劉天巍(國家管網(wǎng)集團(tuán)西部管道甘肅輸油氣分公司，甘肅 蘭州 730030)

0 引言

長輸原油管道線路長，途徑設(shè)置多座加壓站場，管道上游由于儲備、注入、增壓、清管等多個操作環(huán)節(jié)的原因，會導(dǎo)致一些固體雜質(zhì)進(jìn)入到管道內(nèi)隨之帶入下游站場，雜質(zhì)的存在從而使管道各類設(shè)備出現(xiàn)機(jī)械損傷故障。尤其管道的終端即輸油末站的減壓、截斷閥門及計量等設(shè)備的損傷是整條管線受損最為嚴(yán)重的地方，經(jīng)過6年的數(shù)據(jù)收集匯總發(fā)現(xiàn)焊渣、鐵銹、沙子、木屑、橡膠條(天然橡膠或天然乳膠)、塑料薄膜、油漆涂層脫落塊等都是形成整個雜物的主要組成部分，這些固體雜質(zhì)嚴(yán)重影響了原油管道設(shè)備的正常運(yùn)行。

1 原油管道內(nèi)的常見固體雜質(zhì)

1.1 固體雜質(zhì)的主要組成

在干線原油管道清管作業(yè)過程中，發(fā)現(xiàn)有一些固體雜質(zhì)在管道之內(nèi)，其主要是金屬纏繞墊V形或W形薄鋼帶、螺帽、砂石、焊渣、鐵銹、泥沙、木屑、塑料薄膜等，大部分主要附著在過濾器濾網(wǎng)的表面或沉積在強(qiáng)制密封閥的閥體底部等部位。

1.2 管道內(nèi)固體雜質(zhì)的形成

(1)由于上游首站原油儲罐本體及設(shè)備附件腐蝕產(chǎn)生的一些銹蝕物，在油品外輸注入管道過程中沒有徹底過濾完畢，導(dǎo)致固體雜物由管道沖至下游站場。

(2)長輸原油管道的中間截斷站場或閥室在日常設(shè)備設(shè)施維檢修作業(yè)時產(chǎn)生的石棉墊等各類雜物沒有徹底清理干凈，或意外留存在管道被輸送至管道下游站場。

(3)長輸原油管道在建設(shè)期由于施工質(zhì)量監(jiān)管不嚴(yán)等原因?qū)е乱恍╇s物進(jìn)入管道內(nèi)，包括木方、渣土等，加之后期管道投產(chǎn)過程中管線吹掃不徹底，部分重量較大的石塊或鐵渣等沒有被完全排出管道外，當(dāng)正式運(yùn)行后高壓力、大排量的原油將留存在管道內(nèi)的雜物帶入下游站場。

(4)由于管道在建設(shè)時期物資到貨沒有做好防護(hù)，露天存放時間較長，沒有對管道和各類管件做好防腐措施，以及后期進(jìn)行水壓測試完畢后沒有及時投用管道，造成管道內(nèi)壁腐蝕產(chǎn)生大量銹渣，在管道投用后雜質(zhì)被沖入下游站場。

(5)管道在運(yùn)行過程中計劃性的管道清管作業(yè)或內(nèi)檢測作業(yè)時，清管器皮碗或檢測器鋼刷將管道內(nèi)壁焊口位置的焊渣、焊瘤、鐵屑等刮下，大量的固體硬質(zhì)顆粒物輸送至下游站場及油庫。

2 原油管道內(nèi)固體雜質(zhì)對管道設(shè)備的損傷

2.1 管道內(nèi)固體雜質(zhì)對管道閥門的損傷

(1)管道內(nèi)固體雜質(zhì)對球閥的損傷。長輸管道干線閥室及進(jìn)站高壓區(qū)等關(guān)鍵部位都使用球閥，長期使用后發(fā)現(xiàn)管內(nèi)固體硬質(zhì)顆粒物會隨著閥門運(yùn)行時的開關(guān)操作，導(dǎo)致球閥的閥座密封圈和球面出現(xiàn)刮傷，最終導(dǎo)致閥門出現(xiàn)內(nèi)漏[1-2]，從而影響工藝操作及維檢修工藝能量隔離，內(nèi)漏的產(chǎn)生對油庫儲存油品質(zhì)量控制也造成了很大影響。(2)管道內(nèi)固體硬質(zhì)雜質(zhì)對減壓閥的損傷。運(yùn)行過程中固體雜質(zhì)被帶入減壓閥后會對減壓閥的流體通道造成一定堵塞[3]，特別是閥籠下部20%～30%的過流孔被介質(zhì)中的金屬硬質(zhì)顆粒物堵塞，當(dāng)閥門PID自動或手動調(diào)節(jié)時開關(guān)動作再次造成閥芯的二次磨損，甚至部分雜物被擠壓在閥芯與閥籠之間，從而造成減壓閥閥芯卡阻，閥門損壞。(3)管道內(nèi)固體雜質(zhì)對四通閥及強(qiáng)制密封閥的損傷。為保障油品貿(mào)易交接的準(zhǔn)確性，強(qiáng)制密封閥和四通閥作為不可缺少的閥門使用類型，但長期運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，四通閥及強(qiáng)制密封閥出現(xiàn)開關(guān)卡阻、內(nèi)漏現(xiàn)象，對油品精確計量造成很大的影響。經(jīng)閥門解體檢查發(fā)現(xiàn)，閥瓣澆筑的橡膠密封面有多處擠壓損傷和割裂傷，閥門底板堆積大量硬質(zhì)金屬顆粒物和泥沙，從而判斷固體雜質(zhì)是造成閥門內(nèi)漏及卡阻的真正原因。(4)管內(nèi)固體雜質(zhì)損傷容積式刮板流量計。原油刮板流量計主要承擔(dān)動態(tài)計量交接工作，是一種精密的計量設(shè)備。運(yùn)行中當(dāng)含有雜質(zhì)的原油進(jìn)入刮板傳動齒輪、齒面之間后，長期運(yùn)行造成傳動齒輪組的齒面磨損或齒尖研磨切削，同時帶有雜質(zhì)的原油進(jìn)入動齒輪下端面的墊片處，齒輪高速旋轉(zhuǎn)加速了齒輪和支撐座之間的磨損，最終造成流量計表頭不計數(shù)。因此固體雜質(zhì)的存在將直接影響刮板流量計使用壽命，也是造成其故障的主要原因。(5)管道內(nèi)固體雜質(zhì)對氮?dú)馐剿畵粜箟洪y及軸流式單向閥的損傷。在長輸原油管道站場都安裝有氮?dú)馐剿畵粜箟洪y和軸流式單向閥，其兩種閥門的密封組件結(jié)構(gòu)上大致相似，在長期運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)管內(nèi)沉積的硬質(zhì)固體顆粒物會在運(yùn)行中擠壓夾雜在水擊泄壓閥和單向閥的閥腔密封面及閥芯組件處，加之頻繁的預(yù)緊回座力從而造成泄壓閥或單向閥閥芯表面出現(xiàn)劃傷或密封圈咬裂現(xiàn)象，進(jìn)一步造成閥門出現(xiàn)內(nèi)漏，閥門失效，因此固體硬質(zhì)雜物也是造成泄壓閥和單向閥內(nèi)漏故障的主要原因。

2.2 管道內(nèi)固體雜質(zhì)對壓力泵的損傷

(1)固體雜質(zhì)對離心式輸油泵的損傷。輸油泵運(yùn)行時，原油內(nèi)的固體顆粒物雜質(zhì)在懸液分離器內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)沖刷，導(dǎo)致懸液分離器內(nèi)壁很快被沖蝕，懸液分離器的失效最終導(dǎo)致機(jī)械密封損壞[4]。與此同時，油品中的硬質(zhì)固體雜質(zhì)被輸油泵葉輪帶入泵殼體口環(huán)和葉輪口環(huán)間隙位置，葉輪高速的旋轉(zhuǎn)摩擦造成口環(huán)的損傷，導(dǎo)致輸油泵效能下降。(2)管內(nèi)固體雜質(zhì)對長桿污油泵的損傷。LPY型長桿污油泵在原油管道站場使用較多，吸液管及葉輪深入污油罐的下部，日常運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)污油泵多次出現(xiàn)出口流量不夠的現(xiàn)象，經(jīng)解體檢查發(fā)現(xiàn)葉輪流道內(nèi)堵塞碎石等雜物，因此硬質(zhì)雜物也是引起污油泵故障的主要原因。(3) 管道內(nèi)固體雜質(zhì)對密度計泵的損傷。原油密度檢測系統(tǒng)在使用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)管道輸送油品中含有較多固體雜質(zhì)時，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子吸附硬質(zhì)顆粒物越積越多，直至鐵質(zhì)顆粒和隔離套內(nèi)環(huán)表面接觸，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子在外磁轉(zhuǎn)子的驅(qū)動下高速旋轉(zhuǎn)，內(nèi)磁環(huán)外吸附的鐵質(zhì)顆粒和隔離套形成高速摩擦，摩擦生熱溫度變高，隔離套強(qiáng)度在高溫下迅速變?nèi)?，使密度計泵的?nèi)磁環(huán)外的隔離套焊縫開裂，油品泄漏導(dǎo)致其不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

因此，硬質(zhì)顆粒物的存在對密度計泵的安全平穩(wěn)運(yùn)行影響同樣非常巨大。

2.3 管道內(nèi)固體雜質(zhì)對光學(xué)界面儀功能影響

長輸管道輸送油品的過程中，為了及時判斷混油界面，必須采取可靠的監(jiān)測手段準(zhǔn)確判斷混油界面，光學(xué)界面儀作為精確判斷油品界面的設(shè)備之一，但現(xiàn)場長期使用發(fā)現(xiàn)光學(xué)界面儀探頭表面被原油內(nèi)的油泥覆蓋或硬質(zhì)雜物損傷探頭后直接影響檢測油品的折射率，無法準(zhǔn)確檢測油品物性的變化，最終造成油品切割不準(zhǔn)確，導(dǎo)致油品質(zhì)量問題的產(chǎn)生。

3 防止固體雜質(zhì)對原油管道設(shè)備損傷的控制措施

3.1 管道建設(shè)期嚴(yán)抓施工質(zhì)量

對于新建管道工程從管道、管件、閥門等材料進(jìn)場開始做好防雨防潮措施，并對管道及閥門兩頭做好封堵防護(hù)，避免雜物遺留至管道或閥門內(nèi)。施工期間管道焊接過程中盡量不要將工具等雜物帶入管道之內(nèi)。后期必須嚴(yán)格把控管道吹掃環(huán)節(jié)質(zhì)量關(guān)，減少管道內(nèi)泥沙等固體雜質(zhì)的殘留。

3.2 加強(qiáng)設(shè)備維檢修及維護(hù)保養(yǎng)過程中質(zhì)量管理

(1)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)及維檢修作業(yè)常常需要管線打開，例如管道墊片更換作業(yè)，拆除原墊片過程中破碎的墊片有可能就跌入管道內(nèi)部被沖入下游等類似作業(yè)，因此在管線打開的過程中同樣存在各類雜物進(jìn)入管道內(nèi)的風(fēng)險，必須杜絕維檢修過程中產(chǎn)生的廢棄物、螺帽、小的工器具等遺留在管道內(nèi)，以防后期造成對下游站場管道設(shè)備設(shè)施的損傷。(2)當(dāng)過濾器差壓升高有堵塞的趨勢時要及時進(jìn)行清理，定期檢查濾網(wǎng)是否破損，及時進(jìn)行更換維修。對于極易被固體雜質(zhì)刮傷的關(guān)鍵閥門等設(shè)備，應(yīng)在其前的過濾器加裝小目數(shù)的濾網(wǎng)，并縮短過濾器的清理周期，加強(qiáng)過濾效果。

3.3 針對管道特殊運(yùn)行工況應(yīng)采取相應(yīng)的預(yù)防措施

(1)當(dāng)上游管道開展清管或內(nèi)檢測作業(yè)時，要提早對收球筒入口截斷球閥進(jìn)行注脂作業(yè)，使?jié)櫥浞痔顫M注脂通道，避免原油中的雜質(zhì)卡入閥座及注脂通道內(nèi)，在后期關(guān)閉閥門時造成對球面的損傷。(2)在干線管道動火結(jié)束復(fù)產(chǎn)時，應(yīng)提前對減壓閥前過濾器進(jìn)行仔細(xì)地檢查清理保養(yǎng)，并每2～3年對減壓閥進(jìn)行解體檢查，有雜質(zhì)及時清理，避免造成減壓閥二次損傷。

3.4 技術(shù)改造

(1)針對管道內(nèi)鐵類雜質(zhì)較多這一特點(diǎn)，研制過濾器磁力濾芯裝置，可以有效將鐵質(zhì)雜物吸附于磁力裝置，只要定期開展磁力裝置的清理就可以避免大量雜質(zhì)帶入下游，很大程度減少硬質(zhì)金屬雜質(zhì)對管道中后段設(shè)備設(shè)施的損傷。(2)優(yōu)化球閥結(jié)構(gòu)，對球閥的閥座進(jìn)行改造，新改造閥座將實(shí)現(xiàn)清理雜質(zhì)，填充雜質(zhì)存留空間，包容偶爾存在的雜質(zhì)、避免損傷密封面的三大功能。

4 結(jié)語

原油管道內(nèi)的各種固體雜質(zhì)通過堵塞、卡阻、沖刷、劃傷等形式來對原油管道設(shè)備設(shè)施造成不同程度的損傷，對閥門類及泵類設(shè)備損傷較為嚴(yán)重，尤其閥門內(nèi)漏問題普遍存在而且很難根治，長期影響著安全生產(chǎn)?，F(xiàn)場運(yùn)行中需要完善相關(guān)的設(shè)備管理制度，加強(qiáng)設(shè)備設(shè)施運(yùn)行、維護(hù)、檢修管理工作，積極探索設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)新方法，創(chuàng)新設(shè)備特殊工況運(yùn)行條件下精心維護(hù)的新模式，提高設(shè)備管理水平。從根本上防范固體雜質(zhì)對原油管道設(shè)備造成的損傷，保障管道設(shè)備設(shè)施的安全平穩(wěn)運(yùn)行。