润滑油装置中打猪管道的设计及施工

李明（东华工程科技股份有限公司上海分公司，上海 200233）

润滑油装置中打猪管道的设计及施工

李明（东华工程科技股份有限公司上海分公司，上海 200233）

打猪管道又叫通球管线，具有一管多用而物料间不会被污染、管道内残留少的特点，广泛应用于长输管线和润滑油等介质的生产装置中。本文详细介绍了打猪管道的设计要求，结合现场施工介绍了打猪管道的施工安装注意事项。

润滑油；打猪管道；猪；猪发射器；施工

现代机械工业的高速发展，促使人们不断提升润滑油的品质，以适用于更苛刻的环境。润滑油的生产过程中要避免不同品种的润滑油交叉污染，而单管单用又会导致管线错综复杂、难以布置，并会耗费大量的资金。打猪管线（又称通球管线，英文名Piggable line）就很好解决了以上难题，可以一管多用又不使物料相互交叉污染。下面结合我公司在浙江壳牌润滑油项目和马石油潍坊工厂二期升级项目两个EPC项目的设计和施工，主要介绍一下打猪管道的设计、施工、检验，以及打猪管道的通猪试验等过程。

1 润滑油工艺和打猪装置的介绍

1.1 润滑油工艺的介绍

润滑油主要由基础油和添加剂调配而成，润滑油的生产工艺主要分为：原料油的存储；润滑油的调配；成品润滑油的灌装三部分。

基础油主要由码头管道或者槽车卸至基础油储罐中，添加剂一般由罐车输送卸至添加剂储罐中。基础油和添加剂由各自输送泵经过计量装置按比例计量后送至调和装置进行调配。

目前润滑油的调配工艺主要有小批量自动调配系统（简称ABB）、同步计量调和系统（简称SMB）、在线调和系统（简称ILB）三种调和工艺。

调配完成的成品润滑油由输送泵送至成品油储罐进行存储。然后根据市场订单需求，将成品油输送至灌装线进行灌装包装，或者直接送至装卸车站由散装罐车外运。

润滑油生产工艺主要为物理搅拌过程，工艺流程比较简单。但润滑油生产装置也有其自身的特点，在生产过程中，为了避免不同型号的油品的交叉污染，确保各型号产品的质量，润滑油装置中采用打猪管线对公用管线进行打猪，从而实现一管多用又不使物料相互交叉污染。

1.2 打猪装置

一套打猪装置主要包括猪发射器、猪接收器、猪、打猪管道、以及仪表控制元件等单元组成。

（1）猪发射器

猪发射器上有压缩空气接口、压力表、快装法兰盖（装猪口）、排油口，工艺物料通过猪三通与猪发射器、打猪管道衔接。压缩空气接口接工厂合格的压缩空气以作为打猪时的动力气源，打猪气源压力一般为3～4Bar（G）。猪发射器示意图见图2-1和图2-2。

图2-1 猪发射器示意图（大口径）

图2-2 猪发射器示意图（小口径）

（2）猪接收器

猪接收器上有物料收集管接口、快装法兰盖（取猪口、含挡猪器）、猪检测装置、压力表、放空口、排油口等，部分双向打猪的猪接收器还接有压缩空气接口。当打猪结束，管道内压力通过放空口释放完成以后，可以通过猪接收器上的压缩空气将猪吹回至猪发射器中，以实现双向打猪。仅具有收猪作用的猪接收器无压缩空气接口，猪直接从接收器端部取出。

物料收集管接口通过普通管道与储罐相连，用来接收物料或者收集打猪清扫时管中的残留物料，猪三通分支管上一般设置有挡板，防止猪误入分支管。猪接收器示意图见图2-3。

另外，还有较为简易的挡猪器，仅作为挡猪用，不具有取猪的功能，打猪完成后需要用压缩空气将猪吹回至猪发射器，在猪发射器端部将猪取出。

图2-3 猪接收器示意图

（3）猪

猪，又名清管器。清管器类型主要有泡沫式清管器、皮碗式清管器、直板清管器、橡胶清管球、屈曲探测器等类型。

猪通常为一柱状物，二端稍带锥，一般由橡胶制成，既有一定的硬度，又有较好的弹性。其外径比与之相配的被清扫的打猪管道的内径要大3至10毫米，以达到将打猪管内物料彻底清扫干净之目的。常见猪的照片见下图2-4。

图2-4 常见猪示意图

2 打猪管道的规格尺寸

2.1 打猪管道、管件的设计要求

（1）打猪管道材质一般采用20#，采用冷拔（冷轧）精密无缝钢管，材料验收标准GB3639，管道内壁做珩磨处理，必须保证内部光滑、无锈蚀、有金属光泽、防锈措施良好，管口两端封堵严密，内外径尺寸的允许偏差符合要求；

（2）打猪管道内表面粗糙度要求：Ra≤3.2μm；

（3）打猪管道对内径、公差等要求，见表3-1打猪管道规格尺寸。

表3-1 打猪管道的规格尺寸

2.2 打猪弯头的规格尺寸

（1）打猪弯头的曲率半径一般大于等于5D（D为管道公称直径）。且弯头两端保留一定直管段用于套管连接。一般DN250及以下打猪弯头的两端直管段长度为250mm，DN300打猪弯头的两端直管段长度为300mm。

（2）打猪弯头内表面粗糙度要求：Ra≤3.2μm；弯头的椭圆度公差需满足表3-2中要求。

（3）打猪弯头出厂前，弯头两端外侧作1.5×45°坡口，内侧作R2圆角；

（4）每个弯头需逐一作通猪试验至合格。

表3-2 打猪弯头的规格尺寸

DN80 DN100 DN125 DN150 DN200 DN250 DN300 88．9 114．3 141．3 168．3 219．1 273．1 323．8 365 570 705 840 1065 1250 1500 +/-1% +/-1% +/-1% +/-1% +/-1% +/-1% +/-1% +/-0．3% +/-0．4% +/-0．5% +/-0．6% +/-0．8% +/-1．0% +/-1．2%

2.3 打猪法兰的规格尺寸

打猪法兰一般采用突面带径对焊法兰，压力等级CL150，尺寸制作标准参照ANSI B16.5。

打猪法兰内壁粗糙度要求：Ra≤3.2μm；打猪法兰内侧及端部内侧作R2圆角。打猪法兰的规格尺寸见表3-3。

表3-3 打猪法兰的规格尺寸

2.4 套管（又称袖管）的规格尺寸

普通焊接方法容易在管道内壁留下焊瘤、焊渣，无法保证管内壁粗糙度，因此打猪管道焊接采用套管焊接。将套管套在打猪管道外部，管道组对后，再将套管两端与打猪管道焊接。套管同时起到了定位和固定作用。套管的规格尺寸见表3-4。

表3-4 套管的规格尺寸

3 打猪管道的施工

3.1 打猪管道的施工顺序

管道的下料、切割→管道坡口加工→管内清洁→组对安装→点焊固定及套管焊接→支管连接→组段吊装就位→管道支（吊）架安装→管道吹扫→管道系统试验→打猪试验

3.2 管道的下料、切割

根据图纸尺寸精确测量后划线下料，下料采用带齿锯现场切割，局部区域（例如高空）可以采用砂轮机进行切割，严禁采用火焰切割。切割时必须保证锯齿或砂轮片与管子中心线垂直，以确保切割后管口端面与管中心垂直，从而保证管道平直度。

管道切割时，割口两侧进行适当封堵，以便阻挡飞溅物进入。管子切割完毕，及时清理毛刺、卷边、封堵物及管内飞溅物，结合焊接套管宽度，将距离管口端面50mm（应大于焊接环宽度）范围内的油脂、油漆、铁锈等清理干净。

钢管在运输或保存过程中，如管口出现压裂、变形等，下料前必须将变形及损坏部分切除。

3.3 坡口加工

管道下料完成后，需对管道端部内、外作坡口处理，坡口加工宜采用机械加工。管道组对端面的外坡口必须采用坡口机进行加工；管道组对端面的内坡口，采用电磨头处理后，用钢锉或内磨头进行打磨。

管道组对端面坡口加工尺寸如下：

外坡口：DN100及以下打猪管道端部外侧作2mm×30°斜坡口；DN250及以上打猪管道端部外侧作4mm×30°斜坡口；

内坡口：打猪管道端部内侧作R2倒圆角处理，以保证管道连接处过渡平滑；打猪法兰内侧及端部内侧作R2倒圆角。

3.4 打猪管道内部清洁

采用一根长铁丝，中间扎牢一块抹布，来回拖擦管道内壁，直至肉眼观察、手摸上去光滑且无灰迹为合格。

3.5 管道的组对与焊接

打猪管道的组对分为直管（或弯管）与直管（或弯管）的组对、管道与法兰的组对。

（1）直管（或弯管）与直管（或弯管）的组对与焊接

·打猪管道之间、打猪管道与弯头、打猪弯头之间的连接必须采用套管焊接，组对时不能留有间隙，错边量应控制在不大于管道壁厚的10%。组对时不允许强力对口，也不得采用减少管子外径和扩大套管内径的方法加以调整，组对前必须将套管预先套在打猪管道上，避免套管遗漏；

·考虑到小口径打猪管道壁厚较薄，为防止满焊焊穿造成内部产生焊瘤，打猪管道焊接采用如下方案：DN80及以下的打猪管道，对接时采用氩弧焊不少于三点均布定位焊，然后将焊缝余高磨平，再将套管移至焊缝的正中间，将套管与打猪管道每隔60°进行点焊，然后对套管两端的角焊缝连续焊接；

·DN100及以上的打猪管道，组对后将焊道外坡口组成的焊槽用氩弧焊焊平。然后将套管移至焊缝中心，将套管两端与管材焊接，角焊缝的焊脚高度要满足规范要求；

·套管焊接前需进行调整以使其焊接端部对齐；点焊及连续施焊时应特别注意，不能将管道焊穿。

直管（或弯管）与直管（或弯管）的组对与焊接示意图见图4-1。

（2）管道与法兰的组对与焊接

·管道与法兰的焊接按常规方法进行，不需要加焊接套管，采用氩弧焊打底，手工电弧焊填充盖面；

·焊接完成后必须对管道内壁与法兰对接焊缝处进行打磨抛光，不允许管道内部有任何金属突出物。打猪法兰内侧需作R2内倒角。

图4-1 直管（或弯管）与直管（或弯管）的焊接方式

管道与法兰的焊接方式见图4-2。

图4-2 管道与法兰的焊接方式

3.6 支管连接

在打猪管道上开口连接的仪表分支管，其开口的位置须设计在离接头（或端部法兰）较近的位置，以确保管道开孔而产生的毛刺、飞边等突出物能得到打磨和清除干净。开孔宜采用钻孔等机械方法，严禁火焰开孔。图4-3为仪表口接管的连接形式。

图4-3 仪表接管的连接形式

3.7 管道吊装

管道预制完成后需尽快吊装就位，吊装所连接管道不能过长，最好为两根一个连接，过长容易导致管道弯曲，而且在吊装时所选的受力点宜选在离各管端的1/3处。

3.8 管道支（吊）架安装

管道打猪时，压缩空气推动猪在管道内往复运动，对管道的冲击力很大，容易引起较大的振动，传统的应力分析软件不易模拟猪的运动及管道的受力情况。根据多年来打猪管道的设计、施工及实际运行状况的经验，打猪管道的支架宜管夹式T型管托，并尽可能将管托与支撑结构固定，以限制打猪过程中对管道造成偏移和扭曲，管道上一般不宜设吊架。

4 打猪管道焊接的检测

所有现场焊接的管道及管道组成件的对接纵缝和环缝、对接式支管连接焊缝应按照《工业金属管道工程施工质量验收规范》GB50184的有关规定进行射线检测或超声检测，检测要求详见设计文件。

4.1 外观检查

焊缝成型美观，焊波均匀，外形尺寸符合设计要求。无裂纹、未溶合、气孔、夹渣、飞溅存在，焊缝边缘与母材圆滑过渡，碳钢管道焊缝表面咬边应符合规范要求。

外观检查结果应记入质量控制表，并由质检员、监理确认。

4.2 无损检测

打猪管道与法兰的对接焊缝无损探伤为RT5%，打猪管道焊接套管的接头角焊缝用着色渗透法PT10%抽查检验。不合格焊缝应进行质量分析，采取措施及时返修并重新检验，同一焊缝返修次数不得超过两次。

5 打猪管道系统压力试验

所有打猪管道、管件在安装后（未加保温涂漆）试车前，依据设计规定，按照《工业金属管道工程施工规范》GB50235和《工业金属管道工程施工质量验收规范》GB50184要求进行吹扫、压力试验及有关泄漏性试验。

5.1 管道系统压力试验

打猪管道压力试验可以采用气压、水压或油压试验。超过6bar（G）以上的气体压力试验需要设计和建设单位同意；油压试验对打猪管道有保护作用，但存在漏油、滴油隐患；实际施工过程，一般采用水压试验。具体采用何种试压方案，以设计文件为准。

液体压力试验时，至少安置两块校验及精度合格的压力表，表面满刻度值为最大被测压力的1.5倍-2倍，一块压力表放在系统的最高处，一块压力表放在泵出口，试验时以最高处压力表读数为准。

试验时应分段级缓慢升压，待达到试验压力后，稳压10min，再将试验压力降至设计压力，稳压30min，应检查压力表无压降、管道所有部位无渗漏。

管道系统试验合格后，缓慢降压，顶部放空阀打开，试验介质排放到指定地点。管道系统试压完毕，应及时拆除临时盲板及临时试压管道[2]。

5.2 管道系统泄漏性试验

泄漏性试验需在压力试验合格后进行，需作泄露性试验的管道，应按《工业金属管道工程施工质量验收规范》GB50184和《工业金属管道工程施工规范》GB50235中有关要求进行，试验介质为压缩空气，试验压力为工艺管道的设计压力。

泄漏性试验重点是检验阀门的填料函、法兰或螺纹连接处、放空阀、排气阀、排水阀等，以发泡剂检验不泄漏为合格。

6 管道系统吹扫与清洗

打猪管道若采用水压试验，结束后应尽快除去管道中的游离水，除水步骤可以多次发射清管器进行管内水的清除。经过除水后，管内壁上还会遗留一层薄水膜，尽快采用压缩空气对残留在管道内的水分进行充分吹干。与此同时，用压缩空气吹扫，以吹除管路中的灰渣及残余的其它物质，并按《工业金属管道工程施工规范》GB50235中要求检验。

7 打猪试验

打猪管道施工安装、检测、试压、吹扫合格后，需进行打猪试验，以检验打猪管道的安装是否满足通猪的要求。

先将试验猪安装在发猪器中，然后将一定量的润滑油泵入打猪管道系统中（润滑油使用量根据管道长度及管径确定）。然后进行打猪，采用压缩空气将试验猪从发射器吹到接收器。猪接收器末端有物料收集管道将被猪挤出的润滑油全部收集起来。

由于猪的外径比打猪管内径大，打猪管内未被压缩空气吹扫掉的锈蚀、细小杂物被清扫干净，管道内壁被刮除清洁。初次打猪时管道内排出的润滑油会比较脏，通常需要多次注油打猪。打猪2～3个来回后，将猪取出，检查猪皮是否有划破、刮缺及其它被损坏的现象，如发现猪皮有重大刮痕，说明打猪管道内部有毛刺或突出物，需要采取手段对管道内部毛刺进行清除。如果猪皮完好无损，则继续注油进行打猪，直至猪接收器末端的排油目测逐渐干净合格。

同时，打猪过程中还要检查猪在运行时打猪管道是否异常震动、卡猪等现象。

正常生产中，一般将压缩空气管和物料收集管上的阀门设计为电磁阀或气动阀等自动控制阀门，以便于通过计算机实现自动打猪操作。通常，猪要在管内来回打猪，反复打猪直到猪被损坏不能使用后方才更换。因此，打猪管道施工质量越高，猪的使用寿命越长。

8 结语

打猪管道的设计、施工的质量，将直接影响猪的使用寿命。只有充分了解润滑油的生产工艺要求，严格按照打猪管道施工方案组织好施工，并且加强过程控制和质量监督，才能有效避免因打猪管道加工、制作、安装等质量问题造成的返工和损失，同时也为业主后续的装置运行中节省了操作成本。

[1]胡加文.润滑油装置打猪管道的质量控制[J].安徽化工, 2016,42(2):74-77.

[2]方鹏.吹猪管道安装施工方案[J].结构与设备安装, 2010,(11):29-33.

李明(1984-)，男，工程师，全国注册化工工程师。