深冷管鞋安裝工藝及質(zhì)量控制的研究

鄭純亮 于皓 朱彥明 趙瑋 王振

摘 要：深冷管鞋的安裝是絕熱施工以及LNG管線施工中的重要組成部分。深冷管鞋由外部管卡、保溫層、防潮層、保護層、螺栓、墊片、玻璃棉等組成。深冷管鞋除為管線提供支撐外，還要求提供保溫、機械防護、防水防潮等功能。國外LNG項目對深冷管鞋安裝的要求一直很高。深冷管鞋安裝工藝雖然不復(fù)雜，但是要求繁瑣，現(xiàn)場施工人員很容易缺乏重視，遺漏檢查項，造成深冷管鞋的某項功能失效。因此，本文對深冷管鞋安裝工藝中的質(zhì)量控制要點進行了研究，希望對現(xiàn)場施工提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：深冷管鞋；安裝；質(zhì)量控制

引言

近年來，隨著海洋工程大力發(fā)展海外市場，我國參與建造的國外LNG項目越來越多。這些國外LNG項目對深冷管鞋安裝的要求一直很高。深冷管鞋的保溫、防潮、機械保護等功能一旦失效，修復(fù)工作十分麻煩。經(jīng)過LNG項目的不斷成功實施，我國海洋工程公司積累了大量的深冷管鞋安裝的實踐經(jīng)驗。本文對這些經(jīng)驗進行總結(jié)提煉，分析深冷管鞋安裝過程中的質(zhì)量控制要點，可以有效預(yù)防深冷管鞋失效發(fā)生，減少經(jīng)濟損失和工時浪費。

一、深冷管鞋簡介

管鞋是為管道提供機械保護和支撐的部件，深冷管鞋應(yīng)用于寒冷工況下的管線中，除了為管道提供支撐和機械保護外，還要為管道提供保溫，并且防止外部潮濕氣體和水分進入。因此深冷管鞋中要求有堅固的外殼保護，并且有保溫層和防潮層。為使管線與管鞋緊密貼合，通常使用螺栓和盤簧組件將管鞋固定在管道上。

1、深冷管鞋類型

目前在LNG管線中應(yīng)用最多的深冷管鞋類型通常有兩種。一種是有止動板的；一種是沒有止動板的。有止動板的管鞋需要提前將止動板焊接在管線上，其間距要剛好和管鞋外邊緣尺寸貼合。

2、深冷管鞋組成

深冷管鞋一般設(shè)計成與相應(yīng)管線保溫層相匹配的多層結(jié)構(gòu)。保溫層材料多為泡沫玻璃或高密度PUF；防潮層材質(zhì)為聚酯鋁箔；保護層材質(zhì)為鋁或不銹鋼；管卡材質(zhì)為碳鋼澆鑄而成并且熱浸鋅；螺栓材質(zhì)為碳鋼或不銹鋼。

二、深冷管鞋安裝工藝

深冷管鞋的安裝需要將各層構(gòu)件按順序拆開，將管線按圖紙要求放置于管鞋上，并將其余管鞋部件裝回原位置，并保證安裝的間隙、位置、搭接等要求。其流程如下：

1.安裝前檢驗，確保該管段上的所有焊接工作已經(jīng)完成。檢查下支架型號，保溫層厚度等是否和三維圖一致。

根據(jù)三維圖定位支架，檢查支架位置處管線油漆是否完好。如有破壞，應(yīng)先修補油漆。

2.對于HP類型管鞋，先焊接止動板到管線上。兩端止動板間距要和管鞋最里層保溫層長度一致，保證止動板和管鞋保溫層之間不能有間隙。需要注意的是保溫層要遠離焊接區(qū)域。保溫層安裝后，不允許再進行焊接。表面承受最高溫度120℃。

3.如果需要安裝滑板（Sliding plate）HS02，如CR61（DN350-DN600）、CR62、CR63（DN350及以上）等，應(yīng)提前將HS02滑板的上半部分（不銹鋼板）焊接到保溫管鞋底板上。同時保護好不銹鋼板的光滑表面。

4.打開螺栓螺母，拆卸上部管卡。

5.上部管卡移除后，拆卸上部保護層。

6.上部保護板移走后，移除上半部分保溫層。

7.把管線放入管鞋下部保溫層中。

8.管鞋下半部分安裝到管線上并調(diào)整完成后，檢查管鞋上半部分保溫層能否緊密貼合管線。由于管線橢圓度等誤差，當（最內(nèi)層）保溫層和管線貼合不嚴密時，應(yīng)打磨最內(nèi)層保溫層縱縫，直至達到緊密貼合。

9.將上部分保溫層和下部保溫層扣好，每層保溫層之間的接縫都要填充彈性玻璃纖維毯。

10.在下半部分防潮層整個搭接區(qū)域內(nèi)側(cè)貼上Multifoil 12/25/12自粘膠帶，將管鞋下部防潮層搭接粘貼在上部防潮層上。

11.安裝上部保護層。上部保護層搭接在下部保護層上，兩邊分別搭接25mm。

12.安裝上部管卡，安裝螺栓螺母及墊圈。應(yīng)用力矩扳手根據(jù)管鞋標簽上的力矩值緊固螺栓。

13.支架安裝完成后，用聚乙烯塑料或熱縮薄膜將整個管鞋保護起來，以免雨淋及其他破壞。

三、深冷管鞋安裝質(zhì)量控制要求

1、安裝前檢驗

深冷管鞋安裝前需要注意的事項包括：

（1）檢查到貨的支架，安裝件是否齊全；

（2）查看支架標簽。包括支架型號、螺栓力矩、彈簧墊圈。

（3）檢查保溫材料是否有紫外線照射損傷。

（4）檢查管道的噴漆層是否有損壞。

（5）確保管段上所有焊接工作已經(jīng)完成。無損探傷酌情在安裝前后進行。

（6）確保所有的管段位置正確，并進行了找平。

（7）確保支架上安裝的滑板正確。

（8）將所有要求的支架安放在經(jīng)過找平的管段上。

（9）施工現(xiàn)場要有整套的單線圖和支架圖紙。

（10）檢查支架的朝向。

（11）現(xiàn)場需要具備施工所需要的全部工具。

（12）每個支架應(yīng)當有4個經(jīng)過培訓(xùn)的工人組成的小組進行施工。

（13）確保有足夠的吊車支持并且要有具備資質(zhì)的起重作業(yè)信號人員。

2、安裝過程控制

（1）螺栓緊固要求

和法蘭管理類似，深冷管鞋的螺栓緊固過程也有扭矩和緊固順序的要求。按照支架標簽所需扭矩的50%緊固所有螺栓一次，緊固順序為先上后下，沿管線方向逐次緊固對角線螺栓；第一次緊固完成后，將扭矩提高到要求扭矩的100%，按照第一次順序緊固第二次。在緊固螺栓前后應(yīng)注意螺栓的潤滑和保護。

（2）人員和工具資質(zhì)

由于深冷管鞋安裝工藝操作要求繁瑣，因此作業(yè)人員要接受過培訓(xùn)并具備相關(guān)資質(zhì)，并且使用工具必須有相應(yīng)證書。

（3）材料保護

保溫材料避免紫外線直接照射；保溫層要遠離焊接區(qū)域；材料存放地需要擋風遮雨；材料不能存放在潮濕的環(huán)境中；材料存放需要合理擺放，不能堆積，造成材料的損壞。

（4）保溫層檢驗

層間間隙不得低于15mm，也不得大于25mm；保溫層與管道接觸面夾角最少為60度；相鄰兩片泡沫玻璃錯縫應(yīng)最少150mm或弧板寬度的一半。

（5）防潮層檢驗

垂直管應(yīng)自下而上，水平管應(yīng)從低點向高點順序進行，環(huán)向搭縫口應(yīng)朝向低端；防潮層應(yīng)緊密粘貼在隔熱層上，封閉良好，厚度均勻拉緊，無氣泡、折皺、裂縫等缺陷。

（6）防潮層、保護層搭接

24”及以下管道防潮層搭邊至少25mm，26”及以上管道防潮層搭邊至少50mm；保護層搭接在管卡連接處附近，下部保護層與上部保護層搭邊至少25mm。

（7）吊裝要求

支架的吊裝和處理必須由具備相應(yīng)資質(zhì)的并接受過培訓(xùn)的人員進行；吊裝索具僅能連接在支架的鋼結(jié)構(gòu)上；注意保護滑塊。

（8）玻璃纖維要求

玻璃纖維的方向要和管線軸向平行；玻璃纖維毯要至少壓縮50%，例如15mm的縫最少應(yīng)填充30mm未經(jīng)壓縮的纖維毯；如果管鞋有多層保溫層，最內(nèi)層保溫層上下部分應(yīng)緊密接觸，不能填充纖維毯。

結(jié)束語

通過以上的論述，我們了解到深冷管鞋應(yīng)重視安裝前應(yīng)檢驗，并加強過程控制，在保證上游檢驗達標之后，再進行下一步安裝。只有注意到這些安裝細節(jié)，嚴格控制失效風險點，才能切實保證深冷管鞋的安裝質(zhì)量。

參考文獻

[1]楊海軍，謝永春，徐超. LNG管線用深冷管支架安裝工藝及常見問題解析[J]. 中國造船，2012，S2：419-422.

[2]陸衛(wèi)強，陳崗. LNG深冷絕熱技術(shù)應(yīng)用研究[J]. 造船技術(shù)，2007，01：23-25.

[3]ASTM C585-1990，Standard Practice for Inner and Outer Diameters of Rigid Thermal Insulation for Nominal Sizes of Pipe and Tubing（NPS System）[S].

（作者單位：海洋石油工程（青島）有限公司）