常減壓蒸餾裝置減壓轉油線試壓方案探討

薛姣龍，陳曉勇，梁卓，李建波

（中國石油天然氣第一建設有限公司，河南 洛陽 471000）

近年來，隨著我國經濟的飛速發展，對能源的消耗越來越大，相應的石油化工生產規模不斷擴大，石油化工行業對當今社會的發展起到舉足輕重的影響[1-5]。由于石油化工生產過程中涉及到的技術十分復雜，通常在系統內的各種介質都為易燃、易爆和有毒物質[6]。工藝管道擔任著重要的作用，因此必須對石油化工工藝管道安裝質量進行控制[7-8]。而為了保證其安裝質量及使用安全，壓力試驗是使用前必不可少的一項工作。在常減壓蒸餾裝置中，減壓轉油線是極其重要的管系，其安裝質量直接影響整個裝置的安全運行和最終的產品質量[2]。由于本裝置減壓轉油線口徑較大，其管道壓力試驗難度較大，因此本文對減壓轉油線的壓力試驗方案進行探討分析。

1 減壓轉油線概況

常減壓裝置減壓轉油線可以分為高速段（又稱過渡段）和低速段兩大部分。高速段處于減壓爐出口與低速段之間，管徑小，流速快；低速段則是位于高速段至減壓塔之間，管徑大，流速慢。轉油線運行條件復雜，管道直徑大，溫度高，且介質為氣液兩相[1]。油氣在管道內流動的過程中，壓強下降，部分液相油氣轉變成氣相，導致管道運行振動大。因此，在轉油線施工時，要充分保證管道穩定性、安全性。

某1 600 萬t·a-1常減壓蒸餾裝置減壓轉油線由8 路DN450 的分支兩兩匯合成4 路DN800 的高速段和直徑為DN2000 的低速段組成，模型如圖1 所示。高速段直徑DN500 以下管道采用316L 不銹鋼鋼管，低速段管道采用Q345R 碳鋼和316L 不銹鋼復合鋼管。其中DN2000 低速段為整體到貨，與減壓塔接口及4 路DN800 分支需現場焊接；高速段需現場焊接施工。轉油線基本參數如表1 所示。

圖1 減壓轉油線模型圖

表1 轉油線基本參數表

2 管道試壓方案比選

某些裝置減壓轉油線壓力試壓困難，以往工程經驗根據《石油化工有毒、可燃介質鋼制管道工程施工及驗收規范》（SH/T 3501—2021）9.1.20 采用100%探傷代替壓力試壓的方案。由于100%探傷僅能保證焊縫無缺陷，并不能驗證焊縫承壓能力，故不考慮用100%探傷代替壓力試驗。減壓轉油線常規試壓方案需在減壓塔設備接管口（如圖1 右端設備接管口）一端加設試壓盲板，若采用氣壓試驗，一是氣壓試驗壓力為設計壓力1.15 倍，低于水壓試驗1.5 倍設計壓力，不能充分保證試壓效果；二是水壓試驗過程管道承受水重力作用，受力情況接近實際運行工況；三是設備接管口盲板尺寸大，氣壓試驗危險性大。綜合上述3 點，故考慮采用水壓試驗，水壓試壓難點如下：一是減壓塔設備接管口盲板為直徑DN2500 的焊接盲板，根據盲板厚度計算公式得出盲板厚度大，盲板材料規格選用困難；二是盲板安裝難度大，難以保證試壓安全；三是減壓轉油線低速段管道公稱直徑DN2000、管道長度30 650 mm，采用水壓試壓滿水狀態下靜載荷需重新論證支撐鋼結構的安全性及穩定性。

3 管道試壓方案分析

減壓轉油線低速段與減壓塔設備接管口連接形式為焊接，低速段直徑DN2000 管道及其4 個45°斜接口分支（如圖2）為整體到貨，出廠前已經過水壓試驗驗證合格，故考慮將試壓盲板安裝于分支接口（如圖2 中N1、N2、N3、N4）處進行試壓，安裝現場試壓管段如圖3 所示。

圖2 減壓轉油線低速段示意圖

圖3 減壓轉油線安裝現場試壓段示意圖

減壓轉油線低速段 45°斜接口分支口規格DN800，壁厚為25+3 mm，材質Q345R 碳鋼和316L不銹鋼復合鋼管，其中碳鋼基層壁厚25 mm，不銹鋼層厚3 mm；與分支口相連接管道規格DN800，壁厚為12+3 mm，材質Q345R 碳鋼和316L 不銹鋼復合鋼管，其中碳鋼基層壁厚12 mm，不銹鋼層厚3 mm。根據《石油化工有毒、可燃介質鋼制管道工程施工及驗收規范》（SH/T 3501—2021）[10]及《工業金屬管道工程施工規范》（GB 50235—2010）[11]試壓規范要求，結合管道規格材質的特性，減壓轉油線內層為不銹鋼復合層，由于此減壓轉油線管道焊接前需打磨內坡口，根據圖4 進行打磨坡口工序時，需打磨去除不銹鋼復合層，此時會露出管道碳鋼基層，考慮到施工工序及施工成本，擬定采用碳鋼盲板，將盲板安裝于管道坡口位置。

圖4 減壓轉油線分支坡口處理及盲板安裝位置示意圖

因為復合層管道，復層結構完整、連續是確保設備使用壽命的關鍵。施工時要充分保證復合層不被破壞。施工程序為：管道施工時在打磨出碳鋼基層后，對管線碳鋼基層12 mm 厚管道進行焊接，然后在低速段45°斜接口管道內坡口直接焊接試壓盲板，焊接過程中對焊接區域以外部分鋪蓋不燃防護材料進行保護。試壓完成后拆除保護性盲板，打磨清理基層時，仍需鋪蓋不燃防護材料進行保護，防止飛濺或切割熔渣對復合層污染；然后進行坡口位置316L 不銹鋼復合層補焊，補焊時先采用碳鋼不銹鋼異種鋼焊材進行過渡，保證與碳鋼基層的連接強度，然后再進行316L 復合層焊接，并平滑過渡（如圖4 所示）。焊接工作完成后，對附近管道內壁區域進行全面檢查，對復合層污染部分進行修磨，并對附近管道內壁區域進行PT 滲透檢測，為充分保證安裝質量，不銹鋼復合層補焊后對焊口再進行100%RT 檢測復驗一次焊接質量。

低速段45°斜接口處盲板外徑為760 mm，臨近人孔M 為DN600，故盲板需分割為兩片半圓形板依次進入轉油線內進行組焊。盲板厚度按照國標規范《壓力容器 第3 部分：設計》（GB150.3—2011）[9]第5.9.5 加筋圓形平蓋厚度公式計算：

盲板形式加筋圓形平蓋，筋板數為4，根據公式（1）計算盲板厚度為15.37 mm，取16 mm 厚盲板進行安裝，在安裝盲板時需保護其他部位316L不銹鋼復合層不被破壞。

減壓轉油線減壓爐出口至低速段45°斜接口分支口盲板處管線無儀表開孔點，故上水位置及測量壓力表位置也應在盲板上開孔，從高點注水試壓，最終安裝效果如圖5 所示，上水管為圖5 左下位置管道，排氣管為圖5 左上位置管道。

圖5 減壓轉油線分支盲板安裝圖

試壓前對所有參與試壓作業人員進行安全技術交底。試壓相關準備工作完成及就位后，辦理試壓許可作業票后，方可進行試壓。試壓過程采用合格除鹽水進行充水試壓，試壓用壓力表經檢定合格且處在有效期內，其精度不得低于1.6 級，表的滿刻度值應為試驗壓力的1.5～2 倍。系統準備完成后，打開試壓泵出口閥門，后啟動試壓泵。試壓泵需專人操作，且應在泵旁設置醒目的操作流程介紹牌，試壓區域設置試壓告知牌及警戒線；由專職安全監督人員負責監督，無關人員不得進入。試壓系統充滿水后，關閉各放空閥門，并對系統進行升壓，試驗壓力以最高點壓力表讀數為準，但最低點的壓力不得超過管道組成件及閥門的承壓能力。升壓過程分級緩慢進行，升至試驗壓力后，進行聯合檢查，檢查人員檢查焊縫等連接處的泄漏狀況時，應佩戴防護眼鏡或者面罩，嚴禁沒有任何防護措施直接接近各種連接口，嚴禁盲板、法蘭蓋的前方站人。停壓10 min 且無異常現象，然后降壓至設計壓力，停壓30 min。壓力升到試驗壓力后，聯合相關方人員對所有焊接接頭和連接部位進行全面檢查，經檢查減壓轉油線試壓管道不降壓、無泄漏、無變形；在設計壓力下停壓30 min，管道不降壓、無泄漏、無變形，最終檢驗結果合格。

4 結 論

根據以上對1 600 萬t·a-1常減壓蒸餾裝置減壓轉油線的結構分析，根據現場實際對大口徑減壓轉油線進行水壓試驗，采用焊接內盲板型式將盲板設在低速段分支處，出廠前已經過水壓試驗檢驗合格的管段可不進行水壓試壓，考慮施工合理性、經濟性，同時保證復合層的完整性，還能有效驗證施工質量，提出在復合鋼管碳鋼基層焊接盲板進行水壓試驗方案，并成功進行減壓轉油線水壓試驗，充分驗證了管道安裝質量，為管道后期安全穩定運行提供保障，也為轉油線水壓試驗提供了寶貴的經驗，為今后的相關工作開展提供技術參考。