大型LNG 接收站泄漏性試驗(yàn)工藝優(yōu)化

孫文濤 王喜房 李建嶺 王舒心

中國化學(xué)工程第十四建設(shè)有限公司 江蘇南京 210044

由于LNG 接收站內(nèi)的管線復(fù)雜、管道較長（一般分為八大系統(tǒng)），且介質(zhì)易燃易爆、氣化比較大，泄漏性試驗(yàn)要求較高，大部分系統(tǒng)需要摻氦氣進(jìn)行泄漏性試驗(yàn)。常規(guī)試驗(yàn)方法是單個(gè)系統(tǒng)具備條件即可進(jìn)入泄漏性試驗(yàn)環(huán)節(jié)，試驗(yàn)介質(zhì)一般不重復(fù)使用，試驗(yàn)成本較高。中國化學(xué)工程第十四建設(shè)有限公司（以下簡稱十四化建）依托江蘇濱海LNG 項(xiàng)目開展大型LNG 接收站泄漏性試驗(yàn)工藝優(yōu)化研究，通過工藝管道高壓、中壓系統(tǒng)的合理合并，以BOG 系統(tǒng)→高壓系統(tǒng)→低壓系統(tǒng)→燃料氣系統(tǒng)的“串聯(lián)”方式依次試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了泄漏性試驗(yàn)介質(zhì)的重復(fù)使用，大大降低了試驗(yàn)成本，縮短試驗(yàn)時(shí)間，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

1 試壓系統(tǒng)合并

大型LNG 接收站工藝管道一般分為八大系統(tǒng)，功能如表1 所示。

表1 工藝管道八大系統(tǒng)功能

接收站各系統(tǒng)工藝管道一般分為4 個(gè)壓力等級。以江蘇濱海LNG 項(xiàng)目為例，各系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力如表2 所示。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件要求：高壓工藝管道（設(shè)計(jì)壓力＞10MPa）的泄漏性試驗(yàn)需進(jìn)行敏感性泄漏試驗(yàn)；中、低壓工藝管道泄漏性試驗(yàn)可以采用氣密性試驗(yàn)。由于LNG 接收站管線上的大多數(shù)閥門為焊接閥門，管道在試壓、吹掃過程中產(chǎn)生了較多的黃金焊口未參與管道壓力試驗(yàn)，因此業(yè)主在圖紙規(guī)定的基礎(chǔ)上提高了對本項(xiàng)目泄漏性試驗(yàn)的要求：除BOG 系統(tǒng)進(jìn)行氣密性試驗(yàn)以外，其余系統(tǒng)均需進(jìn)行敏感性泄漏試驗(yàn)。

表2 江蘇濱海LNG項(xiàng)目系統(tǒng)試驗(yàn)清單

根據(jù)各個(gè)系統(tǒng)的試驗(yàn)方法、試驗(yàn)壓力、敏感性介質(zhì)含量及各個(gè)系統(tǒng)之間的位置關(guān)系及容積大小等，合并了設(shè)計(jì)壓力相同的系統(tǒng)，并從試驗(yàn)順序方面進(jìn)行了升級調(diào)整。江蘇濱海LNG 項(xiàng)目系統(tǒng)試驗(yàn)清單如表2 所示。燃料氣系統(tǒng)和中壓系統(tǒng)的試驗(yàn)順序不分先后，也可同時(shí)進(jìn)行，表2為江蘇濱海LNG 項(xiàng)目所采用的試驗(yàn)順序，應(yīng)用于其他項(xiàng)目時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。敏感性泄漏試驗(yàn)按NB/ T47013.8- 2012 附錄D 的要求，采用氦質(zhì)譜儀泄漏檢測- 吸槍技術(shù)進(jìn)行氦檢漏。

整個(gè)LNG 接收站的工藝管道在泄漏試驗(yàn)之前應(yīng)已完成氮?dú)庵脫Q。泄漏試驗(yàn)的主要介質(zhì)仍然為氮?dú)猓囼?yàn)之后可直接泄壓、封閉系統(tǒng)，等待試車進(jìn)料。試驗(yàn)時(shí)重復(fù)使用的介質(zhì)從BOG 系統(tǒng)導(dǎo)入高壓系統(tǒng)，再導(dǎo)入中壓系統(tǒng)和燃料氣系統(tǒng)。介質(zhì)根據(jù)試驗(yàn)要求補(bǔ)充氦氣或氮?dú)?。試?yàn)流程如圖1 所示。

圖1 江蘇濱海LNG項(xiàng)目泄漏試驗(yàn)流程

2 泄漏性試驗(yàn)

2.1 BOG系統(tǒng)氣密性試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力0.5MPa，試驗(yàn)介質(zhì)按照設(shè)計(jì)要求為干燥氮?dú)?。可使用現(xiàn)場的PSA 制氮系統(tǒng)（PSA制氮系統(tǒng)的出口壓力為0.8MPa）注入氮?dú)?，進(jìn)行加壓。試驗(yàn)方法按照《壓力管道規(guī)范工業(yè)管道第5 部分：檢驗(yàn)與試驗(yàn)》（GB/ T20801.5—2020）的規(guī)定執(zhí)行。

（2）試驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)，預(yù)試驗(yàn)的壓力宜為0.2MPa，通過聲音和目測進(jìn)行初檢。

（3）試驗(yàn)時(shí)應(yīng)逐級緩慢增加壓力，當(dāng)升至試驗(yàn)壓力的50%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行初始檢查，如未發(fā)現(xiàn)異常或泄漏，繼續(xù)按試驗(yàn)壓力的10%逐級升壓，每級應(yīng)有足夠的保壓時(shí)間以平衡管道的應(yīng)變。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定每級保壓3mim，本項(xiàng)目考慮到管線較長，每級保壓時(shí)間延長至5min。達(dá)到規(guī)定的試驗(yàn)壓力0.5MPa 后，用發(fā)泡劑檢查有無泄漏，試驗(yàn)壓力下的保壓時(shí)間應(yīng)根據(jù)查漏工作需要確定。

2.2 高壓系統(tǒng)氦檢漏試驗(yàn)

2.2.1 將高壓外輸系統(tǒng)、高壓回流系統(tǒng)、BOG 壓縮系統(tǒng)連成1 個(gè)高壓系統(tǒng)

首先將ORV、SCV、計(jì)量撬的設(shè)備進(jìn)出口與高壓管道連接起來；然后打開工藝區(qū)管廊區(qū)域高壓回流及高壓外輸系統(tǒng)的閥門將兩個(gè)系統(tǒng)連接起來；最后打開BOG 高壓壓縮區(qū)域BOG 壓縮系統(tǒng)和高壓外輸系統(tǒng)之間的閥門將兩個(gè)系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)高壓系統(tǒng)合并。

2.2.2 將BOG 系統(tǒng)內(nèi)的試驗(yàn)介質(zhì)導(dǎo)入到高壓系統(tǒng)

通過在高壓泵區(qū)域加設(shè)臨時(shí)管線，將高壓回流系統(tǒng)與BOG 系統(tǒng)的安全閥前端的排空閥連接起來，將BOG系統(tǒng)內(nèi)的氮?dú)鈱?dǎo)入到高壓系統(tǒng)中。

2.2.3 氦檢漏工藝流程

氦檢漏工藝流程如圖2 所示。

圖2 高壓系統(tǒng)氦檢漏試驗(yàn)工藝流程圖

（1）在高壓系統(tǒng)進(jìn)氣點(diǎn)附件的導(dǎo)淋處和罐區(qū)管廊區(qū)域高壓系統(tǒng)的末端導(dǎo)淋處分別安裝一塊量程為1.0MPa的壓力表，當(dāng)壓力升至0.2MPa 時(shí)，關(guān)閉高壓泵區(qū)域的進(jìn)氣點(diǎn)，檢測人員須時(shí)刻關(guān)注壓力表讀數(shù)。

（2）對高壓系統(tǒng)進(jìn)行初步檢漏時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)檢查閥門填料函、法蘭或螺紋連接處、放空閥、排氣閥和排水閥等部位，用發(fā)泡劑檢查有無泄漏。如有泄漏情況應(yīng)處理后再次檢漏，直至全部合格。

（3）氦氣注入點(diǎn)設(shè)置在高壓泵區(qū)域注氮口的末端，注入氦氣的過程中應(yīng)持續(xù)觀察壓力表讀數(shù)，壓力到達(dá)0.25MPa 時(shí)停止氦氣注入。

（4）為使氦氣與氮?dú)饣旌暇鶆?，氦氣注入后需靜置2h。靜置過程中使用塑料薄膜將檢測點(diǎn)包覆完整，保證無漏氣點(diǎn)。薄膜的選用不宜過厚，否則影響檢測探頭的伸入。

（5）由于高壓系統(tǒng)的氦檢要求壓力為0.5MPa，且設(shè)計(jì)文件要求氦氣的體積混合比為10%，因此在包覆完成后，繼續(xù)對系統(tǒng)進(jìn)行升壓。由于BOG 系統(tǒng)的試驗(yàn)壓力也是0.5MPa，在介質(zhì)注入過程中，高壓系統(tǒng)和BOG 系統(tǒng)會有一個(gè)壓力均衡點(diǎn)，達(dá)到壓力均衡點(diǎn)后，壓力表讀書將不再變化。在接近壓力均衡點(diǎn)時(shí)關(guān)閉氮?dú)庾⑷朦c(diǎn)的閥門，使用現(xiàn)場的PSA 制氮系統(tǒng)注入氮?dú)?。注氮點(diǎn)設(shè)置在ORV的氮?dú)獯祾呖谔帲瑢⒌獨(dú)獯祾呖谂c附近PSA 制氮系統(tǒng)用臨時(shí)管線連接，持續(xù)注入氮?dú)庵料到y(tǒng)壓力達(dá)0.5MPa。

（6）升至試驗(yàn)壓力后，每個(gè)裝置隨機(jī)拆開1 個(gè)導(dǎo)淋的法蘭蓋，使用濃度檢測儀進(jìn)行氦氣濃度檢測，所有裝置均合格后將法蘭蓋重新安裝并緊固。

（7）使用氦檢儀進(jìn)行檢測。檢驗(yàn)設(shè)備采用氦質(zhì)譜檢漏儀，采用嗅吸探頭檢測。檢測前先將氦檢儀進(jìn)行校準(zhǔn)，檢測期間探頭嘴與管口表面之間的距離保持在3.0mm以內(nèi)，如果無大于1.0×10-6（Pa·m3）/ s 的泄漏率指示，該點(diǎn)檢測合格并記錄；如果發(fā)現(xiàn)有大于1.0×10-6（Pa·m3）/ s的泄漏率指示，記錄位號然后用嗅吸探頭逐段掃查檢測漏點(diǎn)位置，發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)后用紅色膠帶標(biāo)注出位置，并通知相關(guān)人員進(jìn)行返修。對于法蘭泄漏的情況，按照螺栓增加力矩?cái)Q緊，力矩值不超過規(guī)定值時(shí)進(jìn)行返修；若增加力矩仍然泄漏，則需要更換墊片。對于閥門泄漏，采用修復(fù)、更換等措施。待返修完成后，按照原檢測工序重新檢測并記錄復(fù)檢點(diǎn)。為了保證檢測精度，檢測過程中氦檢儀每間隔2h需重新自動校準(zhǔn)一次。

（8）整個(gè)系統(tǒng)氦檢完成后，將系統(tǒng)暫時(shí)封閉并做好安全警示，等待中壓系統(tǒng)及燃料氣系統(tǒng)具備條件使用該系統(tǒng)的試驗(yàn)介質(zhì)進(jìn)行檢測。

2.3 中壓系統(tǒng)氦檢漏試驗(yàn)

將卸料系統(tǒng)、低壓外輸系統(tǒng)、低壓回流系統(tǒng)連成1 個(gè)中壓系統(tǒng)。首先打開罐區(qū)管廊管線卸料系統(tǒng)和低壓回流系統(tǒng)之間的閥門，將低壓回流系統(tǒng)和卸料主管連接起來，然后打開罐區(qū)管廊管線低壓外輸系統(tǒng)和卸料系統(tǒng)之間的閥門，將低壓外輸系統(tǒng)和卸料系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)中壓系統(tǒng)合并。

將高壓系統(tǒng)內(nèi)的試驗(yàn)介質(zhì)導(dǎo)入到中壓系統(tǒng)。打開罐區(qū)管廊區(qū)域高壓系統(tǒng)與中壓系統(tǒng)連接的閥門，將高壓系統(tǒng)內(nèi)的氮?dú)夂秃饣旌蠚怏w導(dǎo)入到中壓系統(tǒng)中。

由于中壓系統(tǒng)的氦檢要求壓力為0.2MPa，且氦氣的體積混合比為1%，高壓系統(tǒng)內(nèi)試驗(yàn)介質(zhì)的濃度滿足直接進(jìn)行氦檢漏試驗(yàn)的要求，且高壓系統(tǒng)容積比中壓系統(tǒng)大，因此無需另外注入氮?dú)饣蛘吆?。中壓系統(tǒng)氦檢漏工藝流程如圖3 所示。

圖3 中壓系統(tǒng)氦檢漏試驗(yàn)流程

（1）通過高壓系統(tǒng)將試驗(yàn)介質(zhì)導(dǎo)入到中壓系統(tǒng)中，在卸料碼頭二層平臺的卸料系統(tǒng)末端導(dǎo)淋處安裝一塊量程為0.6MPa 的壓力表，在再冷凝器區(qū)域預(yù)冷管線氮?dú)獯祾呖诘那岸闻艢忾y處也安裝一塊量程為0.6MPa 的壓力表，當(dāng)壓力升至0.2MPa 時(shí)停止進(jìn)氣。

（2）對所有閥門填料函、法蘭或螺紋連接處、放空閥、排氣閥、排水閥等位置涂刷發(fā)泡劑后進(jìn)行初步檢漏。

（3）初檢合格后，使用塑料薄膜對檢測點(diǎn)進(jìn)行包覆。

（4）每個(gè)裝置隨機(jī)拆開1 個(gè)導(dǎo)淋的法蘭蓋，使用濃度檢測儀器進(jìn)行氦氣濃度的檢測，所有裝置均合格后將法蘭蓋重新安裝并緊固。

（5）使用氦檢儀進(jìn)行檢測，檢測方法與高壓系統(tǒng)相同。

（6）整個(gè)系統(tǒng)氦檢完成后，將系統(tǒng)暫時(shí)封閉并做好安全警示。

2.4 燃料氣系統(tǒng)氦檢漏試驗(yàn)

2.4.1 將高壓系統(tǒng)內(nèi)的試驗(yàn)介質(zhì)導(dǎo)入到燃料氣系統(tǒng)

將燃料氣系統(tǒng)管線的導(dǎo)淋與就近的高壓系統(tǒng)的管線末端導(dǎo)淋通過臨時(shí)管線連接，將高壓系統(tǒng)內(nèi)的氮?dú)夂秃饣旌蠚怏w導(dǎo)入到燃料氣系統(tǒng)中。

2.4.2 氦檢漏工藝流程

高壓系統(tǒng)內(nèi)試驗(yàn)介質(zhì)的濃度及氣體量滿足直接進(jìn)行氦檢漏試驗(yàn)的要求，因此無需另外注入氮?dú)饣蛘吆?。燃料氣系統(tǒng)的氦檢具體流程與中壓系統(tǒng)相同。

將高壓系統(tǒng)剩余介質(zhì)導(dǎo)入到燃料氣系統(tǒng)中，在火炬區(qū)域管線末端導(dǎo)淋處安裝一塊量程為0.6MPa 的壓力表，在燃料氣區(qū)域進(jìn)氣點(diǎn)后端管線末端排氣閥位置安裝一塊量程為0.6MPa 的壓力表，當(dāng)壓力升至0.2MPa 時(shí)停止進(jìn)氣。后續(xù)步驟與中壓系統(tǒng)氦檢漏方法一致。

3 結(jié)語

以江蘇濱海LNG 項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目試驗(yàn)成本從前期預(yù)算240 余萬元，降低到135 萬元，成本降幅達(dá)43.75%；原計(jì)劃40d 的試驗(yàn)期縮短到15d。本工藝根據(jù)項(xiàng)目特征科學(xué)合理優(yōu)化了泄漏性試驗(yàn)流程，試驗(yàn)介質(zhì)（氦氣和氮?dú)猓┲貜?fù)使用，試驗(yàn)效率大幅提升。