大型LNG 接收站泄漏性试验工艺优化

孙文涛 王喜房 李建岭 王舒心

中国化学工程第十四建设有限公司 江苏南京 210044

由于LNG 接收站内的管线复杂、管道较长（一般分为八大系统），且介质易燃易爆、气化比较大，泄漏性试验要求较高，大部分系统需要掺氦气进行泄漏性试验。常规试验方法是单个系统具备条件即可进入泄漏性试验环节，试验介质一般不重复使用，试验成本较高。中国化学工程第十四建设有限公司（以下简称十四化建）依托江苏滨海LNG 项目开展大型LNG 接收站泄漏性试验工艺优化研究，通过工艺管道高压、中压系统的合理合并，以BOG 系统→高压系统→低压系统→燃料气系统的“串联”方式依次试验，实现了泄漏性试验介质的重复使用，大大降低了试验成本，缩短试验时间，取得了显著的经济效益。

1 试压系统合并

大型LNG 接收站工艺管道一般分为八大系统，功能如表1 所示。

表1 工艺管道八大系统功能

接收站各系统工艺管道一般分为4 个压力等级。以江苏滨海LNG 项目为例，各系统设计压力如表2 所示。该项目设计文件要求：高压工艺管道（设计压力＞10MPa）的泄漏性试验需进行敏感性泄漏试验；中、低压工艺管道泄漏性试验可以采用气密性试验。由于LNG 接收站管线上的大多数阀门为焊接阀门，管道在试压、吹扫过程中产生了较多的黄金焊口未参与管道压力试验，因此业主在图纸规定的基础上提高了对本项目泄漏性试验的要求：除BOG 系统进行气密性试验以外，其余系统均需进行敏感性泄漏试验。

表2 江苏滨海LNG项目系统试验清单

根据各个系统的试验方法、试验压力、敏感性介质含量及各个系统之间的位置关系及容积大小等，合并了设计压力相同的系统，并从试验顺序方面进行了升级调整。江苏滨海LNG 项目系统试验清单如表2 所示。燃料气系统和中压系统的试验顺序不分先后，也可同时进行，表2为江苏滨海LNG 项目所采用的试验顺序，应用于其他项目时可根据实际情况进行调整。敏感性泄漏试验按NB/ T47013.8- 2012 附录D 的要求，采用氦质谱仪泄漏检测- 吸枪技术进行氦检漏。

整个LNG 接收站的工艺管道在泄漏试验之前应已完成氮气置换。泄漏试验的主要介质仍然为氮气，试验之后可直接泄压、封闭系统，等待试车进料。试验时重复使用的介质从BOG 系统导入高压系统，再导入中压系统和燃料气系统。介质根据试验要求补充氦气或氮气。试验流程如图1 所示。

图1 江苏滨海LNG项目泄漏试验流程

2 泄漏性试验

2.1 BOG系统气密性试验

（1）试验压力为设计压力0.5MPa，试验介质按照设计要求为干燥氮气。可使用现场的PSA 制氮系统（PSA制氮系统的出口压力为0.8MPa）注入氮气，进行加压。试验方法按照《压力管道规范工业管道第5 部分：检验与试验》（GB/ T20801.5—2020）的规定执行。

（2）试验前应进行预试验，预试验的压力宜为0.2MPa，通过声音和目测进行初检。

（3）试验时应逐级缓慢增加压力，当升至试验压力的50%时，应进行初始检查，如未发现异常或泄漏，继续按试验压力的10%逐级升压，每级应有足够的保压时间以平衡管道的应变。标准规定每级保压3mim，本项目考虑到管线较长，每级保压时间延长至5min。达到规定的试验压力0.5MPa 后，用发泡剂检查有无泄漏，试验压力下的保压时间应根据查漏工作需要确定。

2.2 高压系统氦检漏试验

2.2.1 将高压外输系统、高压回流系统、BOG 压缩系统连成1 个高压系统

首先将ORV、SCV、计量撬的设备进出口与高压管道连接起来；然后打开工艺区管廊区域高压回流及高压外输系统的阀门将两个系统连接起来；最后打开BOG 高压压缩区域BOG 压缩系统和高压外输系统之间的阀门将两个系统连接起来，实现高压系统合并。

2.2.2 将BOG 系统内的试验介质导入到高压系统

通过在高压泵区域加设临时管线，将高压回流系统与BOG 系统的安全阀前端的排空阀连接起来，将BOG系统内的氮气导入到高压系统中。

2.2.3 氦检漏工艺流程

氦检漏工艺流程如图2 所示。

图2 高压系统氦检漏试验工艺流程图

（1）在高压系统进气点附件的导淋处和罐区管廊区域高压系统的末端导淋处分别安装一块量程为1.0MPa的压力表，当压力升至0.2MPa 时，关闭高压泵区域的进气点，检测人员须时刻关注压力表读数。

（2）对高压系统进行初步检漏时，应重点检查阀门填料函、法兰或螺纹连接处、放空阀、排气阀和排水阀等部位，用发泡剂检查有无泄漏。如有泄漏情况应处理后再次检漏，直至全部合格。

（3）氦气注入点设置在高压泵区域注氮口的末端，注入氦气的过程中应持续观察压力表读数，压力到达0.25MPa 时停止氦气注入。

（4）为使氦气与氮气混合均匀，氦气注入后需静置2h。静置过程中使用塑料薄膜将检测点包覆完整，保证无漏气点。薄膜的选用不宜过厚，否则影响检测探头的伸入。

（5）由于高压系统的氦检要求压力为0.5MPa，且设计文件要求氦气的体积混合比为10%，因此在包覆完成后，继续对系统进行升压。由于BOG 系统的试验压力也是0.5MPa，在介质注入过程中，高压系统和BOG 系统会有一个压力均衡点，达到压力均衡点后，压力表读书将不再变化。在接近压力均衡点时关闭氮气注入点的阀门，使用现场的PSA 制氮系统注入氮气。注氮点设置在ORV的氮气吹扫口处，将氮气吹扫口与附近PSA 制氮系统用临时管线连接，持续注入氮气至系统压力达0.5MPa。

（6）升至试验压力后，每个装置随机拆开1 个导淋的法兰盖，使用浓度检测仪进行氦气浓度检测，所有装置均合格后将法兰盖重新安装并紧固。

（7）使用氦检仪进行检测。检验设备采用氦质谱检漏仪，采用嗅吸探头检测。检测前先将氦检仪进行校准，检测期间探头嘴与管口表面之间的距离保持在3.0mm以内，如果无大于1.0×10-6（Pa·m3）/ s 的泄漏率指示，该点检测合格并记录；如果发现有大于1.0×10-6（Pa·m3）/ s的泄漏率指示，记录位号然后用嗅吸探头逐段扫查检测漏点位置，发现漏点后用红色胶带标注出位置，并通知相关人员进行返修。对于法兰泄漏的情况，按照螺栓增加力矩拧紧，力矩值不超过规定值时进行返修；若增加力矩仍然泄漏，则需要更换垫片。对于阀门泄漏，采用修复、更换等措施。待返修完成后，按照原检测工序重新检测并记录复检点。为了保证检测精度，检测过程中氦检仪每间隔2h需重新自动校准一次。

（8）整个系统氦检完成后，将系统暂时封闭并做好安全警示，等待中压系统及燃料气系统具备条件使用该系统的试验介质进行检测。

2.3 中压系统氦检漏试验

将卸料系统、低压外输系统、低压回流系统连成1 个中压系统。首先打开罐区管廊管线卸料系统和低压回流系统之间的阀门，将低压回流系统和卸料主管连接起来，然后打开罐区管廊管线低压外输系统和卸料系统之间的阀门，将低压外输系统和卸料系统连接起来，实现中压系统合并。

将高压系统内的试验介质导入到中压系统。打开罐区管廊区域高压系统与中压系统连接的阀门，将高压系统内的氮气和氦气混合气体导入到中压系统中。

由于中压系统的氦检要求压力为0.2MPa，且氦气的体积混合比为1%，高压系统内试验介质的浓度满足直接进行氦检漏试验的要求，且高压系统容积比中压系统大，因此无需另外注入氮气或者氦气。中压系统氦检漏工艺流程如图3 所示。

图3 中压系统氦检漏试验流程

（1）通过高压系统将试验介质导入到中压系统中，在卸料码头二层平台的卸料系统末端导淋处安装一块量程为0.6MPa 的压力表，在再冷凝器区域预冷管线氮气吹扫口的前段排气阀处也安装一块量程为0.6MPa 的压力表，当压力升至0.2MPa 时停止进气。

（2）对所有阀门填料函、法兰或螺纹连接处、放空阀、排气阀、排水阀等位置涂刷发泡剂后进行初步检漏。

（3）初检合格后，使用塑料薄膜对检测点进行包覆。

（4）每个装置随机拆开1 个导淋的法兰盖，使用浓度检测仪器进行氦气浓度的检测，所有装置均合格后将法兰盖重新安装并紧固。

（5）使用氦检仪进行检测，检测方法与高压系统相同。

（6）整个系统氦检完成后，将系统暂时封闭并做好安全警示。

2.4 燃料气系统氦检漏试验

2.4.1 将高压系统内的试验介质导入到燃料气系统

将燃料气系统管线的导淋与就近的高压系统的管线末端导淋通过临时管线连接，将高压系统内的氮气和氦气混合气体导入到燃料气系统中。

2.4.2 氦检漏工艺流程

高压系统内试验介质的浓度及气体量满足直接进行氦检漏试验的要求，因此无需另外注入氮气或者氦气。燃料气系统的氦检具体流程与中压系统相同。

将高压系统剩余介质导入到燃料气系统中，在火炬区域管线末端导淋处安装一块量程为0.6MPa 的压力表，在燃料气区域进气点后端管线末端排气阀位置安装一块量程为0.6MPa 的压力表，当压力升至0.2MPa 时停止进气。后续步骤与中压系统氦检漏方法一致。

3 结语

以江苏滨海LNG 项目为例，该项目试验成本从前期预算240 余万元，降低到135 万元，成本降幅达43.75%；原计划40d 的试验期缩短到15d。本工艺根据项目特征科学合理优化了泄漏性试验流程，试验介质（氦气和氮气）重复使用，试验效率大幅提升。