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，具有極大的安全風險。而在對LNG管線進行停產(chǎn)檢修、改造時，部分工作涉及動火作業(yè)，施工過程中凍傷、燃燒、爆炸的風險急劇加大，為了安全操作及從經(jīng)濟性考慮，需將殘留在管線中的LNG回收置換后進行檢修和改造。本文以某LNG接收站更換調(diào)節(jié)閥為例，詳細分析了管內(nèi)介質(zhì)吹掃置換及焊接過程中的可燃氣體隔離技術(shù)及安全措施，最終通過實踐檢驗了整個施工過程，為LNG停產(chǎn)改造提供了切實可行的實施方法。

根據(jù)業(yè)主方的要求，在LNG接收站停產(chǎn)期間，對14”裝車主管上的8”調(diào)節(jié)閥進行改造施工，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)計劃，本項目停產(chǎn)改造時間預計5天，共120h。需要置換的LNG管線，最大尺寸14”，置換管線總長約1000m。置換采用液氮，將液氮氣化后加壓進入管道，利用氮氣將液體吹掃回LNG儲罐。

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)主負責，施工單位在停產(chǎn)前做好施工準備工作。

1.2 管線LNG排凈

通過液氮氣化注入14寸主管，通過保冷循環(huán)流至排放管線回到儲罐，盲端處通過增加工裝接入排凈管線回到儲罐。施工中采用爆破吹掃加快排凈速度，保證吹掃質(zhì)量。通過檢測低壓管線及排放管線上的溫度，當溫度計均升至-100℃以上時，判定LNG液體吹掃完成。

圖1 停產(chǎn)改造流程圖

圖2

1.3 LNG裝車管線氮氣置換

當?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，同時通過TSV閥門向管內(nèi)持續(xù)注入氮氣，進行LNG裝車管線氮氣置換天然氣，置換初期天然氣含量較高時，放空至儲罐回收，當儲罐壓力高不能回收時，切換至火炬管路（確保至火炬管路暢通）。利用氮氣吹掃口和每條盲端槽車裝車撬檢測口檢測可燃氣濃度小于2%，標志氮氣置換完成。

1.4 更換處氮氣隔離

關(guān)閉前后閥門，并通過調(diào)節(jié)閥旁的氮氣吹掃口的導淋向管內(nèi)持續(xù)注入氮氣，保持管內(nèi)微正壓，隔絕可能從放空管線泄漏的可燃氣體，同時打開安全閥旁通閥門使其氮氣由此處排出并實時檢測可燃氣濃度。在焊道兩側(cè)分別安裝管道封堵器，嚴密隔絕可燃氣體。

1.5 調(diào)節(jié)閥更換

管線氮氣置換處理合格，關(guān)閉管線前后閥門，并通過原調(diào)節(jié)閥的氮氣導淋向管內(nèi)持續(xù)注入氮氣，保持管內(nèi)微正壓，隔絕可能從放空管線泄漏的可燃氣體，同時實時檢測可燃氣濃度。當管線內(nèi)氮氣壓力平穩(wěn)以后，拆除調(diào)節(jié)閥兩側(cè)的保冷層，使用氣動鋸切割14”管線并移除，切割過程中持續(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，防止殘留的可燃氣體竄入焊接區(qū)域。管道安裝管堵后進行可燃氣體檢測，合格后才能進行管道坡口打磨，并且在管道組對、焊接作業(yè)期間隨時跟蹤可燃氣體檢測。開始焊接作業(yè)，在焊接全過程中用測爆儀持續(xù)監(jiān)測焊接位置有無可燃氣體存在，焊接不銹鋼管道需充氬保護，氬氣的純度應不低于99.9%。焊接工作完成后，取下定位板時，應用砂輪機磨削，防止損傷母材。焊接完成24h后進行管線焊道無損檢測。無損檢測合格后，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，用螺栓進行安裝。

1.6 管線檢漏及預冷

對新安裝的管線氮氣置換后進行氦氮試驗，以驗證法蘭連接處的嚴密性。當?shù)獨庵脫Q及管線檢漏合格以后交付業(yè)主對管線進行預冷和LNG填充。在業(yè)主方對管線進行預冷時對法蘭螺栓進行冷緊，冷緊完成后對管線和法蘭進行保冷安裝。

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置換至儲罐內(nèi)部，同時也需要盡量減少吹掃時間。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)進行憋壓，壓力升高到一定壓力時，瞬間開啟管線閥門，將LNG氣液一并帶入到儲罐內(nèi)部，可大大降低管線中殘余的LNG。

2.2 氦氮監(jiān)測

首先做好氮氣置換，并且對管道露點和氧含量進行檢測。氮氣置換合格后關(guān)閉閥門，然后利用上游的氮氣吹掃口向管道內(nèi)注入氮氣，使用氮氣對系統(tǒng)加壓到0.6MPa，待壓力穩(wěn)定后，檢測人員對實驗系統(tǒng)進行視覺和聽覺檢查，確定無泄漏后，再把實驗所需的氦氣量全部注入實驗系統(tǒng)，用質(zhì)譜儀對法蘭連接處進行氦成分分析。

2.3 安全措施

為保障停產(chǎn)施工期間的施工安全，應實施以下安全保障措施：

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

(2)與業(yè)主做好工作界面的確認工作，現(xiàn)場操作必須由業(yè)主方確認后方可進行；

(3)在作業(yè)點及預制區(qū)域擺放滅火器，拉警示帶，懸掛警示牌；

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

(5)冷切割前做好可燃氣體的監(jiān)控工作，調(diào)節(jié)閥前后閥門檢測可燃氣濃度低于2%，方可進行冷切割工作；

(6)切割及焊接過程中全程氣體探測儀實時監(jiān)測上下游可燃氣體含量，如有報警立刻停止工作；

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

(8)管段保持氮氣吹掃，確保短節(jié)處氮氣微正壓，并持續(xù)通過安全閥旁路泄放氣體，即便有可燃氣體泄漏也將被排放至空地。

3 結(jié)論

經(jīng)過實際測算，使用該方案進行停產(chǎn)改造，液氮用量比業(yè)主方預計量減少150噸，節(jié)約資金50萬元；節(jié)省LNG100方，節(jié)約了氮氣置換時間48h，停產(chǎn)工作提前一天完成，效果顯著。

◆參考文獻

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[6] GB50235-2010，工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范[S].