)有少許顆粒物及黃色鐵銹等污物；

(7) 中道密封墊經(jīng)過測(cè)量發(fā)現(xiàn)壓縮量同樣變小，部分纏繞墊有損壞。閥門解體過程發(fā)現(xiàn)問題的典型照片如圖2 所示。

2.3.2 針對(duì)低溫庫(kù)存閥門內(nèi)漏的上述問題的檢修步驟

圖2 閥門解體過程發(fā)現(xiàn)的問題

(1) 車掉原有的短接管，焊接新的短接管；

(2) 清洗閥門各個(gè)零件；

(3) 研磨拋光球體，修復(fù)劃痕，損傷嚴(yán)重球體更換新加工的球體；

(4) 更換閥座密封圈并與球體配磨；

(5) 更換閥座背面的密封石墨圈和唇形圈、閥體底部墊片，更換變形的板簧、中道墊片；

(6) 研磨閥體與閥座連接密封處；

(7) 裝配完成后做常溫氣壓試驗(yàn)，常溫合格的繼續(xù)做低溫測(cè)試、恢復(fù)常溫測(cè)試直至完全合格。

2.3.3 閥門檢維修后的低溫測(cè)試

現(xiàn)場(chǎng)低溫閥門檢維修后，不但應(yīng)進(jìn)行常溫測(cè)試，還需進(jìn)行低溫測(cè)試。該測(cè)試不同于閥門的出廠測(cè)試，為提高效率縮短測(cè)試周期，常溫測(cè)試后，可考慮在出廠測(cè)試的基礎(chǔ)上對(duì)低溫測(cè)試步驟進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化。低溫測(cè)試過程如圖3 所示。

(1) 將閥門內(nèi)腔通入0.5MPa 的氦氣，通過液氮噴淋的速度來控制溫度達(dá)到閥門的測(cè)試溫度；

(2) 達(dá)到測(cè)試溫度之后，根據(jù)閥門大小保冷至少60min 穩(wěn)定閥門各個(gè)部位的溫度；

(3) 閥門半開，沖入0.2MPa 的氦氣，循環(huán)5 次后關(guān)閉閥門測(cè)量閥門的關(guān)閉扭矩，保壓5min，測(cè)量泄漏量完成后，測(cè)試開啟、半開扭矩；

(4) 循環(huán)5 次并閥門半開，按照BS6364 壓力增量要求（可適當(dāng)合理調(diào)整）分步驟充入數(shù)據(jù)表規(guī)定壓力值的氦氣，每個(gè)增量穩(wěn)定3min。在每個(gè)壓力增量下，測(cè)量閥座泄漏量并記錄。當(dāng)達(dá)到數(shù)據(jù)表規(guī)定的壓力時(shí)，關(guān)閉閥門并測(cè)量扭矩，保壓5min，測(cè)量泄漏量完成后開啟閥門測(cè)試半開、開啟扭矩；

(5) 按照BS 6364 低溫泄露標(biāo)準(zhǔn)對(duì)閥門進(jìn)行判定，閥門處于開啟位置時(shí)，將閥體增壓至密封試驗(yàn)壓力。保持此壓力15min，檢查閥門的填料壓套、閥體/ 閥蓋的連接處的密封性，應(yīng)無可見泄露。

圖3 閥門低溫測(cè)試過程

除上述分析的問題外，現(xiàn)場(chǎng)安裝還經(jīng)常出現(xiàn)閥門安裝方向錯(cuò)誤等問題，對(duì)于深冷球閥的安裝來說，關(guān)鍵是要確定正確的泄壓方向。深冷閥閥體外側(cè)標(biāo)有”VENT”或其他泄壓標(biāo)識(shí)，此標(biāo)識(shí)標(biāo)在閥門哪個(gè)端部，就代表該閥門的向那端泄壓，安裝時(shí)應(yīng)檢查確保有泄壓標(biāo)識(shí)的閥門端與P&ID 圖紙上要求的泄壓方向一致。

低溫球閥的現(xiàn)場(chǎng)安裝施工、檢維修和檢驗(yàn)實(shí)際過程中，還會(huì)遇到其他問題，需不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，讓低溫球閥為工藝系統(tǒng)投運(yùn)提供有效切斷、隔離的安全保障。

1 劉進(jìn)．閥門常見故障原因及處理方法[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011(21)．

2 鹿彪，張立紅.低溫閥門設(shè)計(jì)制造與檢驗(yàn).現(xiàn)代化工，1999年第3 期(第6 頁(yè))