顧永亮

國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)南山（山東）天然氣有限公司 山東 煙臺(tái) 265700

近年來，隨著液化天然氣（Liquefied Natural Gas，LNG）在我國(guó)市場(chǎng)化程度的不斷提高，形成了沿海大型LNG接收站和內(nèi)陸小型LNG液化工廠投入建設(shè)的新格局。截至2022年10月，我國(guó)已建成LNG接收站24座，年設(shè)計(jì)接收能力達(dá)1.0957億t，按照我國(guó)能源戰(zhàn)略部署，未來還將新建和擴(kuò)建LNG接收站，以滿足對(duì)LNG這種優(yōu)質(zhì)、清潔、高效的能源需求[1]。LNG接收站包含儲(chǔ)罐、卸料、運(yùn)輸、氣化、外輸?shù)仍O(shè)施，是LNG產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)?；诔蜏兀?162℃）存儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)墓に嚬艿腊惭b工程就成為L(zhǎng)NG接收站建設(shè)施工質(zhì)量的重中之重。

LNG工藝管道包含接收站內(nèi)的工藝區(qū)、儲(chǔ)罐區(qū)、公用工程及輔助生產(chǎn)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(shè)施、火炬平臺(tái)上部設(shè)施和工作船碼頭[2]。上訴所有區(qū)域均有工藝管線的設(shè)計(jì)和安裝，工藝管道安裝技術(shù)和質(zhì)量控制對(duì)LNG安全生產(chǎn)至關(guān)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(jīng)焊接和螺栓連接而成。管道組成件自身質(zhì)量是整個(gè)管道系統(tǒng)質(zhì)量的基礎(chǔ)，在采購(gòu)和生產(chǎn)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(yàn)收→管道預(yù)制、閥門試壓→測(cè)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(bǔ)口、補(bǔ)傷→交工驗(yàn)收。管道安裝程序開始前需要確認(rèn)敷設(shè)管道的管廊、管道支柱、低管架的管道支墩、預(yù)埋件、預(yù)留孔等均已按照設(shè)計(jì)文件要求施工完畢；坐標(biāo)位置、標(biāo)高以及坡度要求均符合設(shè)計(jì)文件且混泥土強(qiáng)度達(dá)到75%以上。每道施工工序都具有相應(yīng)的工藝規(guī)劃和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，文章將詳細(xì)敘述管道安裝過程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)，科學(xué)規(guī)劃焊接安裝及保冷安裝的施工流程，精準(zhǔn)掌握管道安裝技術(shù)和監(jiān)理水平，不斷提高LNG接收站工程工藝管道建設(shè)質(zhì)量。

1 焊接質(zhì)量控制要點(diǎn)

1.1 下料、組對(duì)及焊口標(biāo)記管理

按照管道設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行管材下料，應(yīng)考慮預(yù)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(duì)間隙以及法蘭、墊片厚度的理論尺寸，一般調(diào)整余量長(zhǎng)度為50～100mm。管材切割之前應(yīng)將管道色標(biāo)、規(guī)格、材質(zhì)、物相代碼、制造標(biāo)準(zhǔn)等材料信息進(jìn)行原標(biāo)識(shí)移植，以防下料成段后混淆材料信息，對(duì)工藝造成偏差。設(shè)計(jì)壓力大于10MPa的可燃流體管道應(yīng)采用機(jī)械方法加工、預(yù)制坡口，若采用氧乙炔焰或等離子切割時(shí)需打磨平整，去除影響焊接質(zhì)量的表面層。管道組對(duì)時(shí)應(yīng)將坡口內(nèi)外表面20mm范圍內(nèi)的油污、油漆、鐵銹、毛刺清理干凈。組對(duì)過程應(yīng)做到內(nèi)外平直，鋼制管道內(nèi)壁錯(cuò)邊量不應(yīng)超過壁厚的10%，并在距離中心200mm處測(cè)量平直度，全場(chǎng)允許偏差小于1mm。

由于接收站工藝管道貫穿多個(gè)單體區(qū)域，焊接組對(duì)的焊口標(biāo)記格外重要，所有工藝管道使用的管道焊口標(biāo)識(shí)應(yīng)具有唯一性，在完成一道焊口并經(jīng)表面質(zhì)量檢查后，在焊口附近詳細(xì)記錄焊口號(hào)、管線號(hào)、管段號(hào)、焊工號(hào)、焊接日期等信息，以便后續(xù)焊接質(zhì)量管理查驗(yàn)以及缺陷溯源。管段號(hào)以每張單線圖為單位進(jìn)行標(biāo)注，以某在建LNG接收站項(xiàng)目為例，工藝區(qū)管廊單線圖號(hào)為GAN-0001-SA10E0-2，管段號(hào)為970-GAN-1-2-2”-1/1-GD01→，當(dāng)管段需進(jìn)行拆分時(shí)，在上訴管段號(hào)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?zé)o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(zhì)鋼管和對(duì)應(yīng)的焊材應(yīng)當(dāng)制定焊接工藝評(píng)定，并在焊接工藝規(guī)程中詳細(xì)說明焊接過程參數(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施焊進(jìn)行參數(shù)管理和行為約束。低溫鋼管道在保證焊透的條件下，應(yīng)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?yàn)椋合鹊叵鹿艿篮蟮厣瞎艿馈⑾却蠊艿篮笮」艿?、先高壓管道、后低壓管道、先合金鋼管道、后碳素鋼管道?/p>

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(jìn)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(shí)現(xiàn)管道內(nèi)充氬進(jìn)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(yàn)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(yīng)及時(shí)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(yīng)按施工及質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范進(jìn)行酸洗、鈍化處理，并以蘭點(diǎn)檢驗(yàn)法檢查鈍化膜的致密性。

1.3 無損檢測(cè)

焊縫的無損檢測(cè)是檢測(cè)焊縫質(zhì)量的必要手段，焊縫施焊完畢后應(yīng)立即去除渣皮、飛濺物，清理干凈焊縫表面，并且進(jìn)行焊縫外觀檢查。要求焊縫外觀應(yīng)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(yīng)符合設(shè)計(jì)文件規(guī)定外形應(yīng)平緩過渡，不允許有裂紋、未熔合、氣孔、夾渣、飛濺存在。根據(jù)NB/T47013[4]規(guī)定對(duì)焊縫進(jìn)行無損檢測(cè)。通常情況下，管道全熔透對(duì)接焊縫一般采用射線檢測(cè)（RT），壁厚大于25mm的碳鋼管道根部進(jìn)行超聲波檢測(cè)（UT），承插以及角焊縫采用表面滲透檢測(cè)（MT）。經(jīng)無損檢測(cè)合格的管段方可用于接收站工藝管道驗(yàn)收合格項(xiàng)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(diǎn)焊以及相同位置的返修焊接，也就是說返修的焊接必須嚴(yán)格遵照焊評(píng)焊接的工藝參數(shù)，并在焊接返修單中詳細(xì)記錄返修缺陷的深度、長(zhǎng)度、管線位置、缺陷去除方式等信息。焊道有預(yù)熱要求時(shí)，返修焊接也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行預(yù)熱處理，并在熱處理后進(jìn)行硬度檢驗(yàn)以及相應(yīng)的無損檢測(cè)方法，返修驗(yàn)收完畢在焊道口標(biāo)注返修標(biāo)識(shí)。

2 管道保冷

LNG接收站施工區(qū)域內(nèi)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(hù)層三者至內(nèi)向外組成一個(gè)完整的保冷結(jié)構(gòu)。管道保冷厚度將嚴(yán)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(shè)防潮層。保冷層與鋼管之間應(yīng)設(shè)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(shí)的收縮性差異。

保冷層（也稱絕熱層）采用硬質(zhì)阻燃性聚異氰酸酯泡沫（PIR）材料，具有阻燃性、低煙性、高流動(dòng)性和高粘結(jié)性特點(diǎn)，起到防水、絕熱的保護(hù)作用。PIR材料在工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施安裝，每層鋪設(shè)、拼接時(shí)需要考慮局部變形現(xiàn)象，預(yù)留寬度不小于100mm的錯(cuò)縫，且管道內(nèi)外相鄰2層的壓縫位置不能出現(xiàn)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(jìn)行密封，以保證連接位置的保冷效果可靠，避免成為漏冷點(diǎn)。

防潮層分為主次2層：瑪蹄脂、玻璃纖維網(wǎng)格布和復(fù)合丁基橡膠型卷材為主防潮層，貼近保冷側(cè)需粘貼聚氨酯鋁箔作為次級(jí)防潮層（又稱一次防潮層）。保護(hù)層為全鍍鋁鋼板的咬合結(jié)構(gòu)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(shè)置一個(gè)膨脹收縮縫，垂直管道每3.6m設(shè)置一個(gè)管道支撐環(huán)，膨脹收縮縫位置需進(jìn)行加厚保冷。在管托、法蘭和閥門兩側(cè)保冷終止處，用玻璃纖維網(wǎng)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(jié)構(gòu)的耐磨性和防潮性。

3 閥門安裝技術(shù)

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(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收時(shí)必須確認(rèn)壓力試驗(yàn)和密閉實(shí)驗(yàn)已測(cè)試合格，并且閥門的外觀質(zhì)量符合設(shè)計(jì)文件要求。調(diào)節(jié)閥組預(yù)制安裝時(shí)應(yīng)按照配管圖紙和流程圖，考慮工藝流程的設(shè)計(jì)要求，核對(duì)閥門型號(hào)、材質(zhì)及安裝方向，不得傾斜安裝。超壓設(shè)備旁安裝的安全閥應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)校和鉛封，保證工業(yè)生產(chǎn)過程的安全性。

法蘭或螺栓連接的閥門應(yīng)在關(guān)閉狀態(tài)下安裝，對(duì)焊閥門與管道連接時(shí)閥門不用關(guān)閉。當(dāng)使用法蘭連接時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意法蘭的螺孔、螺母裝配位置，做到對(duì)稱、均勻、松緊適度，絕對(duì)不允許用強(qiáng)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(jìn)行100%外觀檢查，不允許存在氣孔、裂紋、夾雜等缺陷。

4 其他質(zhì)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(diǎn)，對(duì)于入庫(kù)材料的標(biāo)識(shí)、保管、領(lǐng)用應(yīng)當(dāng)有科學(xué)有效的管理方法，防止發(fā)生材料變形、銹蝕、混用現(xiàn)象。

（2）驗(yàn)收合格要求：嚴(yán)格按照驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行工程驗(yàn)收，管道焊縫按照GB50184—2011[5]的要求進(jìn)行外觀驗(yàn)收，管道保冷按照GB50185—2010[6]驗(yàn)收。管道內(nèi)部應(yīng)保持清潔干凈、及時(shí)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(xiàn)場(chǎng)情況，明確吊裝施工的重點(diǎn)及難點(diǎn)。譬如LNG接收站最重管段可達(dá)12t，在吊裝前需確認(rèn)地基是否需要做特殊處理。選擇合理的機(jī)具布置，完成管道吊裝及管道高空對(duì)口焊接，并在吊裝管道時(shí)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(fēng)環(huán)境的影響，管道焊接時(shí)應(yīng)注意天氣情況，雨天、臺(tái)風(fēng)天做好管道遮蓋，禁止施焊。氬弧焊在風(fēng)速大于2m/s，焊條電弧焊在風(fēng)速大于8m/s以及空氣相對(duì)濕度大于90%以上時(shí)必須采取有效防護(hù)措施，確保焊縫成型質(zhì)量。

5 結(jié)束語

為保證LNG接收站工藝管道在高壓、深冷環(huán)境下長(zhǎng)期、安全的穩(wěn)定運(yùn)行，其工藝管道的安裝質(zhì)量控制需要從管道組對(duì)、焊接、無損檢測(cè)、保冷、閥門安裝、試壓等方面進(jìn)行把控。一方面解決管道組對(duì)焊接過程中的缺陷預(yù)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(yán)格監(jiān)督安全和質(zhì)量，確保工藝管道建設(shè)符合設(shè)計(jì)文件、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，成功安全平穩(wěn)運(yùn)行。