深冷管鞋安装工艺及质量控制的研究

郑纯亮 于皓 朱彦明 赵玮 王振

摘 要：深冷管鞋的安装是绝热施工以及LNG管线施工中的重要组成部分。深冷管鞋由外部管卡、保温层、防潮层、保护层、螺栓、垫片、玻璃棉等组成。深冷管鞋除为管线提供支撑外，还要求提供保温、机械防护、防水防潮等功能。国外LNG项目对深冷管鞋安装的要求一直很高。深冷管鞋安装工艺虽然不复杂，但是要求繁琐，现场施工人员很容易缺乏重视，遗漏检查项，造成深冷管鞋的某项功能失效。因此，本文对深冷管鞋安装工艺中的质量控制要点进行了研究，希望对现场施工提供指导。

关键词：深冷管鞋；安装；质量控制

引言

近年来，随着海洋工程大力发展海外市场，我国参与建造的国外LNG项目越来越多。这些国外LNG项目对深冷管鞋安装的要求一直很高。深冷管鞋的保温、防潮、机械保护等功能一旦失效，修复工作十分麻烦。经过LNG项目的不断成功实施，我国海洋工程公司积累了大量的深冷管鞋安装的实践经验。本文对这些经验进行总结提炼，分析深冷管鞋安装过程中的质量控制要点，可以有效预防深冷管鞋失效发生，减少经济损失和工时浪费。

一、深冷管鞋简介

管鞋是為管道提供机械保护和支撑的部件，深冷管鞋应用于寒冷工况下的管线中，除了为管道提供支撑和机械保护外，还要为管道提供保温，并且防止外部潮湿气体和水分进入。因此深冷管鞋中要求有坚固的外壳保护，并且有保温层和防潮层。为使管线与管鞋紧密贴合，通常使用螺栓和盘簧组件将管鞋固定在管道上。

1、深冷管鞋类型

目前在LNG管线中应用最多的深冷管鞋类型通常有两种。一种是有止动板的；一种是没有止动板的。有止动板的管鞋需要提前将止动板焊接在管线上，其间距要刚好和管鞋外边缘尺寸贴合。

2、深冷管鞋组成

深冷管鞋一般设计成与相应管线保温层相匹配的多层结构。保温层材料多为泡沫玻璃或高密度PUF；防潮层材质为聚酯铝箔；保护层材质为铝或不锈钢；管卡材质为碳钢浇铸而成并且热浸锌；螺栓材质为碳钢或不锈钢。

二、深冷管鞋安装工艺

深冷管鞋的安装需要将各层构件按顺序拆开，将管线按图纸要求放置于管鞋上，并将其余管鞋部件装回原位置，并保证安装的间隙、位置、搭接等要求。其流程如下：

1.安装前检验，确保该管段上的所有焊接工作已经完成。检查下支架型号，保温层厚度等是否和三维图一致。

根据三维图定位支架，检查支架位置处管线油漆是否完好。如有破坏，应先修补油漆。

2.对于HP类型管鞋，先焊接止动板到管线上。两端止动板间距要和管鞋最里层保温层长度一致，保证止动板和管鞋保温层之间不能有间隙。需要注意的是保温层要远离焊接区域。保温层安装后，不允许再进行焊接。表面承受最高温度120℃。

3.如果需要安装滑板（Sliding plate）HS02，如CR61（DN350-DN600）、CR62、CR63（DN350及以上）等，应提前将HS02滑板的上半部分（不锈钢板）焊接到保温管鞋底板上。同时保护好不锈钢板的光滑表面。

4.打开螺栓螺母，拆卸上部管卡。

5.上部管卡移除后，拆卸上部保护层。

6.上部保护板移走后，移除上半部分保温层。

7.把管线放入管鞋下部保温层中。

8.管鞋下半部分安装到管线上并调整完成后，检查管鞋上半部分保温层能否紧密贴合管线。由于管线椭圆度等误差，当（最内层）保温层和管线贴合不严密时，应打磨最内层保温层纵缝，直至达到紧密贴合。

9.将上部分保温层和下部保温层扣好，每层保温层之间的接缝都要填充弹性玻璃纤维毯。

10.在下半部分防潮层整个搭接区域内侧贴上Multifoil 12/25/12自粘胶带，将管鞋下部防潮层搭接粘贴在上部防潮层上。

11.安装上部保护层。上部保护层搭接在下部保护层上，两边分别搭接25mm。

12.安装上部管卡，安装螺栓螺母及垫圈。应用力矩扳手根据管鞋标签上的力矩值紧固螺栓。

13.支架安装完成后，用聚乙烯塑料或热缩薄膜将整个管鞋保护起来，以免雨淋及其他破坏。

三、深冷管鞋安装质量控制要求

1、安装前检验

深冷管鞋安装前需要注意的事项包括：

（1）检查到货的支架，安装件是否齐全；

（2）查看支架标签。包括支架型号、螺栓力矩、弹簧垫圈。

（3）检查保温材料是否有紫外线照射损伤。

（4）检查管道的喷漆层是否有损坏。

（5）确保管段上所有焊接工作已经完成。无损探伤酌情在安装前后进行。

（6）确保所有的管段位置正确，并进行了找平。

（7）确保支架上安装的滑板正确。

（8）将所有要求的支架安放在经过找平的管段上。

（9）施工现场要有整套的单线图和支架图纸。

（10）检查支架的朝向。

（11）现场需要具备施工所需要的全部工具。

（12）每个支架应当有4个经过培训的工人组成的小组进行施工。

（13）确保有足够的吊车支持并且要有具备资质的起重作业信号人员。

2、安装过程控制

（1）螺栓紧固要求

和法兰管理类似，深冷管鞋的螺栓紧固过程也有扭矩和紧固顺序的要求。按照支架标签所需扭矩的50%紧固所有螺栓一次，紧固顺序为先上后下，沿管线方向逐次紧固对角线螺栓；第一次紧固完成后，将扭矩提高到要求扭矩的100%，按照第一次顺序紧固第二次。在紧固螺栓前后应注意螺栓的润滑和保护。

（2）人员和工具资质

由于深冷管鞋安装工艺操作要求繁琐，因此作业人员要接受过培训并具备相关资质，并且使用工具必须有相应证书。

（3）材料保护

保温材料避免紫外线直接照射；保温层要远离焊接区域；材料存放地需要挡风遮雨；材料不能存放在潮湿的环境中；材料存放需要合理摆放，不能堆积，造成材料的损坏。

（4）保温层检验

层间间隙不得低于15mm，也不得大于25mm；保温层与管道接触面夹角最少为60度；相邻两片泡沫玻璃错缝应最少150mm或弧板宽度的一半。

（5）防潮層检验

垂直管应自下而上，水平管应从低点向高点顺序进行，环向搭缝口应朝向低端；防潮层应紧密粘贴在隔热层上，封闭良好，厚度均匀拉紧，无气泡、折皱、裂缝等缺陷。

（6）防潮层、保护层搭接

24”及以下管道防潮层搭边至少25mm，26”及以上管道防潮层搭边至少50mm；保护层搭接在管卡连接处附近，下部保护层与上部保护层搭边至少25mm。

（7）吊装要求

支架的吊装和处理必须由具备相应资质的并接受过培训的人员进行；吊装索具仅能连接在支架的钢结构上；注意保护滑块。

（8）玻璃纤维要求

玻璃纤维的方向要和管线轴向平行；玻璃纤维毯要至少压缩50%，例如15mm的缝最少应填充30mm未经压缩的纤维毯；如果管鞋有多层保温层，最内层保温层上下部分应紧密接触，不能填充纤维毯。

结束语

通过以上的论述，我们了解到深冷管鞋应重视安装前应检验，并加强过程控制，在保证上游检验达标之后，再进行下一步安装。只有注意到这些安装细节，严格控制失效风险点，才能切实保证深冷管鞋的安装质量。

参考文献

[1]杨海军，谢永春，徐超. LNG管线用深冷管支架安装工艺及常见问题解析[J]. 中国造船，2012，S2：419-422.

[2]陆卫强，陈岗. LNG深冷绝热技术应用研究[J]. 造船技术，2007，01：23-25.

[3]ASTM C585-1990，Standard Practice for Inner and Outer Diameters of Rigid Thermal Insulation for Nominal Sizes of Pipe and Tubing（NPS System）[S].

（作者单位：海洋石油工程（青岛）有限公司）