LNG管线停产改造期间的技术及安全措施

田炜，田伟，孙道青，崔荣帅

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）

液化天然气（LNG）因其具有-160℃的低温特性，气化后形成的天然气容易燃烧爆炸，具有极大的安全风险。而在对LNG管线进行停产检修、改造时，部分工作涉及动火作业，施工过程中冻伤、燃烧、爆炸的风险急剧加大，为了安全操作及从经济性考虑，需将残留在管线中的LNG回收置换后进行检修和改造。本文以某LNG接收站更换调节阀为例，详细分析了管内介质吹扫置换及焊接过程中的可燃气体隔离技术及安全措施，最终通过实践检验了整个施工过程，为LNG停产改造提供了切实可行的实施方法。

根据业主方的要求，在LNG接收站停产期间，对14”装车主管上的8”调节阀进行改造施工，将此调节阀及两侧的焊接大小头解除，并安装14”的直管段。根据停产计划，本项目停产改造时间预计5天，共120h。需要置换的LNG管线，最大尺寸14”，置换管线总长约1000m。置换采用液氮，将液氮气化后加压进入管道，利用氮气将液体吹扫回LNG储罐。

1 停产改造流程

1.1 业主方停产和管线LNG泄压

停产和管线LNG泄压由业主负责，施工单位在停产前做好施工准备工作。

1.2 管线LNG排净

通过液氮气化注入14寸主管，通过保冷循环流至排放管线回到储罐，盲端处通过增加工装接入排净管线回到储罐。施工中采用爆破吹扫加快排净速度，保证吹扫质量。通过检测低压管线及排放管线上的温度，当温度计均升至-100℃以上时，判定LNG液体吹扫完成。

图1 停产改造流程图

图2

1.3 LNG装车管线氮气置换

当低压管线LNG排放完成后，关闭排放管线流程所有阀门，打开槽车单撬液相管线TSV旁路，同时通过TSV阀门向管内持续注入氮气，进行LNG装车管线氮气置换天然气，置换初期天然气含量较高时，放空至储罐回收，当储罐压力高不能回收时，切换至火炬管路（确保至火炬管路畅通）。利用氮气吹扫口和每条盲端槽车装车撬检测口检测可燃气浓度小于2%，标志氮气置换完成。

1.4 更换处氮气隔离

关闭前后阀门，并通过调节阀旁的氮气吹扫口的导淋向管内持续注入氮气，保持管内微正压，隔绝可能从放空管线泄漏的可燃气体，同时打开安全阀旁通阀门使其氮气由此处排出并实时检测可燃气浓度。在焊道两侧分别安装管道封堵器，严密隔绝可燃气体。

1.5 调节阀更换

管线氮气置换处理合格，关闭管线前后阀门，并通过原调节阀的氮气导淋向管内持续注入氮气，保持管内微正压，隔绝可能从放空管线泄漏的可燃气体，同时实时检测可燃气浓度。当管线内氮气压力平稳以后，拆除调节阀两侧的保冷层，使用气动锯切割14”管线并移除，切割过程中持续做降温处理，切割完成后在上下游侧法兰焊口位置与蝶阀之间安装隔离用管堵，防止残留的可燃气体窜入焊接区域。管道安装管堵后进行可燃气体检测，合格后才能进行管道坡口打磨，并且在管道组对、焊接作业期间随时跟踪可燃气体检测。开始焊接作业，在焊接全过程中用测爆仪持续监测焊接位置有无可燃气体存在，焊接不锈钢管道需充氩保护，氩气的纯度应不低于99.9%。焊接工作完成后，取下定位板时，应用砂轮机磨削，防止损伤母材。焊接完成24h后进行管线焊道无损检测。无损检测合格后，拆除管线内部的隔离管堵，并清洁管道内部，用吊车将法兰短管吊装到位，用螺栓进行安装。

1.6 管线检漏及预冷

对新安装的管线氮气置换后进行氦氮试验，以验证法兰连接处的严密性。当氮气置换及管线检漏合格以后交付业主对管线进行预冷和LNG填充。在业主方对管线进行预冷时对法兰螺栓进行冷紧，冷紧完成后对管线和法兰进行保冷安装。

2 技术安全措施

2.1 爆破吹扫

为节能减排，需要较大限度地将LNG置换至储罐内部，同时也需要尽量减少吹扫时间。但在吹扫后期，随着管线温度升高，液态LNG减少，大量气态天然气挥发，导致管线内憋压，吹扫效率显著降低。爆破吹扫[2]一般用于新建管线吹扫，将爆破吹扫用于存在少量LNG的工况，也是非常行之有效的方式，即在一段管线内进行憋压，压力升高到一定压力时，瞬间开启管线阀门，将LNG气液一并带入到储罐内部，可大大降低管线中残余的LNG。

2.2 氦氮监测

首先做好氮气置换，并且对管道露点和氧含量进行检测。氮气置换合格后关闭阀门，然后利用上游的氮气吹扫口向管道内注入氮气，使用氮气对系统加压到0.6MPa，待压力稳定后，检测人员对实验系统进行视觉和听觉检查，确定无泄漏后，再把实验所需的氦气量全部注入实验系统，用质谱仪对法兰连接处进行氦成分分析。

2.3 安全措施

为保障停产施工期间的施工安全，应实施以下安全保障措施：

(1)停产施工前施工方案及JSA计划通过审查批准，做好技术安全交底；

(2)与业主做好工作界面的确认工作，现场操作必须由业主方确认后方可进行；

(3)在作业点及预制区域摆放灭火器，拉警示带，悬挂警示牌；

(4)在充氮过程中全程监控管道压力及温度状况，充氮过程要在合适的温升温降速度下进行；

(5)冷切割前做好可燃气体的监控工作，调节阀前后阀门检测可燃气浓度低于2%，方可进行冷切割工作；

(6)切割及焊接过程中全程气体探测仪实时监测上下游可燃气体含量，如有报警立刻停止工作；

(7)焊接时，确保上下游阀门关闭，确保14”管堵安装正确，密封良好；

(8)管段保持氮气吹扫，确保短节处氮气微正压，并持续通过安全阀旁路泄放气体，即便有可燃气体泄漏也将被排放至空地。

3 结论

经过实际测算，使用该方案进行停产改造，液氮用量比业主方预计量减少150吨，节约资金50万元；节省LNG100方，节约了氮气置换时间48h，停产工作提前一天完成，效果显著。

◆参考文献

[1] 胡超，杨光远，孙吉业. 山东LNG接收站船舶气试工艺改造方案比选[J].油气储运，2015，34(3)：323-327.

[2] 谢永春，张宏彬，程兆欣. LNG管线空气吹扫方案研究[J].海洋工程装备与技术，2018，5(1)：67-73.

[3] 常景龙，苏宏春，张黎霞，等. 新建天然气管道的除水与干燥技术[J].油气储运，2001，20(12)：5-14.

[4] 张宏彬. 管道气压试验安全技术与管理[J].海洋工程装备与技术，2017，4(3)：173-177.

[5] 黄长久.LNG装置低温工艺管道安装技术及工程实践[J].中国石油和化工标准与质量，2017，(18)：179-181.

[6] GB50235-2010，工业金属管道工程施工规范[S].