LNG 模塊換熱器充氮和壓力檢測一體化裝置

楊德福 陸司司

（1.中海福陸重工有限公司； 2.珠海潤都制藥股份有限公司）

LNG 模塊建造期間，常使用充氮的方法對設備進行內部保護［1］。 充氮可以使設備內形成一定的正壓力，從而阻止氧氣、水蒸氣等進入，達到防止設備內腐蝕的目的［2］。 然而對已經安裝在模塊上，且和配套管線、儀表相連的設備充氮，氮氣充入和壓力檢測以及氮氣隔斷的復雜程度較高，極易存在隔斷不合理、無合適充氮口和檢測口等問題。 為此，筆者以加拿大某LNG 模塊項目為例，分析充氮、壓力檢測和隔斷方法，總結充氮流程，從而提出一套典型的設備充氮方案，為今后類似的設備充氮保護提供技術支持。

1 換熱設備概況

圖1 為加拿大某LNG 模塊項目中的換熱器結構示意圖，分為管側和殼側兩部分，其中管側布有管嘴A1 和A2，殼側布有管嘴B1～B4，各管嘴的具體狀況見表1。該換熱器已經安裝完畢，并和相鄰的管線相連，為了防止模塊運輸期間設備發生內腐蝕，采用充氮作業對換熱器進行保護。

圖1 換熱器結構示意圖

表1 換熱器管嘴狀況

常規的充氮口或壓力檢測口，都是通過法蘭外接閥門、氮氣瓶或壓力表來實現，且要求安裝位置的管口無連接管線［3］。由表1 可知，該換熱器只有殼側的B1 管嘴無連接管線，符合要求，而其他管嘴無法按照常規方法安裝充氮裝置或壓力檢測裝置。 由于換熱器的管側和殼側不相通，所以兩側需分別設置充氮口和壓力檢測口，該換熱器殼側除了B1 外還需設置一個新的充氮口或壓力檢測口，而管側則無合適的管嘴。

2 充氮和壓力檢測一體化裝置

對于缺少充氮口和壓力檢測口的換熱器，可以采用充氮和壓力檢測一體化裝置（圖2）。 該裝置中對接法蘭和設備管嘴相連，并通過螺紋短管和等徑三通連接，三通的另外兩端均通過螺紋短管和球閥相連，球閥和壓力表相連用來檢測設備內的氮氣壓力， 另一個球閥和充氮部分連接，充氮部分由軟管、調壓閥和氮氣瓶組成。 實際操作時，可由球閥2、等徑三通、螺紋短管和對接法蘭形成的管路對設備充氮，可由壓力表、球閥1、等徑三通、螺紋短管和對接法蘭形成的管路對設備進行氮氣壓力檢測。

圖2 充氮和壓力檢測一體化裝置

對于換熱器殼側， 在B1 管嘴上安裝充氮和壓力檢測一體化裝置就可以滿足充氮和壓力檢測的目的。 而換熱器管側無合適的安裝口，筆者考慮將一體化裝置側裝在管嘴A1 處， 管嘴和管線法蘭之間安裝對接盲板，并在對接盲板上開走氣通道，在盲板外沿面進氣口處安裝充氮和壓力檢測一體化裝置（圖3），從而有效解決管側無合適充氮口和壓力檢測口的問題。

圖3 裝置側裝示意圖

3 隔斷處理

除了在管嘴A1 和管嘴B1 處安裝充氮和壓力檢測一體化裝置外，其他管口必須進行隔斷處理，防止氮氣泄漏，具體隔斷方法應根據管嘴處配件情況實施。

管嘴A2 的配件為八字盲板， 圖1 中的八字盲板為打開狀態，應將八字盲板的通板端和盲板端調換，改成關閉狀態，法蘭連接處的墊片可采用臨時墊片，避免永久墊片的浪費，安裝后通板端需進行保護，防止腐蝕。

管嘴B2 處的配件為通板， 插入對應的盲板即可對該管口進行隔斷。

管嘴B3 處無配件，需制作插板隔斷，插板材料為Q235B，顏色為粉紅色，方便后續識別。 插板厚度t 的計算式為：

式中 C——腐蝕裕度，C=0.04mm；

dg——墊片內徑，取值可參考ASMEB16.21；

E——質量影響系數，E=1；

p——保護要求的充氮壓力，MPa；

S——材料應力值，S=133MPa；

W——焊縫強度換算系數，W=1。

管嘴B4 處的配件為閥門，應將閥門關閉，若后續在閥門處發現氮氣泄漏， 則可將閥門拆除，加臨時盲板進行封堵， 拆除的閥門應做標記，且打包固定在原閥門安裝處附近。

4 作業過程

充氮作業時， 需先按照圖4 進行管嘴隔斷，然后再安裝充氮和壓力檢測一體化裝置。

圖4 換熱器各管嘴的工藝設置

按照圖2 連接充氮部分，并關閉球閥1 打開球閥2， 調整調壓閥的出口壓力， 然后對設備充氮。

用泡沫水檢查各隔斷處是否漏氣，如果出現氣泡，則立即停止充氮，并檢查該處的隔斷情況，必要時需重新隔斷。

隔一段時間關閉球閥2 打開球閥1， 檢測設備氮氣壓力，如果壓力值符合要求，則拆除充氮部分；如果壓力值未達到要求值，則繼續重復上述操作，直到滿足氮氣壓力為止。

充氮結束后，應在設備明顯處貼設備已充氮標識，并在所有隔斷處掛提醒標牌，防止其他人員誤操作。

5 結束語

以加拿大某LNG 模塊項目中換熱器充氮為例，分析了充氮的關鍵工藝和充氮流程。 對于缺少充氮口或壓力檢測口的設備，可通過使用充氮和壓力檢測一體化裝置，合并充氮和壓力檢測功能來解決，若無合適安裝管嘴，則可以側裝充氮和壓力檢測一體化裝置。 對于不同類型的管嘴隔斷，針對管嘴處的配件不同，隔斷方法不同，有插板隔斷、閥門隔斷和八字盲板隔斷。 最后總結分析了換熱器的充氮注意事項。