1 LNG低溫管路材料的選取
1.1 輸送管道材質(zhì)的選取
LNG 管道的穩(wěn)定運(yùn)行需要依靠LNG 加壓泵站,來對沿線出現(xiàn)的地勢起伏阻礙進(jìn)行克服。加壓泵站可以給LNG 液流提供足夠的壓力,進(jìn)而讓液流在管道內(nèi)的流動更為有動力。但是此運(yùn)輸過程中,由于管道摩擦力的存在,會讓液流的流動速度逐漸下降,壓力也會隨著距離的增加逐漸變小,此時由于摩擦力的存在,管壁的溫度會慢慢升高,壓力降小、濕度升高等條件的作用下,LNG 液流將會出現(xiàn)汽化的情況。但是驅(qū)動液流流動的壓力雖然減小了,管道內(nèi)因為汽化問題的出現(xiàn),導(dǎo)致內(nèi)部的壓強(qiáng)增加。加上很多管道由于一些自然影響因素的存在,不得不敷設(shè)在地面之上,暴露在自然環(huán)境中,此時就會受到陽光的直射,而陽光直射也會讓管道內(nèi)部的溫度上升,增加液體汽化量。因此為了讓熱輻射問題得到有效控制,減少汽化,需要對管道的材質(zhì)進(jìn)行選擇,或是安裝合適的供熱泄放裝置。
還有一些管道在開展運(yùn)輸工作時,因為深埋地下,因此溫度過低,過低的溫度會導(dǎo)致LNG 液流出現(xiàn)低溫收縮的問題,進(jìn)而影響到液流在管道內(nèi)的流動速度,因此這個問題的解決方法可以是選擇奧氏體不銹鋼。奧氏體不銹鋼是一種膨脹系數(shù)較低的材料,低溫到常溫范圍之內(nèi)的膨脹系數(shù)不到不銹鋼的十分之一,同時收縮率也較小。
1.2 LNG 輸送管道絕熱材料的選取
低溫液體剛性輸送管道一共可以分為三種,非絕熱管、普通絕熱管和真空絕熱管。非絕熱管造價方面較有優(yōu)勢,但是缺點(diǎn)是使用時會出現(xiàn)“跑冷”問題,因此一般會被用于間斷短距離環(huán)境中。真空絕熱管由內(nèi)管、外管、支件組合而成的,管道外圍會因為這些組件的存在形成一個絕熱的空間,進(jìn)而營造出低壓與真空的環(huán)境,這樣的處理可以為絕熱效果提供更好的保障。但是需要關(guān)注到的點(diǎn)是此種類型的絕熱管制作工藝復(fù)雜,且造管支出占用較大,同時為了讓系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)作,需要大量的人力與物力組織維護(hù)工作。
因而在LNG 項目的管道設(shè)計中,管道走向復(fù)雜,管道上管件、儀表件等較多等情況下可以選擇綜合使用的方式,組合使用管道材料,使用真空絕熱管道來保冷。但是從管路制作復(fù)雜性和管路投資成本進(jìn)行考慮時,3km 以上的管道可以采用普通絕熱方式,而不采用真空絕熱方式。
2 LNG低溫管道施工要點(diǎn)
2.1 LNG 低溫管道的焊接施工要求
低溫管道焊接是指施工地區(qū)氣溫很低(約-25~-20℃),且其管線正常運(yùn)行工況設(shè)計為-198~-196℃的特定超低溫環(huán)境的管道的焊接。對低溫管道的焊縫有以下幾點(diǎn)要求。
(1)焊接縫必須得到質(zhì)量保障,焊接縫上的抗拉強(qiáng)度、沖擊韌性等指標(biāo)不能比母材更低。如果異種鐵素體鋼材的焊縫要求較高,要求其抗拉強(qiáng)度與沖擊韌性與較高側(cè)母材指標(biāo)一致,如果無法達(dá)到,可以使用熱處理方式增強(qiáng)處理。
(2)焊接前應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行焊接工藝評定試驗,對焊接試板的焊縫和熱影響區(qū)進(jìn)行低溫沖出試驗,其低溫沖出功的及格與否,應(yīng)與母材要求相同。焊接試板熱處理狀態(tài)也應(yīng)與母材一致。如異種鐵素體鋼材焊接時,低溫沖出功與沖出功高的一側(cè)的母材也相匹配。
(3)取樣方法、試樣數(shù)量和規(guī)格等應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。焊條、焊絲批號不一致時,應(yīng)重新作焊接試板低溫沖擊試驗。
(4)奧氏體不銹鋼在低溫環(huán)境下使用時,要求用氬弧焊焊接的焊縫金屬含碳量≤ 0.10%,如果設(shè)計溫度<-30℃時,還應(yīng)進(jìn)行焊縫金屬(焊接試板)的低溫沖擊試驗,其沖出功應(yīng)符合規(guī)定的要求值。奧氏體不銹鋼焊條可按GB983—2012《不銹鋼焊條》選取,焊絲可按GB4233—1984《惰性氣體保護(hù)焊接用不銹鋼棒及鋼絲》選取。
2.2 LNG 低溫管道的安裝施工要求
開展管道安裝操作時,首先要對管道的位移問題進(jìn)行考慮,尤其是管道與相鄰管道、設(shè)備與梁之間應(yīng)進(jìn)行縫隙預(yù)留,防止管道因為外力作用出現(xiàn)位移時,發(fā)生摩擦或是碰撞,給LNG 液流的穩(wěn)定輸送造成影響;法蘭與閥門的位置因為保冷的厚度較大,因此組織配管工作時,空隙的預(yù)留尺寸應(yīng)得到技術(shù)人員的合理安排;放空、放凈的最小安裝尺寸應(yīng)得到專業(yè)人士的策劃,根據(jù)保冷的厚度進(jìn)行精確規(guī)劃。保冷的管道貫穿樓板時,要在管道與梁之間進(jìn)行間隙預(yù)留,同時對預(yù)留孔的尺寸進(jìn)行精確確定,配管應(yīng)與梁之間保有一定的距離;設(shè)備為立式類型時,上升管道的設(shè)備上應(yīng)進(jìn)行支架間距調(diào)整,給出一個最為合理的安裝間距,同時預(yù)留出合適的保冷管道間距。
(1)低溫管道敷設(shè)過程中,執(zhí)行水平敷設(shè)步驟時,技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)實際情況對管道的底部進(jìn)行硬質(zhì)墊層設(shè)置,一般為硬質(zhì)聚氨脂保冷材料塊,這種材料的使用可以讓管道中的冷量損失降到最低。
(2)開展垂直方式的低溫管道敷設(shè)步驟時,支架的位置如果設(shè)置在了低溫設(shè)備上,那么設(shè)備與管道上都需要進(jìn)行墊塊安裝。
(3)對管架進(jìn)行安裝時,保證其質(zhì)量的同時,也要對管道的保冷結(jié)構(gòu)質(zhì)量水平進(jìn)行保證;低溫管道的材料強(qiáng)度較低,所以其支架間距的設(shè)置應(yīng)得到專業(yè)人士的調(diào)整,應(yīng)比一般鋼制管道支架的間跨距更小。
(4)當(dāng)保冷管道無管托支承時,保冷管道管底標(biāo)高的確定取決于管架或枕梁上的保冷厚度,在管徑變小的位置,保冷厚度也會變小。為了保持管道管底標(biāo)高,保冷墊木塊的厚度不應(yīng)該改變。
(5)保冷墊木塊的厚度比保冷層的約大5mm,這樣做可以防止由于管子偏移與梁接觸而引起保冷層的損壞。
(6)低溫管道極易生銹,在管架的滑動表面應(yīng)采用滑動板。
(7)低溫管道彎頭處應(yīng)力最大,彎頭處最容易發(fā)生脆裂,所以不宜在彎頭處焊接管道支吊架。
3 結(jié)語
LNG 管道由于內(nèi)部運(yùn)輸?shù)囊后w具備較強(qiáng)的特殊性,因此與普通的管道相比,設(shè)計水平、管道材質(zhì)、施工工藝等方面的要求更高,所以工程技術(shù)人員必須對材料選擇與施工技術(shù)落實兩個方面的工作進(jìn)行重視,保證從方案規(guī)劃到施工步驟操作整個流程的質(zhì)量水準(zhǔn)都可達(dá)到要求,維護(hù)LNG 管道運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定與安全。