孫文濤 王喜房 李建嶺 王舒心

中國化學工程第十四建設有限公司 江蘇南京 210044

由于LNG 接收站內(nèi)的管線復雜、管道較長（一般分為八大系統(tǒng)），且介質易燃易爆、氣化比較大，泄漏性試驗要求較高，大部分系統(tǒng)需要摻氦氣進行泄漏性試驗。常規(guī)試驗方法是單個系統(tǒng)具備條件即可進入泄漏性試驗環(huán)節(jié)，試驗介質一般不重復使用，試驗成本較高。中國化學工程第十四建設有限公司（以下簡稱十四化建）依托江蘇濱海LNG 項目開展大型LNG 接收站泄漏性試驗工藝優(yōu)化研究，通過工藝管道高壓、中壓系統(tǒng)的合理合并，以BOG 系統(tǒng)→高壓系統(tǒng)→低壓系統(tǒng)→燃料氣系統(tǒng)的“串聯(lián)”方式依次試驗，實現(xiàn)了泄漏性試驗介質的重復使用，大大降低了試驗成本，縮短試驗時間，取得了顯著的經(jīng)濟效益。

1 試壓系統(tǒng)合并

大型LNG 接收站工藝管道一般分為八大系統(tǒng)，功能如表1 所示。

表1 工藝管道八大系統(tǒng)功能

接收站各系統(tǒng)工藝管道一般分為4 個壓力等級。以江蘇濱海LNG 項目為例，各系統(tǒng)設計壓力如表2 所示。該項目設計文件要求：高壓工藝管道（設計壓力＞10MPa）的泄漏性試驗需進行敏感性泄漏試驗；中、低壓工藝管道泄漏性試驗可以采用氣密性試驗。由于LNG 接收站管線上的大多數(shù)閥門為焊接閥門，管道在試壓、吹掃過程中產(chǎn)生了較多的黃金焊口未參與管道壓力試驗，因此業(yè)主在圖紙規(guī)定的基礎上提高了對本項目泄漏性試驗的要求：除BOG 系統(tǒng)進行氣密性試驗以外，其余系統(tǒng)均需進行敏感性泄漏試驗。

表2 江蘇濱海LNG項目系統(tǒng)試驗清單

根據(jù)各個系統(tǒng)的試驗方法、試驗壓力、敏感性介質含量及各個系統(tǒng)之間的位置關系及容積大小等，合并了設計壓力相同的系統(tǒng)，并從試驗順序方面進行了升級調(diào)整。江蘇濱海LNG 項目系統(tǒng)試驗清單如表2 所示。燃料氣系統(tǒng)和中壓系統(tǒng)的試驗順序不分先后，也可同時進行，表2為江蘇濱海LNG 項目所采用的試驗順序，應用于其他項目時可根據(jù)實際情況進行調(diào)整。敏感性泄漏試驗按NB/ T47013.8- 2012 附錄D 的要求，采用氦質譜儀泄漏檢測- 吸槍技術進行氦檢漏。

整個LNG 接收站的工藝管道在泄漏試驗之前應已完成氮氣置換。泄漏試驗的主要介質仍然為氮氣，試驗之后可直接泄壓、封閉系統(tǒng)，等待試車進料。試驗時重復使用的介質從BOG 系統(tǒng)導入高壓系統(tǒng)，再導入中壓系統(tǒng)和燃料氣系統(tǒng)。介質根據(jù)試驗要求補充氦氣或氮氣。試驗流程如圖1 所示。

圖1 江蘇濱海LNG項目泄漏試驗流程

2 泄漏性試驗

2.1 BOG系統(tǒng)氣密性試驗

（1）試驗壓力為設計壓力0.5MPa，試驗介質按照設計要求為干燥氮氣。可使用現(xiàn)場的PSA 制氮系統(tǒng)（PSA制氮系統(tǒng)的出口壓力為0.8MPa）注入氮氣，進行加壓。試驗方法按照《壓力管道規(guī)范工業(yè)管道第5 部分：檢驗與試驗》（GB/ T20801.5—2020）的規(guī)定執(zhí)行。

（2）試驗前應進行預試驗，預試驗的壓力宜為0.2MPa，通過聲音和目測進行初檢。

（3）試驗時應逐級緩慢增加壓力，當升至試驗壓力的50%時，應進行初始檢查，如未發(fā)現(xiàn)異?；蛐孤^續(xù)按試驗壓力的10%逐級升壓，每級應有足夠的保壓時間以平衡管道的應變。標準規(guī)定每級保壓3mim，本項目考慮到管線較長，每級保壓時間延長至5min。達到規(guī)定的試驗壓力0.5MPa 后，用發(fā)泡劑檢查有無泄漏，試驗壓力下的保壓時間應根據(jù)查漏工作需要確定。

2.2 高壓系統(tǒng)氦檢漏試驗

2.2.1 將高壓外輸系統(tǒng)、高壓回流系統(tǒng)、BOG 壓縮系統(tǒng)連成1 個高壓系統(tǒng)

首先將ORV、SCV、計量撬的設備進出口與高壓管道連接起來；然后打開工藝區(qū)管廊區(qū)域高壓回流及高壓外輸系統(tǒng)的閥門將兩個系統(tǒng)連接起來；最后打開BOG 高壓壓縮區(qū)域BOG 壓縮系統(tǒng)和高壓外輸系統(tǒng)之間的閥門將兩個系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)高壓系統(tǒng)合并。

2.2.2 將BOG 系統(tǒng)內(nèi)的試驗介質導入到高壓系統(tǒng)

通過在高壓泵區(qū)域加設臨時管線，將高壓回流系統(tǒng)與BOG 系統(tǒng)的安全閥前端的排空閥連接起來，將BOG系統(tǒng)內(nèi)的氮氣導入到高壓系統(tǒng)中。

2.2.3 氦檢漏工藝流程

氦檢漏工藝流程如圖2 所示。

圖2 高壓系統(tǒng)氦檢漏試驗工藝流程圖

（1）在高壓系統(tǒng)進氣點附件的導淋處和罐區(qū)管廊區(qū)域高壓系統(tǒng)的末端導淋處分別安裝一塊量程為1.0MPa的壓力表，當壓力升至0.2MPa 時，關閉高壓泵區(qū)域的進氣點，檢測人員須時刻關注壓力表讀數(shù)。

（2）對高壓系統(tǒng)進行初步檢漏時，應重點檢查閥門填料函、法蘭或螺紋連接處、放空閥、排氣閥和排水閥等部位，用發(fā)泡劑檢查有無泄漏。如有泄漏情況應處理后再次檢漏，直至全部合格。

（3）氦氣注入點設置在高壓泵區(qū)域注氮口的末端，注入氦氣的過程中應持續(xù)觀察壓力表讀數(shù)，壓力到達0.25MPa 時停止氦氣注入。

（4）為使氦氣與氮氣混合均勻，氦氣注入后需靜置2h。靜置過程中使用塑料薄膜將檢測點包覆完整，保證無漏氣點。薄膜的選用不宜過厚，否則影響檢測探頭的伸入。

（5）由于高壓系統(tǒng)的氦檢要求壓力為0.5MPa，且設計文件要求氦氣的體積混合比為10%，因此在包覆完成后，繼續(xù)對系統(tǒng)進行升壓。由于BOG 系統(tǒng)的試驗壓力也是0.5MPa，在介質注入過程中，高壓系統(tǒng)和BOG 系統(tǒng)會有一個壓力均衡點，達到壓力均衡點后，壓力表讀書將不再變化。在接近壓力均衡點時關閉氮氣注入點的閥門，使用現(xiàn)場的PSA 制氮系統(tǒng)注入氮氣。注氮點設置在ORV的氮氣吹掃口處，將氮氣吹掃口與附近PSA 制氮系統(tǒng)用臨時管線連接，持續(xù)注入氮氣至系統(tǒng)壓力達0.5MPa。

（6）升至試驗壓力后，每個裝置隨機拆開1 個導淋的法蘭蓋，使用濃度檢測儀進行氦氣濃度檢測，所有裝置均合格后將法蘭蓋重新安裝并緊固。

（7）使用氦檢儀進行檢測。檢驗設備采用氦質譜檢漏儀，采用嗅吸探頭檢測。檢測前先將氦檢儀進行校準，檢測期間探頭嘴與管口表面之間的距離保持在3.0mm以內(nèi)，如果無大于1.0×10-6（Pa·m3）/ s 的泄漏率指示，該點檢測合格并記錄；如果發(fā)現(xiàn)有大于1.0×10-6（Pa·m3）/ s的泄漏率指示，記錄位號然后用嗅吸探頭逐段掃查檢測漏點位置，發(fā)現(xiàn)漏點后用紅色膠帶標注出位置，并通知相關人員進行返修。對于法蘭泄漏的情況，按照螺栓增加力矩擰緊，力矩值不超過規(guī)定值時進行返修；若增加力矩仍然泄漏，則需要更換墊片。對于閥門泄漏，采用修復、更換等措施。待返修完成后，按照原檢測工序重新檢測并記錄復檢點。為了保證檢測精度，檢測過程中氦檢儀每間隔2h需重新自動校準一次。

（8）整個系統(tǒng)氦檢完成后，將系統(tǒng)暫時封閉并做好安全警示，等待中壓系統(tǒng)及燃料氣系統(tǒng)具備條件使用該系統(tǒng)的試驗介質進行檢測。

2.3 中壓系統(tǒng)氦檢漏試驗

將卸料系統(tǒng)、低壓外輸系統(tǒng)、低壓回流系統(tǒng)連成1 個中壓系統(tǒng)。首先打開罐區(qū)管廊管線卸料系統(tǒng)和低壓回流系統(tǒng)之間的閥門，將低壓回流系統(tǒng)和卸料主管連接起來，然后打開罐區(qū)管廊管線低壓外輸系統(tǒng)和卸料系統(tǒng)之間的閥門，將低壓外輸系統(tǒng)和卸料系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)中壓系統(tǒng)合并。

將高壓系統(tǒng)內(nèi)的試驗介質導入到中壓系統(tǒng)。打開罐區(qū)管廊區(qū)域高壓系統(tǒng)與中壓系統(tǒng)連接的閥門，將高壓系統(tǒng)內(nèi)的氮氣和氦氣混合氣體導入到中壓系統(tǒng)中。

由于中壓系統(tǒng)的氦檢要求壓力為0.2MPa，且氦氣的體積混合比為1%，高壓系統(tǒng)內(nèi)試驗介質的濃度滿足直接進行氦檢漏試驗的要求，且高壓系統(tǒng)容積比中壓系統(tǒng)大，因此無需另外注入氮氣或者氦氣。中壓系統(tǒng)氦檢漏工藝流程如圖3 所示。

圖3 中壓系統(tǒng)氦檢漏試驗流程

（1）通過高壓系統(tǒng)將試驗介質導入到中壓系統(tǒng)中，在卸料碼頭二層平臺的卸料系統(tǒng)末端導淋處安裝一塊量程為0.6MPa 的壓力表，在再冷凝器區(qū)域預冷管線氮氣吹掃口的前段排氣閥處也安裝一塊量程為0.6MPa 的壓力表，當壓力升至0.2MPa 時停止進氣。

（2）對所有閥門填料函、法蘭或螺紋連接處、放空閥、排氣閥、排水閥等位置涂刷發(fā)泡劑后進行初步檢漏。

（3）初檢合格后，使用塑料薄膜對檢測點進行包覆。

（4）每個裝置隨機拆開1 個導淋的法蘭蓋，使用濃度檢測儀器進行氦氣濃度的檢測，所有裝置均合格后將法蘭蓋重新安裝并緊固。

（5）使用氦檢儀進行檢測，檢測方法與高壓系統(tǒng)相同。

（6）整個系統(tǒng)氦檢完成后，將系統(tǒng)暫時封閉并做好安全警示。

2.4 燃料氣系統(tǒng)氦檢漏試驗

2.4.1 將高壓系統(tǒng)內(nèi)的試驗介質導入到燃料氣系統(tǒng)

將燃料氣系統(tǒng)管線的導淋與就近的高壓系統(tǒng)的管線末端導淋通過臨時管線連接，將高壓系統(tǒng)內(nèi)的氮氣和氦氣混合氣體導入到燃料氣系統(tǒng)中。

2.4.2 氦檢漏工藝流程

高壓系統(tǒng)內(nèi)試驗介質的濃度及氣體量滿足直接進行氦檢漏試驗的要求，因此無需另外注入氮氣或者氦氣。燃料氣系統(tǒng)的氦檢具體流程與中壓系統(tǒng)相同。

將高壓系統(tǒng)剩余介質導入到燃料氣系統(tǒng)中，在火炬區(qū)域管線末端導淋處安裝一塊量程為0.6MPa 的壓力表，在燃料氣區(qū)域進氣點后端管線末端排氣閥位置安裝一塊量程為0.6MPa 的壓力表，當壓力升至0.2MPa 時停止進氣。后續(xù)步驟與中壓系統(tǒng)氦檢漏方法一致。

3 結語

以江蘇濱海LNG 項目為例，該項目試驗成本從前期預算240 余萬元，降低到135 萬元，成本降幅達43.75%；原計劃40d 的試驗期縮短到15d。本工藝根據(jù)項目特征科學合理優(yōu)化了泄漏性試驗流程，試驗介質（氦氣和氮氣）重復使用，試驗效率大幅提升。