帥宇杰

中化二建集團有限公司 山西太原 030021

近些年來隨著我國科技進步和產業升級，低溫液冷系統的需求量迅速擴大，液態冷卻系統的發展也得到了極大提升，高真空多層絕熱低溫管系統因其穩定、高效、使用壽命長等優勢往往作為低溫液態介質輸送的專用管道。該管路系統由不銹鋼內管、多層絕熱材料以及不銹鋼外管構成，它的內部夾層是由多層絕熱材料復合組成，對其分段施工完畢后，再將其夾套管內部抽真空，用來減小它的對流熱傳導。

在該項目中，設計單位提供了管路的平面布置圖，但管道的結構設計和安裝均由施工單位負責。從施工單位前期對施工場地進行現場勘察，根據現場實際情況分段設計管段長度、接口、管道內補償器、支架等位置，到管道分段組對焊接，再到接口處保冷處理的施工全過程進行闡述。管道分段設計、確定其結構形式、焊接施工、接口保冷工作又是施工過程中質量、進度、成本控制的重中之重，非?？简炇┕挝坏膶I技術水平和綜合實力。

1 工程實例

LNG 儲運裝置由產品裝車單元和產品儲存單元組成。氣體甲烷經過冷箱處理后作為產品LNG 經真空絕熱低溫管送入LNG 儲槽，儲存在LNG 儲罐中的產品再經裝車泵加壓后通過真空絕熱低溫管輸送到裝車區，經裝車計量撬將LNG 裝入LNG 槽車。真空絕熱管道設計參數如表1 所示。

表1 真空絕熱管道設計參數

2 真空絕熱管施工工藝

通過在現場施工當中不斷摸索和鉆研，推出一套符合現場施工要求的高真空多層絕熱低溫管施工技術流程。高真空多層絕熱低溫管工藝流程如圖1 所示。

圖1 高真空多層絕熱低溫管工藝流程圖

3 管道分段設計

3.1 現場實測

高真空多層絕熱低溫管軸測圖由施工方、業主方、監理方、設計方根據現場管道走向及相關技術資料實測形成，經三方簽字后生效實施。軸測圖上根據分段設計長度分段依次標號，在施工中嚴格按照順序連接施工。

3.2 分段深化設計

真空絕熱低溫管按現場繪制的軸測圖進行分段設計、制作，通過對現場施工場地、位置、材料運輸、保管等因素綜合考慮將單段真空管長度最長定位6m。需考慮分段組焊的焊口位置盡量分配在垂直方向真空管位置，為了方便現場安裝時調整尺寸，同時依據設計要求和施工規范合理分段，并打上順序號標志。

3.3 確認結構形式

管道絕熱結構采用高真空多層絕熱，一般由20～25層鋁箔和絕熱材料組成，該裝置管道在施工時綜合考量按23 層施工，封結真空度設計要求不大于1.33×10- 3Pa。真空絕熱低溫管道依據《化工配管用無縫及焊接鋼管尺寸選用系列》（HG/ T20553- 2011）尺寸制作，與現場設備接口連接處按設備管口尺寸規格要求制作相應口徑管段。真空絕熱低溫管示意圖如圖2 所示。

圖2 真空絕熱低溫管示意圖

管路系統的溫度補償器根據現場實際情況設置在真空絕熱低溫管的內管中，現場采用波紋補償器進行溫度補償，其中波紋補償器需分段設計后才能確認其具體位置。U 型彎主要用于整個管系的補償，外管也需合理增設波紋補償器補償。

管路系統的抽真空嘴選用真空吸附式堵塞閥封結方式，不僅滿足了抽真空需要，同時也滿足了管道夾層防爆效果。抽真空嘴如圖3 所示。

圖3 抽真空嘴

真空管段之間采用對焊連接方式，真空管兩端內管根據施工需要預留100～150mm 焊接接管，為了方便現場安裝時調整尺寸，兩段管道要嚴格遵照軸測圖的順序連接施焊，確認真空管的編號、數量與安裝連接圖紙資料相符。管段連接結構示意圖如圖4 所示。

圖4 管段連接結構示意圖（單位：mm）

4 管道制作安裝

4.1 加工與成形

絕熱低溫管的外管和內管材質均采用S30408 材質，因此在切割管道或制作坡口時采用機械加工或等離子切割方法。為避免電化學腐蝕，切割或修磨不銹鋼管時采用的砂輪宜使用不銹鋼專用的砂輪片，這樣打磨出來的坡口表面光滑且有金屬光澤。

在真空絕熱管預制時應避免材料的表面出現機械損傷，根據相關技術資料要求，若管道上出現局部傷痕、刻槽等缺陷要及時修磨處理，修磨斜度最大為1∶3，修磨深度也應滿足小于該部位鋼材厚度的5%，同時不大于0.5mm。

4.2 管道元件清潔

將所有可能與液態LNG 接觸的零部件都進行脫脂處理，徹底去油脫脂并滿足《空氣分離產品表面清潔度》（JB/ T6896- 2007）要求。管路系統夾層內的表面及零部件都有潔凈干燥要求，對清潔后的管道元件要采取保護措施。

4.3 零部件組裝

零部件經檢驗合格后方可組裝。管路系統的真空絕熱層材料選用的是專用阻燃型絕熱復合材料(絕熱紙+鋁箔)，經過干燥處理后絕熱層材料才可以進行纏繞。為了保證絕熱層纏繞的質量，施工時要在潔凈干燥的專用場地進行纏繞。該裝置采用了可靠的夾層吸附劑，該吸附材料進行活化處理后方能使用。

4.4 管段連接

按照繪制的軸測圖順序依次將真空管管段吊裝就位，檢查管線編號與繪制的軸測圖、管段走向與現場實物方位等是否一致，調整管段順序，保證在連接時管道安裝傾斜度、介質流向與施工圖一致。

為避免造成真空度喪失，禁用硬力碰撞管路系統上已就位的所有附件，并且禁止在絕熱管外管上施焊、引弧、搭鐵等。

管道安裝時要使用真空絕熱管同材質的管道支、吊架，若使用異種材質要在和管道接觸的位置增設隔離墊，安裝過程中盡量使用正式的支、吊架，當需要臨時支、吊架時，在絕熱管安裝完畢后應及時拆除。

4.5 焊接作業

高真空多層絕熱低溫管的焊接采用經評定合格的焊接工藝,焊工必須持證上崗，且焊接作業范圍在焊工證許可的范圍內。

所有內管接頭均采用對接結構形式，管道焊接接頭均采用氬弧焊加手工電弧焊焊接,單面焊雙面成形，背面通氬氣保護,保證焊縫雙面質量,管道焊接符合《真空絕熱低溫管》（JBT12665- 2016）施焊要求。管段對焊連接圖如圖5 所示。

圖5 管段對焊連接圖

5 管道的檢驗和試驗

真空絕熱管所有內外管焊接接頭均經氦質譜真空譜檢漏合格。并按設計要求進行外觀檢查、焊縫無損檢測、壓力試驗、管道吹掃等，按設計文件和規范相關要求執行。

6 接頭保冷處理

上述工作全部完成后，方可對焊接接頭處保冷處理，焊接連接的管道接頭處需現場保冷，按其形式不同主要分為發泡保冷、珠光砂保冷和抽小真空保冷。通過對比3 種保冷形式，選擇適用的保冷處理方法。

6.1 發泡保冷

在絕熱管內管焊后無損檢測和試壓完成后，按照圖6進行發泡保冷處理。在聚氨酯發泡劑中添加適當阻燃劑，在發泡劑的外表面纏繞兩層玻璃絲布，玻璃絲布表面涂上防水涂料，再用鋁合金板或不銹鋼板封閉，板材厚度取0.5mm 為宜，板材接縫處涂玻璃膠。

6.2 珠光砂保冷

在絕熱管內管焊后無損檢測和試壓完成后，按照圖7進行珠光砂保冷。將保溫筒和環板按示意圖進行焊接，焊接完成后，將干燥的珠光砂填充到保溫筒內，隨即將珠光砂充填口焊接密封。

圖7 珠光砂保冷（單位：mm）

6.3 抽小真空保冷

在絕熱管內管焊后無損檢測和試壓完成后，按照圖8進行抽小真空保冷。包扎經過干燥處理的絕熱材料，將套管干燥清潔處理后進行焊接，之后將抽空嘴按圖焊接，對夾層進行真空氦檢漏，合格后進行加熱抽空，真空度符合要求后進行真空封口。

圖8 抽小真空保冷（單位：mm）

該項目的高真空多層絕熱低溫管全長約1100m，綜合考慮現場施工條件和氣候條件，業主選擇了成本較高但保冷質量更好的抽小真空保冷方式，在施工作業完成后，完全滿足設計要求。

7 結語

工程實踐證明高真空多層絕熱低溫管分段設計及安裝技術在實際應用當中是可行的，只有當施工人員前期的管段分段設計工作到位，充分考慮各種工況下可能遇到的施工問題，合理分配管段長度、焊口位置、補償器位置、支架位置等，提前在結構設計階段解決，才能保障后期施工的順利進行，以及保證施工的進度、質量和成本目標，該技術方法可廣泛地應用于真空絕熱管的施工中。