鄭家才 孫裕強

南京南化建設(shè)有限公司 江蘇南京 210048

在石油化工生產(chǎn)中，常常會伴隨出現(xiàn)一些污水及廢水，若不及時排出，不僅會影響產(chǎn)品的純度，還會給生產(chǎn)帶來一定的安全隱患。最常見的排污方式是在管道或裝置上增加排污管，但在特殊情況下無法在管道或設(shè)備底部排污時，就要另辟蹊徑，采取特有的排污方式。本文采取在管道頂部開孔安裝排污管的方式進行排污。

1 工程概況

南京南化建設(shè)有限公司在苯胺項目上的氫氣壓縮機進口管道施工時，遇到氫氣進口主管為DN800 材質(zhì)、PSL2 L245 的碳鋼管。該管敷設(shè)在混凝土地溝中，管道底部和溝面之間的間隙很小，而工藝要求該管需設(shè)有排污管，若按常規(guī)在底部增加排污管，難度系數(shù)很大。經(jīng)過與工藝設(shè)計協(xié)商，提出在管道頂部增加排污口的方案，詳見圖1。

圖1 排污管示意圖

2 排污管的設(shè)計及施工流程

2.1 管口補強

根據(jù)規(guī)范GB/ T20801.3-2006《壓力管道規(guī)范工業(yè)管道第三部分設(shè)計和計算》中6.7.3 項，不需要補強的條件：

（1）符合下列情況之一者不需要進行補強計算，也不需要采取其他措施；

（2）直接焊于主管的螺紋、承插焊管接頭（GB/ T 14626-1993、GB/ T 14383-1993），且符合下列各項要求：（a）支管公稱直徑不大于DN50；（b）Db/ Dh≤1/ 4。

本方案采取DN40 材質(zhì)為20# 的無縫鋼管，故不需要采取補強措施。

開孔補強不是強制性要求，但在有嚴(yán)重性外載荷時仍需考慮補強[1]。

2.2 材料選擇

氫氣是一種可燃性氣體，在管道內(nèi)流速過大時，與壁管摩擦增強，特別是管道內(nèi)含有鐵銹雜質(zhì)時，易形成靜電火花。為避免氫氣泄漏造成燃燒和爆炸事故，氫氣管道的管材應(yīng)采用無縫鋼管[2]。

在無設(shè)計要求的情況下，排污管的管道和管道組成件應(yīng)與主管材質(zhì)相同或高于主材材質(zhì)，規(guī)格在DN40—DN50 之間；若有設(shè)計要求，則根據(jù)設(shè)計要求選擇排污管的材質(zhì)及規(guī)格，本方案采取DN40 材質(zhì)為20# 的無縫鋼管。

2.3 施工工藝流程

該工程施工工藝流程為：施工前準(zhǔn)備→管道下料→管道焊接→主管鉆孔、開坡口→管道安裝→管道焊接→無損檢測→系統(tǒng)壓力試驗。

2.3.1 施工前準(zhǔn)備

（1）焊接施工前應(yīng)根據(jù)管道材質(zhì)及相應(yīng)規(guī)范規(guī)定，選擇合適的焊接工藝評定、編制焊接工藝卡。

（2）焊接材料的質(zhì)量必須符合國家及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，使用的材料應(yīng)包含焊接材料的質(zhì)保單合格證；焊接材料的牌號、標(biāo)記；焊接材料的批號、規(guī)格、數(shù)量。

（3）焊條要按要求進行烘烤，并且在使用過程中保持干燥。焊條在使用過程中要存放在焊條筒里。

2.3.2 排污管下料、組對及坡口加工

（1）根據(jù)設(shè)計圖紙，在需設(shè)排污管的主管頂部開一個精確的孔，采用磁力鉆進行開孔，并將開坡口打磨，確保焊接時焊道焊透。

（2）打磨完成后，應(yīng)及時將管道內(nèi)因切割而產(chǎn)生的異物清除干凈。

（3）根據(jù)施工圖紙、單線圖、現(xiàn)場實測的數(shù)據(jù)進行下料，將排污管口下口切割成斜45°的坡口，并按施工規(guī)范要求將坡口打磨光滑；把排污管從頂部插入，將排污管的下端靠近主管底部。

（4) 焊口組對時，須檢查其幾何尺寸與角度；焊件組對時，對口間隙應(yīng)符合焊接工藝卡的要求，既要保證根部焊透又無熔穿性焊瘤；

（5）坡口加工及清理：焊接坡口型式和尺寸按施工規(guī)范及焊接工藝卡的要求執(zhí)行。

2.3.3 焊接

（1）所有的焊接包括承插焊，都應(yīng)至少為兩道焊道。一般情況下可只在管外焊接，在特殊情況下也可以進行內(nèi)外雙焊[3]。

（2）所用焊接方法，焊接電源，極性，焊接材料的牌號、規(guī)格及生產(chǎn)廠家，以及預(yù)熱溫度、層間溫度均應(yīng)按相應(yīng)的焊接工藝指導(dǎo)書進行。

（3）所有對接接頭、承插連接應(yīng)完全焊透。

（4）在焊接下一焊道前， 應(yīng)清除每層焊道的焊接飛濺和焊渣。

（5）在焊接過程中應(yīng)采取措施防止咬邊、內(nèi)部凹陷及引弧缺陷等的產(chǎn)生；應(yīng)避免由于正常重新引弧產(chǎn)生的弧坑缺陷或不連續(xù)等缺陷的產(chǎn)生；焊縫接頭的焊縫金屬應(yīng)保持均勻并且焊透；焊縫接頭上的多余焊縫金屬應(yīng)打磨掉。

（6）一旦開始進行焊接，在焊縫焊完之前，應(yīng)采取措施防止移位、沖擊、振動或可能影響焊縫質(zhì)量的應(yīng)力。

（7）嚴(yán)禁在坡口之外的母材表面引弧和試驗電流，并防止電弧擦傷母材。焊接時應(yīng)保證起弧和收弧處的質(zhì)量，收弧時應(yīng)將弧坑填滿。多層焊的層間接頭應(yīng)錯開。

（8）打底焊縫完成以后， 應(yīng)打磨掉任何可見的缺陷，以及任何可能對下一道焊縫有危害的不連續(xù)因素。手工電弧焊應(yīng)仔細清除焊渣。

（9）對于承插焊接頭的裝配，應(yīng)使用一張2mm 厚的紙片，或特殊設(shè)計的伸縮環(huán)（例如Gap-a-Let 環(huán)）放在接縫的底部，保證焊后有1.0mm 的空隙。焊后的最大間隙為3.0mm。

（10）焊接完成后應(yīng)做好相應(yīng)的標(biāo)識。

2.3.4 無損檢測

除設(shè)計文件另有規(guī)定外，現(xiàn)場焊接的管道和管道組成件的承插焊焊縫、支管連接焊縫(對接式支管連接除外)和補強圈焊縫、密封焊縫、支吊架與管道的連接焊縫，以及管道上的其他角焊縫，表面均應(yīng)進行磁粉檢測或滲透檢測。對發(fā)現(xiàn)的不合格焊縫，經(jīng)返修后，返修部位應(yīng)采用原規(guī)定的檢驗方法重新進行檢驗。焊縫質(zhì)量合格標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)低于現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《承壓設(shè)備無損檢測第4 部分磁粉檢測》JB/ T4730.4 和《承壓設(shè)備無損檢測第5 部分滲透檢測》JB/ T4730.5 規(guī)定的Ⅰ級。檢驗數(shù)量應(yīng)符合設(shè)計文件和表1 的規(guī)定。

表1 焊縫檢查等級與無損檢測比例對著表

3 閥門及末端軟管設(shè)置

（1）閥門選擇時，可選擇球閥或截止閥。若主管內(nèi)介質(zhì)為有毒有害性較大的氣體時，可設(shè)置雙閥，以確保生產(chǎn)能夠安全、連續(xù)、穩(wěn)定的運行。本工程主管介質(zhì)為氫氣，易燃易爆，無毒無害，故選擇單球閥連接。

（2）閥門安裝前，應(yīng)按設(shè)計文件核對型號，并應(yīng)按介質(zhì)流向確定安裝方向（主要針對截止閥）。有固定流向的閥門安裝方向應(yīng)與介質(zhì)流向一致，安裝和搬運時不得以手輪作為起吊點，且不得隨意開關(guān)閥門。

（3）閥門安裝前必須按閥門試壓方案的要求進行試驗，試驗合格后方可使用。

（4）閥門的安裝位置和手柄朝向、介質(zhì)流向必須按圖施工。

（5）在排污管排污時，為防止排污液濺出，減少對環(huán)境的影響，應(yīng)在排污管末端增加一組軟管，對排污液進行導(dǎo)流，以便對排污液進行有效的處理。若排污液是腐蝕性較強的介質(zhì)時，建議在軟管接頭前增加一組不銹鋼法蘭，軟管也應(yīng)采用不銹鋼軟管。安裝簡圖如圖2所示。

圖2 安裝簡圖

4 安全事宜

石油化工是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，在我國現(xiàn)代化建設(shè)中有著舉足輕重的地位。隨著石油化工的快速發(fā)展，大量的石化廢水排放對環(huán)境造成了很大的威脅，廢水處理越來越受到關(guān)注[4]。在進行排污時應(yīng)做到以下幾點來減少對環(huán)境的污染：

（1）采用在管道頂部增加排污口的方案時，必須保證主管內(nèi)的氣態(tài)壓力為正壓，而且要保證氣體壓力能夠?qū)⒌撞康囊后w通過排污管壓出管外。

（2）施工完成后應(yīng)及時回收余料、廢料，嚴(yán)禁亂堆亂放，保持現(xiàn)場清潔，無焊條頭和垃圾，做到工完料凈場地清。

（3）若主管內(nèi)是易燃易爆及有毒有害氣體時，在排污時，要做好防火、防爆措施，施工人員要帶好防毒面具并配備消防器材。

（4）在打開閥門進行排污操作時，操作人員應(yīng)備好廢水容器，排污完畢應(yīng)確定關(guān)嚴(yán)排污閥門之后，才能離開。

（5）在廢水處理完成后，操作人員應(yīng)及時將廢水帶離現(xiàn)場，對無回用價值的廢水采用經(jīng)濟高效的處理技術(shù)進行有效處理。

（6）在打開排污閥時，要緩慢開啟閥門，且開啟不要過大，防止主管氣體過多的排入到大氣中，污染環(huán)境。

5 結(jié)語

如今化工行業(yè)越來越趨近精密化、復(fù)雜化，在設(shè)計施工中經(jīng)常會出現(xiàn)一些特殊情況。工程實踐表明，此種在管道頂部增加排污口的方案，排污效果良好，具有設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、現(xiàn)場安裝便捷、節(jié)約工程成本，以及能夠在特殊情況下經(jīng)行有效排污的特點。在特殊情況下，可考慮應(yīng)用于今后的實際生產(chǎn)中。