石油化工工藝管線安裝關(guān)鍵技術(shù)的研究

胡明雷(中油吉林化建工程有限公司，吉林 吉林 132000)

0 引言

管線是運(yùn)輸原油和天然氣的最有效的方法之一。但是，由于多種因素會(huì)影響管線的風(fēng)險(xiǎn)水平，一些可能發(fā)生的管線故障會(huì)對(duì)人類(lèi)的財(cái)產(chǎn)，人類(lèi)健康和環(huán)境造成不良后果。例如，在石油化工工業(yè)生產(chǎn)中，由于管線造成的漏油是一個(gè)非常常見(jiàn)的問(wèn)題[1]。為此，管線風(fēng)險(xiǎn)管理是石油和天然氣公司的主要關(guān)注點(diǎn)。為了更好地保護(hù)管線免受損壞，讓石油化工管線使用壽命更長(zhǎng)，要結(jié)合石油化工工藝管線安裝的多項(xiàng)內(nèi)容，更好的完善關(guān)鍵技術(shù)，提高工作效率與工作質(zhì)量。

1 石油化工工藝管線安裝參數(shù)詳解

常規(guī)意義上，石油化工工藝管線由單向玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GRP)子層通過(guò)濕式多回路纏繞形成的外部承載層與高密度聚乙烯的內(nèi)部密封層結(jié)合在一起[2]。這些管線都構(gòu)造了可拆卸接頭和永久接頭，三通和其他零件，確保在高達(dá)200bar的壓力下，石油化工工藝管線系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。為了避免設(shè)計(jì)復(fù)雜性，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是在給定最大約束的情況下，使管線的振動(dòng)幅度最小，從而使內(nèi)部法向應(yīng)力最小。因此，管線安裝技術(shù)參數(shù)(如高度、間距、環(huán)境參數(shù))要遵循國(guó)家行業(yè)規(guī)范，化工管線成排布置，還要結(jié)合實(shí)際，合理布置，制定管線安裝方案。

具體地工藝管線安裝參數(shù)為：首先，確定管線間距時(shí)應(yīng)考慮管線焊接、安裝保溫層和關(guān)鍵部件的影響，管線突起間距不得小于25mm；其次，如果管線沒(méi)有保溫層，沒(méi)有過(guò)多的裝配安裝，管線間距應(yīng)大于50mm，滿(mǎn)足管線焊接和檢驗(yàn)的要求，為了控制管線的橫向位移，可以適當(dāng)增加管線間距；再次，在無(wú)特殊要求的情況下，化工管線一般架空敷設(shè)，穿越建筑物屋頂和墻體時(shí)，應(yīng)將套管安裝在穿孔化工管線的外側(cè)，套管內(nèi)的空隙應(yīng)填充軟材料，以防止對(duì)化工管線造成損壞；另外，對(duì)于不能在套管內(nèi)進(jìn)行焊接的管線，應(yīng)對(duì)頂管進(jìn)行防雨罩保護(hù)，管線不能穿過(guò)防火墻和防爆墻；最后，為方便管線的卸壓作業(yè)，排氣口和出口應(yīng)設(shè)在管線的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，其中排氣口的直徑不應(yīng)小于15mm，排液口的直徑不應(yīng)小于20mm，排氣口應(yīng)設(shè)在管線彎頭附近物料流的下游[3]。

2 石油化工工藝管線安裝關(guān)鍵技術(shù)

2.1 石油化工工藝管線安裝準(zhǔn)備

為了避免在后續(xù)安裝過(guò)程中產(chǎn)生不必要的問(wèn)題，在石油化工工藝管線安裝前必須做好充足的準(zhǔn)備，在實(shí)踐中經(jīng)常遵循的順序如圖1所示。首先，管線安裝圖紙通常很少提供有關(guān)管線布局的信息，所提供的資料通常只限于進(jìn)入上升主管的入口處的位置。在這種情況下，工料測(cè)量必須決定管線的適當(dāng)位置，并在各種圖紙上標(biāo)示出來(lái)；其次，施工材料是項(xiàng)目完成的根本，在前言條款或工程規(guī)范中，可能會(huì)包括用于管線的材料的種類(lèi)和質(zhì)量的詳細(xì)資料、標(biāo)準(zhǔn)尺寸以及所列的其他有關(guān)資料。例如：彎頭、特殊接頭和連接件，以及配件，均在其所在的管線之外額外列出。在特殊接頭的情況下，應(yīng)說(shuō)明接頭的類(lèi)型和方法，它們包括與通常在運(yùn)行長(zhǎng)度上發(fā)生的接頭不同的接頭，或與不同型號(hào)或材料的管線的接頭，與現(xiàn)有管線或設(shè)備的接頭。因此，按適當(dāng)?shù)臉?biāo)題分類(lèi)管線，并以米為單位測(cè)量所有配件和分支，說(shuō)明類(lèi)型、公稱(chēng)尺寸、連接方法和類(lèi)型、間距和固定支架的方法，以及區(qū)分直管和彎管，其連接長(zhǎng)度中的接頭，才可開(kāi)始進(jìn)行起卸工作[4]；最后，施工現(xiàn)場(chǎng)有許多準(zhǔn)備工作，水、電、勞務(wù)等各種材料的需要，都是必需品，并在最大程度上保證了施工項(xiàng)目的穩(wěn)定和安全。員工生活用品的準(zhǔn)備工作也應(yīng)齊全，保證水、電、路的安全。只有做好最基本的保障工作，確保員工生活中最基本的便利，才能最大限度地保證工程建設(shè)的順利開(kāi)展。

圖1 石油化工工藝管線安裝準(zhǔn)備流程圖

2.2 石油化工工藝管線閥門(mén)安裝

閥門(mén)和旋塞屬于管線輔助設(shè)備，在石油化工工藝管線系統(tǒng)中，需要通過(guò)閥門(mén)進(jìn)行調(diào)節(jié)效果，即通過(guò)改變閥門(mén)設(shè)置(開(kāi)度)來(lái)改變介質(zhì)的質(zhì)量、體積流量，這不僅與閥門(mén)調(diào)節(jié)特性有關(guān)，而且還與必要的附加因素有關(guān)。這些閥門(mén)用于隔離包含一個(gè)或多個(gè)管線的網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)段)部分，可以在不中斷整個(gè)網(wǎng)絡(luò)或大部分網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)的情況下執(zhí)行維護(hù)工作[5]。因此，對(duì)于管線閥門(mén)的安裝，要考慮到閥門(mén)的可操作性以及可維護(hù)性。在閥門(mén)的安裝和關(guān)閉之后形成的段，通過(guò)使用一種算法進(jìn)行識(shí)別和表征，該算法基于使用與原始網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的拓?fù)渚仃?，并且?jīng)過(guò)修改以考慮到(關(guān)閉)閥的存在。

2.3 石油化工工藝管線防腐技術(shù)

依據(jù)石油化工生產(chǎn)特點(diǎn)以及工藝管線的特征，需要在安裝過(guò)程中，對(duì)石油化工工藝管線進(jìn)行防腐處理，以延長(zhǎng)管線的使用壽命周期。由于石油化工工藝管線內(nèi)外所接觸到的物質(zhì)不同，因此，需要在石油化工工藝管線的內(nèi)外采取不同的防腐技術(shù)。在管線外側(cè)，由于深度開(kāi)采等原因，一般會(huì)采用電鍍防腐技術(shù)或者在管線外側(cè)噴涂緩蝕劑進(jìn)行防腐。外部涂層為石油化工工藝管線提供了額外的機(jī)械強(qiáng)度，涂層的厚度取決于管線直徑和管壁厚度，通常為1.5～2.5mm。管線表面進(jìn)行防腐處理后，要用自動(dòng)噴丸機(jī)進(jìn)行清洗，以達(dá)到規(guī)定的最小表面光潔度[6]。

在管線內(nèi)側(cè)，主要通過(guò)兩種技術(shù)用作防腐蝕保護(hù)涂層：環(huán)氧粉末噴涂和擠壓成型。自1980年以來(lái)，由于其卓越的防腐能力，環(huán)氧粉末被引入管線防腐涂層中。在實(shí)踐中，對(duì)管線內(nèi)側(cè)采用接枝極性基團(tuán)改性的環(huán)氧粉末，這是因?yàn)榄h(huán)氧粉末具有良好的力學(xué)性能、改善的粘接性、良好的阻隔性、即使在高溫下也能耐大多數(shù)無(wú)機(jī)和有機(jī)化學(xué)試劑，且成本相對(duì)較低。在某些情況下，還可以將聚氨醋涂料用作第一層，以提高粘合性能。涂層由一層厚度較薄的環(huán)氧樹(shù)脂、一層改性聚丙烯共聚物的中間層和一層聚丙烯外層組成，稱(chēng)為三層涂層。環(huán)氧樹(shù)脂具有很高的耐陰極剝離性和熱穩(wěn)定性，其熔流行為有利于形成一層薄而均勻的薄膜。按照我國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)規(guī)定的熔體流動(dòng)速率(50～100dg/min，230℃，2.16kg)，使熔融物在使用過(guò)程中有良好的流動(dòng)性。這種環(huán)氧粉末用低溫粉碎機(jī)低溫研磨，得到的粉末粒度一般小于300Lm。粉末用靜電槍噴灑在清潔過(guò)的管線內(nèi)側(cè)，可以得到100～200μm的涂層厚度。

3 石油化工工藝管線安裝質(zhì)量管理

3.1 石油化工工藝管線安裝變更問(wèn)題

在石油化工工藝管線的安裝施工過(guò)程中，可能會(huì)發(fā)生工程變更。工程變更對(duì)生命周期過(guò)程有很大影響，是當(dāng)今開(kāi)發(fā)過(guò)程中并行性水平不斷提高的結(jié)果，主要是由于預(yù)料之外的情況遇到了固有的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。在大多數(shù)情況下，變更影響可以部分預(yù)測(cè)，但變更可能會(huì)消耗1/3～1/2 的工程能力，占成本的20%～50%。因此，必須選擇合適的工程變更管理流程，降低工程變更帶來(lái)的影響。在這種情況下，通常在完成提供信息的上游活動(dòng)之前就開(kāi)始進(jìn)行吸收信息的下游活動(dòng)，根據(jù)新的需求進(jìn)行更改、修改或更新。在實(shí)踐中，預(yù)測(cè)可能的變更行為是石油化工工藝管線安裝質(zhì)量管理的一項(xiàng)重要任務(wù)。這就要求有一種適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)確定變化的特征。過(guò)程包括廣泛的任務(wù)和活動(dòng)，例如計(jì)劃所需物料、選擇供應(yīng)商、采購(gòu)、庫(kù)存管理和預(yù)測(cè)。因此，此過(guò)程不僅是簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)計(jì)算，而且還包括相關(guān)操作，不能固守老舊的方案，要隨著環(huán)境的變化而變化。大多數(shù)限于為特征變化提供定性和定量依賴(lài)值，最常用的方法之一是拉格朗日法。但是函數(shù)依賴(lài)使得分析能力更強(qiáng)，使石化工藝管線的安裝任務(wù)能在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)完成，但不影響最終使用。

3.2 石油化工工藝管線安裝質(zhì)量把控

石油化工等現(xiàn)代安全關(guān)鍵型行業(yè)的一個(gè)明顯趨勢(shì)是，越來(lái)越依賴(lài)承包商和服務(wù)公司來(lái)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)。多個(gè)組織以不同的方式和不同程度的參與，提供石油化工所需的工具或設(shè)備，專(zhuān)業(yè)技術(shù)或特定服務(wù)。在石油化工工藝管線安裝中，多個(gè)組織參與涉及復(fù)雜性的增加，因?yàn)楣ぷ髁鞒绦枰渲芯哂胁煌瑢?zhuān)業(yè)不同組織，負(fù)責(zé)不同的區(qū)域和不同的安全文化。此外，由于短期合同和不熟悉彼此的員工以及他們不容易執(zhí)行工作任務(wù)的環(huán)境，這種組織多樣性也可能導(dǎo)致更大的勞動(dòng)力波動(dòng)?？梢哉f(shuō)，朝著增加的組織間復(fù)雜性發(fā)展意味著對(duì)工作流程的結(jié)構(gòu)和執(zhí)行方式進(jìn)行了若干改動(dòng)，這可能對(duì)安全性產(chǎn)生影響。因此，必須在安裝過(guò)程中，嚴(yán)格把控質(zhì)量關(guān)，采取必要措施，如重視質(zhì)量檢查等，防止石油化工工藝管線安裝發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，石油化工管線的安裝需要注意管線的布局、閥門(mén)和防腐等問(wèn)題，才能在根本上最大程度地消除因不當(dāng)安裝而造成的問(wèn)題，并有效提升石油化工工藝管線的安裝質(zhì)量。此外，針對(duì)石油化工工藝管線安裝質(zhì)量問(wèn)題，本文還從安裝變更和質(zhì)量管理兩個(gè)方面進(jìn)行了闡述，進(jìn)一步的解決了石油化工工藝管線安裝質(zhì)量問(wèn)題。