LNG接收站工藝管道安裝質量控制技術分析

顧永亮

國家管網集團南山（山東）天然氣有限公司 山東 煙臺 265700

近年來，隨著液化天然氣（Liquefied Natural Gas，LNG）在我國市場化程度的不斷提高，形成了沿海大型LNG接收站和內陸小型LNG液化工廠投入建設的新格局。截至2022年10月，我國已建成LNG接收站24座，年設計接收能力達1.0957億t，按照我國能源戰(zhàn)略部署，未來還將新建和擴建LNG接收站，以滿足對LNG這種優(yōu)質、清潔、高效的能源需求[1]。LNG接收站包含儲罐、卸料、運輸、氣化、外輸等設施，是LNG產業(yè)鏈中的重要一環(huán)。基于超低溫（-162℃）存儲、運輸的工藝管道安裝工程就成為LNG接收站建設施工質量的重中之重。

LNG工藝管道包含接收站內的工藝區(qū)、儲罐區(qū)、公用工程及輔助生產區(qū)、海水取排水口區(qū)、LNG槽車裝車區(qū)、廠前區(qū)；接收站外的消防站工程和槽車安裝區(qū)以及碼頭工程的LNG專用碼頭上部設施、火炬平臺上部設施和工作船碼頭[2]。上訴所有區(qū)域均有工藝管線的設計和安裝，工藝管道安裝技術和質量控制對LNG安全生產至關重要。接收站工藝管道系統(tǒng)一般由管材、管件、法蘭、閥門等管道組成件經焊接和螺栓連接而成。管道組成件自身質量是整個管道系統(tǒng)質量的基礎，在采購和生產階段做好監(jiān)檢工作十分有必要。

LNG接收站工藝管道安裝流程：先決條件檢查→材料驗收→管道預制、閥門試壓→測量定位→支吊架安裝→管道安裝→管道試壓、吹掃、清洗→管道防腐補口、補傷→交工驗收。管道安裝程序開始前需要確認敷設管道的管廊、管道支柱、低管架的管道支墩、預埋件、預留孔等均已按照設計文件要求施工完畢；坐標位置、標高以及坡度要求均符合設計文件且混泥土強度達到75%以上。每道施工工序都具有相應的工藝規(guī)劃和驗收標準，文章將詳細敘述管道安裝過程中的質量控制要點，科學規(guī)劃焊接安裝及保冷安裝的施工流程，精準掌握管道安裝技術和監(jiān)理水平，不斷提高LNG接收站工程工藝管道建設質量。

1 焊接質量控制要點

1.1 下料、組對及焊口標記管理

按照管道設計圖紙進行管材下料，應考慮預制段尺寸和下料段尺寸之間的差異，通常下料段尺寸要去除彎頭、三通、大小頭等管配件的理論尺寸、規(guī)范要求的焊口組對間隙以及法蘭、墊片厚度的理論尺寸，一般調整余量長度為50～100mm。管材切割之前應將管道色標、規(guī)格、材質、物相代碼、制造標準等材料信息進行原標識移植，以防下料成段后混淆材料信息，對工藝造成偏差。設計壓力大于10MPa的可燃流體管道應采用機械方法加工、預制坡口，若采用氧乙炔焰或等離子切割時需打磨平整，去除影響焊接質量的表面層。管道組對時應將坡口內外表面20mm范圍內的油污、油漆、鐵銹、毛刺清理干凈。組對過程應做到內外平直，鋼制管道內壁錯邊量不應超過壁厚的10%，并在距離中心200mm處測量平直度，全場允許偏差小于1mm。

由于接收站工藝管道貫穿多個單體區(qū)域，焊接組對的焊口標記格外重要，所有工藝管道使用的管道焊口標識應具有唯一性，在完成一道焊口并經表面質量檢查后，在焊口附近詳細記錄焊口號、管線號、管段號、焊工號、焊接日期等信息，以便后續(xù)焊接質量管理查驗以及缺陷溯源。管段號以每張單線圖為單位進行標注，以某在建LNG接收站項目為例，工藝區(qū)管廊單線圖號為GAN-0001-SA10E0-2，管段號為970-GAN-1-2-2”-1/1-GD01→，當管段需進行拆分時，在上訴管段號末尾備注（D+1/2）。

1.2 焊接過程控制

LNG接收站工藝管道包含不銹鋼管（ASTM A312 TP304）、碳鋼管（ASTM A106 Gr.B）、銅鎳管（ASTM B 466 UNS C70600）、高溫作用電容鋼管（ASTM A358 304/304L）、低溫無縫碳鋼管（ASTM A333 Gr.6）、中低溫用電熔化焊鋼管（ASTM A671 GR.CC60 CL.32），每種材質鋼管和對應的焊材應當制定焊接工藝評定，并在焊接工藝規(guī)程中詳細說明焊接過程參數，對現場施焊進行參數管理和行為約束。低溫鋼管道在保證焊透的條件下，應選用小的焊接線能量和多層多道焊的工藝[3]。焊接安裝的順序為：先地下管道后地上管道、先大管道后小管道、先高壓管道、后低壓管道、先合金鋼管道、后碳素鋼管道。

管徑小于等于2寸或壁厚δ≤6mm的焊縫可采用氬弧電弧焊（GTAW）進行焊接；管徑大于2寸壁厚δ≤6mm的管道采用氬弧焊打底、手工焊條電弧焊（SMAW）蓋面，低溫不銹鋼氬弧焊必須實現管道內充氬進行根部焊接。承插以及角焊縫采用手工焊條電弧焊（SMAW）并至少焊2遍。不得在焊接件表面試驗電流，不銹鋼、合金鋼焊件表面不得有電弧擦傷等缺陷。焊接完畢應及時清理焊縫表面的熔渣及附近的飛濺，奧氏體不銹鋼焊接接頭焊后應按施工及質量驗收規(guī)范進行酸洗、鈍化處理，并以蘭點檢驗法檢查鈍化膜的致密性。

1.3 無損檢測

焊縫的無損檢測是檢測焊縫質量的必要手段，焊縫施焊完畢后應立即去除渣皮、飛濺物，清理干凈焊縫表面，并且進行焊縫外觀檢查。要求焊縫外觀應成型良好，寬度以每邊蓋過坡口邊緣2mm為宜，角焊縫的焊腳高度應符合設計文件規(guī)定外形應平緩過渡，不允許有裂紋、未熔合、氣孔、夾渣、飛濺存在。根據NB/T47013[4]規(guī)定對焊縫進行無損檢測。通常情況下，管道全熔透對接焊縫一般采用射線檢測（RT），壁厚大于25mm的碳鋼管道根部進行超聲波檢測（UT），承插以及角焊縫采用表面滲透檢測（MT）。經無損檢測合格的管段方可用于接收站工藝管道驗收合格項目。

1.4 返修程序

一般而言，在不改變焊接工藝、焊接材料、焊接方式的情況下，焊接工藝規(guī)程適用于定位焊、點焊以及相同位置的返修焊接，也就是說返修的焊接必須嚴格遵照焊評焊接的工藝參數，并在焊接返修單中詳細記錄返修缺陷的深度、長度、管線位置、缺陷去除方式等信息。焊道有預熱要求時，返修焊接也應當進行預熱處理，并在熱處理后進行硬度檢驗以及相應的無損檢測方法，返修驗收完畢在焊道口標注返修標識。

2 管道保冷

LNG接收站施工區(qū)域內的管道、管件、閥門、法蘭均需要保冷，主要由保冷層、防潮層、保護層三者至內向外組成一個完整的保冷結構。管道保冷厚度將嚴格執(zhí)行規(guī)格書厚度表，通常情況下保冷層總厚度為100～260mm，管道公稱直徑越大，保冷層厚度越大，小于1英寸的管道不設防潮層。保冷層與鋼管之間應設置過渡層或者伸縮接頭，來解決不同材料在低溫和常溫交變時的收縮性差異。

保冷層（也稱絕熱層）采用硬質阻燃性聚異氰酸酯泡沫（PIR）材料，具有阻燃性、低煙性、高流動性和高粘結性特點，起到防水、絕熱的保護作用。PIR材料在工廠預制，現場實施安裝，每層鋪設、拼接時需要考慮局部變形現象，預留寬度不小于100mm的錯縫，且管道內外相鄰2層的壓縫位置不能出現貫穿縫。PIR的橫縱縫、彎頭連接處必須采用2～3mm的彈性密封膠進行密封，以保證連接位置的保冷效果可靠，避免成為漏冷點。

防潮層分為主次2層：瑪蹄脂、玻璃纖維網格布和復合丁基橡膠型卷材為主防潮層，貼近保冷側需粘貼聚氨酯鋁箔作為次級防潮層（又稱一次防潮層）。保護層為全鍍鋁鋼板的咬合結構安裝，并用不銹鋼帶捆扎，金屬外殼橫向和環(huán)向搭接處邊緣25mm處用金屬密封膠密封，不銹鋼帶綁扎的最大間距為250m。另外，水平管道每6米設置一個膨脹收縮縫，垂直管道每3.6m設置一個管道支撐環(huán)，膨脹收縮縫位置需進行加厚保冷。在管托、法蘭和閥門兩側保冷終止處，用玻璃纖維網格布和雙組分隔氣膠制作氣阻層，并延伸至管道表面50mm，提高管道保冷結構的耐磨性和防潮性。

3 閥門安裝技術

LNG接收站涉及的閥門主要包含低溫截止閥、低溫止回閥、海水蝶閥、低溫球閥等，各閥門部件在進場驗收時必須確認壓力試驗和密閉實驗已測試合格，并且閥門的外觀質量符合設計文件要求。調節(jié)閥組預制安裝時應按照配管圖紙和流程圖，考慮工藝流程的設計要求，核對閥門型號、材質及安裝方向，不得傾斜安裝。超壓設備旁安裝的安全閥應及時進行調校和鉛封，保證工業(yè)生產過程的安全性。

法蘭或螺栓連接的閥門應在關閉狀態(tài)下安裝，對焊閥門與管道連接時閥門不用關閉。當使用法蘭連接時，應當注意法蘭的螺孔、螺母裝配位置，做到對稱、均勻、松緊適度，絕對不允許用強緊螺栓的方法消除歪斜。焊接閥件與管道連接的焊縫宜采用氬弧焊（GTAW），焊接位置進行100%外觀檢查，不允許存在氣孔、裂紋、夾雜等缺陷。

4 其他質量管理要求

（1）材料管理要求：LNG接收站涉及的材料物資種類較多，具有量小面大的特點，對于入庫材料的標識、保管、領用應當有科學有效的管理方法，防止發(fā)生材料變形、銹蝕、混用現象。

（2）驗收合格要求：嚴格按照驗收標準、規(guī)范和設計圖紙進行工程驗收，管道焊縫按照GB50184—2011[5]的要求進行外觀驗收，管道保冷按照GB50185—2010[6]驗收。管道內部應保持清潔干凈、及時吹掃并封閉管口，直至交付使用。

（3）管段吊裝要求：熟悉審讀圖紙、勘察現場情況，明確吊裝施工的重點及難點。譬如LNG接收站最重管段可達12t，在吊裝前需確認地基是否需要做特殊處理。選擇合理的機具布置，完成管道吊裝及管道高空對口焊接，并在吊裝管道時避免碰撞，防止造成接觸部位的防腐層損傷。

（4）環(huán)境影響：LNG接收站通常建于海邊，受到潮濕和大風環(huán)境的影響，管道焊接時應注意天氣情況，雨天、臺風天做好管道遮蓋，禁止施焊。氬弧焊在風速大于2m/s，焊條電弧焊在風速大于8m/s以及空氣相對濕度大于90%以上時必須采取有效防護措施，確保焊縫成型質量。

5 結束語

為保證LNG接收站工藝管道在高壓、深冷環(huán)境下長期、安全的穩(wěn)定運行，其工藝管道的安裝質量控制需要從管道組對、焊接、無損檢測、保冷、閥門安裝、試壓等方面進行把控。一方面解決管道組對焊接過程中的缺陷預防和治理問題，另一方面解決管道保冷、防潮、防腐蝕問題。施工過程嚴格監(jiān)督安全和質量，確保工藝管道建設符合設計文件、標準規(guī)范要求，成功安全平穩(wěn)運行。