LNG管線停產(chǎn)改造期間的技術(shù)及安全措施

田煒，田偉，孫道青，崔榮帥

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）

液化天然氣（LNG）因其具有-160℃的低溫特性，氣化后形成的天然氣容易燃燒爆炸，具有極大的安全風(fēng)險(xiǎn)。而在對(duì)LNG管線進(jìn)行停產(chǎn)檢修、改造時(shí)，部分工作涉及動(dòng)火作業(yè)，施工過(guò)程中凍傷、燃燒、爆炸的風(fēng)險(xiǎn)急劇加大，為了安全操作及從經(jīng)濟(jì)性考慮，需將殘留在管線中的LNG回收置換后進(jìn)行檢修和改造。本文以某LNG接收站更換調(diào)節(jié)閥為例，詳細(xì)分析了管內(nèi)介質(zhì)吹掃置換及焊接過(guò)程中的可燃?xì)怏w隔離技術(shù)及安全措施，最終通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)了整個(gè)施工過(guò)程，為L(zhǎng)NG停產(chǎn)改造提供了切實(shí)可行的實(shí)施方法。

根據(jù)業(yè)主方的要求，在LNG接收站停產(chǎn)期間，對(duì)14”裝車主管上的8”調(diào)節(jié)閥進(jìn)行改造施工，將此調(diào)節(jié)閥及兩側(cè)的焊接大小頭解除，并安裝14”的直管段。根據(jù)停產(chǎn)計(jì)劃，本項(xiàng)目停產(chǎn)改造時(shí)間預(yù)計(jì)5天，共120h。需要置換的LNG管線，最大尺寸14”，置換管線總長(zhǎng)約1000m。置換采用液氮，將液氮?dú)饣蠹訅哼M(jìn)入管道，利用氮?dú)鈱⒁后w吹掃回LNG儲(chǔ)罐。

1 停產(chǎn)改造流程

1.1 業(yè)主方停產(chǎn)和管線LNG泄壓

停產(chǎn)和管線LNG泄壓由業(yè)主負(fù)責(zé)，施工單位在停產(chǎn)前做好施工準(zhǔn)備工作。

1.2 管線LNG排凈

通過(guò)液氮?dú)饣⑷?4寸主管，通過(guò)保冷循環(huán)流至排放管線回到儲(chǔ)罐，盲端處通過(guò)增加工裝接入排凈管線回到儲(chǔ)罐。施工中采用爆破吹掃加快排凈速度，保證吹掃質(zhì)量。通過(guò)檢測(cè)低壓管線及排放管線上的溫度，當(dāng)溫度計(jì)均升至-100℃以上時(shí)，判定LNG液體吹掃完成。

圖1 停產(chǎn)改造流程圖

圖2

1.3 LNG裝車管線氮?dú)庵脫Q

當(dāng)?shù)蛪汗芫€LNG排放完成后，關(guān)閉排放管線流程所有閥門，打開槽車單撬液相管線TSV旁路，同時(shí)通過(guò)TSV閥門向管內(nèi)持續(xù)注入氮?dú)?，進(jìn)行LNG裝車管線氮?dú)庵脫Q天然氣，置換初期天然氣含量較高時(shí)，放空至儲(chǔ)罐回收，當(dāng)儲(chǔ)罐壓力高不能回收時(shí)，切換至火炬管路（確保至火炬管路暢通）。利用氮?dú)獯祾呖诤兔織l盲端槽車裝車撬檢測(cè)口檢測(cè)可燃?xì)鉂舛刃∮?%，標(biāo)志氮?dú)庵脫Q完成。

1.4 更換處氮?dú)飧綦x

關(guān)閉前后閥門，并通過(guò)調(diào)節(jié)閥旁的氮?dú)獯祾呖诘膶?dǎo)淋向管內(nèi)持續(xù)注入氮?dú)猓３止軆?nèi)微正壓，隔絕可能從放空管線泄漏的可燃?xì)怏w，同時(shí)打開安全閥旁通閥門使其氮?dú)庥纱颂幣懦霾?shí)時(shí)檢測(cè)可燃?xì)鉂舛?。在焊道兩?cè)分別安裝管道封堵器，嚴(yán)密隔絕可燃?xì)怏w。

1.5 調(diào)節(jié)閥更換

管線氮?dú)庵脫Q處理合格，關(guān)閉管線前后閥門，并通過(guò)原調(diào)節(jié)閥的氮?dú)鈱?dǎo)淋向管內(nèi)持續(xù)注入氮?dú)?，保持管?nèi)微正壓，隔絕可能從放空管線泄漏的可燃?xì)怏w，同時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)可燃?xì)鉂舛?。?dāng)管線內(nèi)氮?dú)鈮毫ζ椒€(wěn)以后，拆除調(diào)節(jié)閥兩側(cè)的保冷層，使用氣動(dòng)鋸切割14”管線并移除，切割過(guò)程中持續(xù)做降溫處理，切割完成后在上下游側(cè)法蘭焊口位置與蝶閥之間安裝隔離用管堵，防止殘留的可燃?xì)怏w竄入焊接區(qū)域。管道安裝管堵后進(jìn)行可燃?xì)怏w檢測(cè)，合格后才能進(jìn)行管道坡口打磨，并且在管道組對(duì)、焊接作業(yè)期間隨時(shí)跟蹤可燃?xì)怏w檢測(cè)。開始焊接作業(yè)，在焊接全過(guò)程中用測(cè)爆儀持續(xù)監(jiān)測(cè)焊接位置有無(wú)可燃?xì)怏w存在，焊接不銹鋼管道需充氬保護(hù)，氬氣的純度應(yīng)不低于99.9%。焊接工作完成后，取下定位板時(shí)，應(yīng)用砂輪機(jī)磨削，防止損傷母材。焊接完成24h后進(jìn)行管線焊道無(wú)損檢測(cè)。無(wú)損檢測(cè)合格后，拆除管線內(nèi)部的隔離管堵，并清潔管道內(nèi)部，用吊車將法蘭短管吊裝到位，用螺栓進(jìn)行安裝。

1.6 管線檢漏及預(yù)冷

對(duì)新安裝的管線氮?dú)庵脫Q后進(jìn)行氦氮試驗(yàn)，以驗(yàn)證法蘭連接處的嚴(yán)密性。當(dāng)?shù)獨(dú)庵脫Q及管線檢漏合格以后交付業(yè)主對(duì)管線進(jìn)行預(yù)冷和LNG填充。在業(yè)主方對(duì)管線進(jìn)行預(yù)冷時(shí)對(duì)法蘭螺栓進(jìn)行冷緊，冷緊完成后對(duì)管線和法蘭進(jìn)行保冷安裝。

2 技術(shù)安全措施

2.1 爆破吹掃

為節(jié)能減排，需要較大限度地將LNG置換至儲(chǔ)罐內(nèi)部，同時(shí)也需要盡量減少吹掃時(shí)間。但在吹掃后期，隨著管線溫度升高，液態(tài)LNG減少，大量氣態(tài)天然氣揮發(fā)，導(dǎo)致管線內(nèi)憋壓，吹掃效率顯著降低。爆破吹掃[2]一般用于新建管線吹掃，將爆破吹掃用于存在少量LNG的工況，也是非常行之有效的方式，即在一段管線內(nèi)進(jìn)行憋壓，壓力升高到一定壓力時(shí)，瞬間開啟管線閥門，將LNG氣液一并帶入到儲(chǔ)罐內(nèi)部，可大大降低管線中殘余的LNG。

2.2 氦氮監(jiān)測(cè)

首先做好氮?dú)庵脫Q，并且對(duì)管道露點(diǎn)和氧含量進(jìn)行檢測(cè)。氮?dú)庵脫Q合格后關(guān)閉閥門，然后利用上游的氮?dú)獯祾呖谙蚬艿纼?nèi)注入氮?dú)?，使用氮?dú)鈱?duì)系統(tǒng)加壓到0.6MPa，待壓力穩(wěn)定后，檢測(cè)人員對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行視覺(jué)和聽覺(jué)檢查，確定無(wú)泄漏后，再把實(shí)驗(yàn)所需的氦氣量全部注入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，用質(zhì)譜儀對(duì)法蘭連接處進(jìn)行氦成分分析。

2.3 安全措施

為保障停產(chǎn)施工期間的施工安全，應(yīng)實(shí)施以下安全保障措施：

(1)停產(chǎn)施工前施工方案及JSA計(jì)劃通過(guò)審查批準(zhǔn)，做好技術(shù)安全交底；

(2)與業(yè)主做好工作界面的確認(rèn)工作，現(xiàn)場(chǎng)操作必須由業(yè)主方確認(rèn)后方可進(jìn)行；

(3)在作業(yè)點(diǎn)及預(yù)制區(qū)域擺放滅火器，拉警示帶，懸掛警示牌；

(4)在充氮過(guò)程中全程監(jiān)控管道壓力及溫度狀況，充氮過(guò)程要在合適的溫升溫降速度下進(jìn)行；

(5)冷切割前做好可燃?xì)怏w的監(jiān)控工作，調(diào)節(jié)閥前后閥門檢測(cè)可燃?xì)鉂舛鹊陀?%，方可進(jìn)行冷切割工作；

(6)切割及焊接過(guò)程中全程氣體探測(cè)儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)上下游可燃?xì)怏w含量，如有報(bào)警立刻停止工作；

(7)焊接時(shí)，確保上下游閥門關(guān)閉，確保14”管堵安裝正確，密封良好；

(8)管段保持氮?dú)獯祾?，確保短節(jié)處氮?dú)馕⒄龎?，并持續(xù)通過(guò)安全閥旁路泄放氣體，即便有可燃?xì)怏w泄漏也將被排放至空地。

3 結(jié)論

經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)算，使用該方案進(jìn)行停產(chǎn)改造，液氮用量比業(yè)主方預(yù)計(jì)量減少150噸，節(jié)約資金50萬(wàn)元；節(jié)省LNG100方，節(jié)約了氮?dú)庵脫Q時(shí)間48h，停產(chǎn)工作提前一天完成，效果顯著。

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