小型技改項(xiàng)目中管道專業(yè)難點(diǎn)問題及應(yīng)對措施

王永磊

中海油石化工程有限公司 青島 266100

隨著安全、環(huán)保要求的提高,擴(kuò)能增效需求的增加，石化裝置優(yōu)化升級的技改項(xiàng)目越來越多。所謂技改項(xiàng)目，是在原有裝置的基礎(chǔ)上做設(shè)計(jì)修改，與新建裝置相比，其復(fù)雜性高、未知因素多，設(shè)計(jì)及施工工作比較繁瑣，尤其是一些小型技改項(xiàng)目。近三年來，筆者一直致力于石化裝置小型技改項(xiàng)目的相關(guān)工作，對設(shè)計(jì)和施工過程中遇到的問題非常熟悉，總結(jié)了一套自己的經(jīng)驗(yàn)。下面對這些問題及應(yīng)對措施進(jìn)行具體闡述。

1 難點(diǎn)問題

1.1 圖紙問題

上游工藝專業(yè)的條件，具體改造內(nèi)容可能是增加幾條管線或幾臺閥門等，看似很簡單，對管道專業(yè)卻很復(fù)雜，因?yàn)樾枰龅墓ぷ骱芏啵翰檎蚁嚓P(guān)的原有設(shè)備或管道平面布置圖、管道施工圖(ISO圖)等。有些情況還需要查找相關(guān)的結(jié)構(gòu)專業(yè)圖紙(結(jié)構(gòu)梁、設(shè)備基礎(chǔ)位置及大小等)。有時候，查找相關(guān)圖紙的時間可能約占設(shè)計(jì)時間的50%，甚至更高。

很多技改項(xiàng)目，由于業(yè)主提供的原圖紙質(zhì)量不高，更加重了設(shè)計(jì)難度。其原因主要有兩方面：第一，運(yùn)行中的項(xiàng)目比較舊，業(yè)主方資料室的原有設(shè)計(jì)資料不全；或者現(xiàn)場多次進(jìn)行改造，配管情況與圖紙不符，更增加了技改項(xiàng)目的難度，相關(guān)設(shè)計(jì)人員只能去現(xiàn)場測量，再將測量數(shù)據(jù)反映到圖紙中。第二，對于新建的項(xiàng)目，設(shè)計(jì)單位會交付施工圖及竣工圖。而對于某些技改項(xiàng)目，只有施工圖，沒有竣工圖存檔，同時由于設(shè)計(jì)深度不夠，很多施工都是現(xiàn)場實(shí)地測量，失去了施工圖的價值。且施工過程中會發(fā)現(xiàn)很多問題，現(xiàn)場調(diào)整配管或增加材料的工程聯(lián)絡(luò)單比比皆是。

1.2 碰撞問題

在原有裝置中增設(shè)設(shè)備、管線及閥門等，難免會出現(xiàn)與原有結(jié)構(gòu)梁柱、相關(guān)設(shè)備或管線等相碰的問題，主要有以下幾個方面：

(1)新舊管線之間的沖突

技改項(xiàng)目中，很多修改會涉及到在管廊上增加管線，對那些有預(yù)留空間的裝置來講，相對比較容易。但對于如圖1所示的管廊，原有管線占滿了一層，若有新增管線穿過，按常規(guī)設(shè)計(jì)的話，很難辦到。

圖1 管線密集的管廊

(2)設(shè)備基礎(chǔ)之間的沖突

某煉廠苯乙烯裝置有一項(xiàng)技改工作：密排泵需增加備用泵。現(xiàn)場與業(yè)主對接后，擬將備用泵放置在如圖2所示的位置上，與原備用泵相鄰。

圖2 增加備用泵

但在核對相關(guān)圖紙時發(fā)現(xiàn)，新增基礎(chǔ)與原有設(shè)備基礎(chǔ)沖突。由于現(xiàn)場設(shè)備布置比較緊湊，沒有其他位置可選。經(jīng)與土建專業(yè)協(xié)調(diào)，及多次核算，最終的方案是與原有泵基礎(chǔ)做成了聯(lián)合基礎(chǔ)。

(3)新管線與儀表橋架等其他設(shè)施的沖突

若技改項(xiàng)目中，新增管線需要穿過儀表橋架，如圖3所示。

圖3 增加部分管線

沒有更好的設(shè)計(jì)方案，只能增加彎頭繞過去，降低了美觀感。

(4)新增設(shè)備與地上管線之間的沖突

某煉廠乙苯裝置P115AB目前選用磁力泵，開工階段，操作不平穩(wěn)，容易造成磁力泵損壞，影響整個開工進(jìn)度，改造將增加一臺離心泵P115C，提高抗干擾能力，理想的設(shè)計(jì)位置應(yīng)與AB泵并排放置，但現(xiàn)場實(shí)際情況是AB泵的南邊為調(diào)節(jié)閥組。最后根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，選擇放置在如圖4所示的空地上，不僅美觀上不如人意，也增加了新增泵出入口管線配管的設(shè)計(jì)難度。

圖4 增加設(shè)備的位置示意圖

諸如此類碰撞問題的存在，直接導(dǎo)致只能尋找折中的方案，一方面延長了設(shè)計(jì)工期，另一方面無法做到從全局的角度解決問題，影響了新增設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)質(zhì)量和裝置的美觀程度。

(5)新增設(shè)備與地下管線之間的沖突

某氣分裝置新增一臺鼓風(fēng)機(jī)，其基礎(chǔ)與地下DN250的消防水線沖突。由于現(xiàn)場實(shí)際情況，設(shè)備位置無法調(diào)整，只能調(diào)整原有管線，施工方將消防水管在斜管位置處整體往左移動，避開鼓風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，如圖5所示。

圖5 平面位置圖

1.3 業(yè)主方審查問題

技術(shù)改造的業(yè)主參與到項(xiàng)目的整個設(shè)計(jì)周期，業(yè)主方一般通過圖紙審查的方式進(jìn)行方案控制和進(jìn)度控制。

首先，就管道專業(yè)圖紙而言，一方面，審查圖紙不及時，致使返回意見滯后，延長了設(shè)計(jì)工期；另一方面主客觀干擾因素太多，設(shè)計(jì)方很難完全按照設(shè)計(jì)規(guī)定獨(dú)立做設(shè)計(jì)。

其次，接收的上游工藝專業(yè)條件常常不是最終版，最終版條件和初版相比會有調(diào)整，造成設(shè)計(jì)修改。

有時候和施工進(jìn)度也有關(guān)系，考慮到檢修時間較短，有些工序來不及施工，裝置就要開車；基于這個因素，業(yè)主方可能會取消一部分流程，使得一部分圖紙需要設(shè)計(jì)方修改。

1.4 為下游專業(yè)提條件問題

與管道專業(yè)打交道的下游專業(yè)較多，如儀表、土建及水電等，需要給他們提設(shè)計(jì)條件，比如：增加一個電動閥，如圖6所示。

圖6 更換緊急切斷閥

可能涉及到結(jié)構(gòu)專業(yè)平臺加固，儀表專業(yè)電纜設(shè)置等，需提出電動閥的位置條件及平臺荷載條件。管道專業(yè)需查找相關(guān)結(jié)構(gòu)圖紙，并計(jì)算支點(diǎn)處荷載。由于平臺加固不同于新建，下游專業(yè)在設(shè)計(jì)后期可能需要管道專業(yè)多次調(diào)整和確認(rèn)。

1.5 管道應(yīng)力計(jì)算問題

如果在已經(jīng)服役的溫度較高管線上添加管線，需要進(jìn)行詳細(xì)應(yīng)力計(jì)算。設(shè)計(jì)人員不能任意地破壞原有管線受力情況，同時還要保證新接管線的安全。為獲得準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，一般選擇將原有管線也模擬出來，與現(xiàn)有管線同時進(jìn)行分析，直到原有管線第一個固定支架或設(shè)備口結(jié)束。對于末端的固定支架，還需要分析技改前后固定支架受力是否增加，增加幅度大不大，如果太大，需要核算原有固定支架能否承受得住；對于設(shè)備口，還需要校核設(shè)備口荷載是否超出允許值。

原有管線不能調(diào)整是新加管線分析和設(shè)計(jì)的最大難點(diǎn)，如何通過調(diào)整新增管線，使其增加給原有管線的受力達(dá)到最低，這是技改工作一直追求的目標(biāo)。

1.6 管道試壓問題

施工規(guī)范要求：管道安裝完畢、熱處理和無損檢測合格后，應(yīng)進(jìn)行壓力試驗(yàn)。壓力試驗(yàn)的前提是要做試壓包，需要盲板隔離，但對于在原有管線上新增支管的項(xiàng)目，總有一段管線無法與原管線隔開，如試壓的話，必須與原有管線一起試壓，有時很難做到。施工單位只能采用替代措施：焊縫100%檢測、柔性分析以及泄漏試驗(yàn)等[1]，但應(yīng)提前經(jīng)設(shè)計(jì)單位及建設(shè)單位同意。

1.7 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不一致問題

某煉廠2020年10月技改項(xiàng)目施工過程中發(fā)現(xiàn)：

(1)新增分水罐液位計(jì)管口法蘭執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不一致：新增設(shè)備液位計(jì)管口法蘭是石化標(biāo)準(zhǔn)，密封面為凸面法蘭，而利舊的配對法蘭是歐系標(biāo)準(zhǔn)，密封面為凹凸面，如圖7所示。

圖7 更換的分水罐

為不影響施工，重新進(jìn)行了采購。

(2)新增分水罐的出入口管嘴法蘭標(biāo)準(zhǔn)都為美標(biāo)，而原有管線配對法蘭標(biāo)準(zhǔn)都為機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)(JB)，如圖8所示。

圖8 原有管線法蘭與新增設(shè)備配對

考慮到新增罐為常壓罐，結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，兩個標(biāo)準(zhǔn)在低壓條件下，可以進(jìn)行配合使用，現(xiàn)場進(jìn)行了打磨安裝。

該裝置運(yùn)行了幾十年，原管道執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)比較舊，技改設(shè)計(jì)時執(zhí)行新的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致現(xiàn)場出現(xiàn)施工問題。

1.8 工期緊張問題

不管是設(shè)計(jì)方，還是施工方，都會承受著時間緊、任務(wù)重的雙重壓力。對設(shè)計(jì)院來講，很多時候，業(yè)主方要求完成時間比較苛刻，等到管道專業(yè)拿到設(shè)計(jì)條件時設(shè)計(jì)時間已相當(dāng)緊張。對施工方來講，停工檢修有時僅一個多月，按圖完成施工時間已很緊張，更何況，現(xiàn)場施工調(diào)整的情況比較多，與設(shè)計(jì)院來回溝通又耽誤額外時間。

1.9 設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮的施工可行性問題

例如，某裝置需要增加一個除臭設(shè)備(撬塊3500×2500×4000mm)，如圖10所示，擬放置在圖9所示管廊和框架之間的空地上，空間充裕，管線配管也沒問題。

圖9 新增撬裝設(shè)備的位置

圖10 設(shè)計(jì)模型

但如何將撬塊吊裝進(jìn)來，是一個很棘手的施工問題。吊車進(jìn)不來，叉車載重量又不夠，若吊車站位放置在裝置外面的通道上，吊車的計(jì)算載荷將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)備本身的荷載。現(xiàn)場估算，需要40t左右的吊車。考慮到裝置施工期間需要新增一臺臥式容器，所需起重機(jī)額定荷載大于40t，施工期間，可以借用。所以，三方最終確定了設(shè)計(jì)及吊裝方案。

1.10 業(yè)主參與問題

對于一般技改項(xiàng)目，都需要提前和業(yè)主溝通，業(yè)主方會提出一些意見。此外，初版設(shè)計(jì)圖紙?jiān)跇I(yè)主方審查，甚至多次審查以后，業(yè)主一般也會現(xiàn)場提出一些意見。這也是技改項(xiàng)目與新建裝置在設(shè)計(jì)過程中較大的區(qū)別之一。

1.11 規(guī)范更新問題

隨著項(xiàng)目的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)范更新也越來越頻繁，因此裝置新建時實(shí)行的是一版規(guī)范，等到技術(shù)改造時就有可能是另一版新規(guī)范，這就給設(shè)計(jì)、施工方帶來一定的隱患。設(shè)計(jì)、施工過程中不能完全按照原項(xiàng)目的統(tǒng)一規(guī)定去執(zhí)行，必須將新規(guī)范中的新增條款加進(jìn)去，進(jìn)而增加不少工作量。例如，市場監(jiān)管總局關(guān)于特種設(shè)備行政許可有關(guān)事項(xiàng)的公告(國家市場監(jiān)督管理總局公告2019年第3號)中，壓力管道取消了GC3，即除了GC1之外，其余都是GC2。對原有GC3管道的焊縫檢驗(yàn)等級提高了要求，設(shè)計(jì)、施工單位在技改項(xiàng)目中應(yīng)給予重視。

2 應(yīng)對措施建議

2.1 設(shè)計(jì)方

(1)及時準(zhǔn)確地了解業(yè)主的意圖，多多溝通。

(2)應(yīng)準(zhǔn)確地了解現(xiàn)場情況，對于新增設(shè)備、復(fù)雜管線等項(xiàng)目，應(yīng)通過現(xiàn)場對接的形式，充分了解現(xiàn)場吊裝、配管可行性等，避免后期出現(xiàn)施工困難、碰撞等問題。

(3)涉及到需要其他專業(yè)、相關(guān)校審人參與的項(xiàng)目，應(yīng)盡早使其參與進(jìn)來，多多溝通，避免返工等問題的出現(xiàn)。

(4)對于需要應(yīng)力計(jì)算的管道，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范設(shè)計(jì)，管道、管機(jī)專業(yè)應(yīng)在相互溝通的基礎(chǔ)上同步進(jìn)行，減少設(shè)計(jì)時間。

(5)關(guān)注規(guī)范更新，及時廢止舊規(guī)范條款。

(6)應(yīng)在堅(jiān)持設(shè)計(jì)規(guī)范、原則的基礎(chǔ)上，盡量靈活出圖，留有彈性余量，將現(xiàn)場后期施工過程的微調(diào)考慮在內(nèi)。

2.2 施工方

(1)對于試壓比較困難的管道，應(yīng)及時與設(shè)計(jì)方溝通，共同商討最合適的方案。

(2)對于相對比較復(fù)雜的項(xiàng)目應(yīng)盡早入場，熟悉現(xiàn)場情況，審查圖紙問題；對材料缺失，關(guān)鍵管道或設(shè)備施工等問題應(yīng)及時反饋給設(shè)計(jì)方，使其能及時補(bǔ)充相關(guān)材料，制定新的施工方案等，避免耽誤施工進(jìn)度。

2.3 業(yè)主方

(1)歸檔的竣工圖和歷次技改的圖紙都應(yīng)及時、完整、準(zhǔn)確，確保現(xiàn)場情況與圖紙一一對應(yīng)。

(2)全過程參與技改項(xiàng)目的立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、施工及竣工驗(yàn)收工作。

(3)對技改的施工圖紙應(yīng)及時審查，并反饋意見給設(shè)計(jì)院，及時調(diào)整設(shè)計(jì)。

(4)及時跟進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)度，及時解決現(xiàn)場疑難問題[2]。

(5)采辦程序盡量精簡，保證項(xiàng)目工期。

(6)避免材料代用[3]。

3 結(jié)語

通過上面的介紹，不難發(fā)現(xiàn)小型技改項(xiàng)目與新建項(xiàng)目相比，其內(nèi)容錯綜復(fù)雜，問題也種類繁多，涉及到的三方單位(設(shè)計(jì)方、施工方及業(yè)主方)存在著圖紙不全，設(shè)計(jì)繁瑣及施工難度等一系列問題。建議三方單位結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，加強(qiáng)溝通，及時交換意見，互通有無，在滿足項(xiàng)目進(jìn)度的前提下，務(wù)必確保安全第一、質(zhì)量為本。