克拉2中央氣田在國內(nèi)首次大面積采用Cr22雙相不銹鋼管，針對(duì)在管線施工中發(fā)現(xiàn)焊縫及熱影響區(qū)有部分氧化現(xiàn)象，必須對(duì)此進(jìn)行處理，為此我們對(duì)Cr22鋼管焊接后整體酸洗鈍化技術(shù)進(jìn)行了攻關(guān)研究，我們從工程實(shí)際出發(fā)研究管道內(nèi)部清理、酸洗液的配比、酸洗液的注入、酸洗液的回收、酸洗后管道干燥、酸洗后的質(zhì)量檢查以及安全環(huán)保等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并制定了詳細(xì)的實(shí)施方案，以保證管線投產(chǎn)后能順利運(yùn)行。

    工程概況

    克拉2中央氣田地面建設(shè)集輸管網(wǎng)工程是克拉2中央氣田地面建設(shè)工程一個(gè)組成部分，其管線采用的是UNS S32205雙相不銹鋼的材質(zhì)。在管線進(jìn)行焊接的過程中，由于條件的限制，管線焊縫處及熱影響區(qū)有部分氧化，出現(xiàn)一些發(fā)藍(lán)的現(xiàn)象，因此使得管線防腐的性能有所下降。為了提高管線的耐腐蝕的能力，特別是焊縫及熱影響區(qū)的防腐蝕能力，對(duì)其氧化的部位必須進(jìn)行嚴(yán)格的處理。

    管線布置是按照東西兩個(gè)方向布置的，并且各井口的管線以支線的形式匯聚到干線上，這樣管線進(jìn)行酸洗時(shí)的難度比較大。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)地形有一定的起伏，最大的高差能有15-20 米左右。

    總體施工技術(shù)方案

    根據(jù)瑞典AVESTA WELDING AB 提供、中國石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所翻譯的焊接手冊(cè)我們制定如下酸洗鈍化方案：

    首先進(jìn)行內(nèi)焊縫的機(jī)械清理，將焊接產(chǎn)生的內(nèi)表面的氧化雜物及粗糙的表面進(jìn)行處理；然后，進(jìn)行酸洗鈍化處理。酸洗方法選用分段式管內(nèi)浸泡通球循環(huán)法進(jìn)行酸洗鈍化。

    用管道內(nèi)焊口除銹機(jī)進(jìn)行清理

    管道內(nèi)焊口除銹機(jī)主要用于管道內(nèi)焊口處表面處理。施工時(shí)，將除銹機(jī)放入管道內(nèi)，啟動(dòng)行走電機(jī)，爬行至最遠(yuǎn)的焊縫處，利用CCD 定好焊縫位置后關(guān)閉行走電機(jī)，除銹鋼絲刷開始工作，啟動(dòng)除銹系統(tǒng)的同時(shí)打開除塵系統(tǒng)，可吸收除銹時(shí)產(chǎn)生的塵埃，較大顆粒的塵埃吸收不起來時(shí)，可在除銹完成時(shí)，利用除塵系統(tǒng)的強(qiáng)力吹掃功能，將除下來的塵埃吹掃至焊縫較遠(yuǎn)處；關(guān)閉除銹系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)，用CCD檢查環(huán)向焊縫，修復(fù)缺陷直至達(dá)到質(zhì)量要求后，啟動(dòng)行走電機(jī)，除銹機(jī)后退至下一焊縫處繼續(xù)作業(yè)。

    該除銹機(jī)能連續(xù)作業(yè)300米，因此可連續(xù)焊完幾根鋼管后再進(jìn)行管線內(nèi)表面氧化物及雜物的機(jī)械清理。除銹機(jī)形式如下圖1 所示：

    圖1 管道內(nèi)焊口清理機(jī)

    通球酸洗法（見圖2）

      1 進(jìn)水管 2 清水推的清管器 3 酸洗液進(jìn)口管道 4 發(fā)射裝置 5 發(fā)射裝置處通球閥6 酸洗液推的清管器或涂敷器 7 被酸洗的管道 8 清水推的清管器 9 排泄閥1 進(jìn)水管 2 清水推的清管器 3 酸洗液進(jìn)口管道 4 發(fā)射裝置 5 發(fā)射裝置處通球閥6 酸洗液推的清管器或涂敷器 7 被酸洗的管道 8 清水推的清管器 9 排泄閥

圖2 通球酸洗法示意圖

    對(duì)于東、西集氣干線及KL205 井支線，可采用此方法進(jìn)行酸洗。用連接法蘭將發(fā)射裝置、接收裝置和待酸洗管道連接起來，在4 個(gè)皮碗式清管器與內(nèi)涂敷器中間用SS1000 型壓裂車注入酸洗液，形成300 米長(zhǎng)度的液柱，并在酸液柱前端加一段50 米長(zhǎng)的水柱做密封段。待此液柱位置達(dá)到酸洗的時(shí)間后，用SS1000 型壓裂車進(jìn)行注水作為推動(dòng)力，將此段的酸液推到下段300 米段，停下待達(dá)到酸洗時(shí)間后，注入清水再進(jìn)行下一段的酸洗。以此類推，直至把管線酸洗完。在接收裝置處將余下的酸液用運(yùn)酸車運(yùn)走。并用罐車把后續(xù)的清洗用的廢水通過接收裝置拉走，進(jìn)行中和處理后在指定地點(diǎn)進(jìn)行排放。再第二次大量的清水注入， 進(jìn)行管線的二次清洗，以保證管線無殘余酸液。

    此方案的優(yōu)點(diǎn)是既可節(jié)省大量酸洗液，同時(shí)又能保證管道頂部不出現(xiàn)漏洗而形成完整的鈍化膜，并能及時(shí)進(jìn)行清洗。

    對(duì)于干線的三通到支線閥門處的管線采用噴淋酸洗法。

    由于距離較短，而且有閥門控制，可拆卸后使用噴淋的方法進(jìn)行酸洗。

    井口工藝管線、發(fā)球裝置區(qū)、計(jì)量裝置部分的工藝管線采用噴淋和浸泡式酸洗相結(jié)合的方法進(jìn)行酸洗。

    施工工藝及施工技術(shù)措施

    管內(nèi)焊口機(jī)械清理工藝及技術(shù)措施

    1、管內(nèi)焊口處的機(jī)械清理應(yīng)在當(dāng)天焊接完成時(shí)，焊口內(nèi)部的機(jī)械清理也應(yīng)該同時(shí)完成，最好是在焊口沒有冷卻時(shí)進(jìn)行。

    2、進(jìn)行機(jī)械清理時(shí)，應(yīng)保證發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，以確保清理設(shè)備的行走及鋼絲刷子的轉(zhuǎn)動(dòng)。

    3、所用的機(jī)械清理設(shè)備應(yīng)保證其行走及清理部分等與所清理的管壁接觸的設(shè)施必須是不銹鋼的，以避免普通碳鋼污染管壁。

    4、使用前必須校核光學(xué)定位系統(tǒng)，保證其準(zhǔn)確性。

    5、機(jī)械清理后管線必須封閉好，避免二次污染。

    酸洗及技術(shù)措施

    1、在待酸洗管道的兩端安裝發(fā)射和接收裝置。

    2、清管：即用清管器、涂敷器在待酸洗管道中過1-2 遍，以清除管內(nèi)雜物，保障下一步酸洗鈍化能順利進(jìn)行。

    3、酸洗液的配比設(shè)置：

    酸洗液不得加入硫化物和氯化物，使氯離子含量嚴(yán)格控制在25ppm 以下。由于野外作業(yè)，不用電能，不加熱，利用常溫，為做到酸洗鈍化一步法，我們選用了HNO3+HF酸洗鈍化液。酸洗液的配比為HNO3 介質(zhì)為20% 加HF 介質(zhì)為2% 加緩蝕劑Lan-826 介質(zhì)為0.25%。

    酸洗鈍化的配比量及時(shí)間要經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后來確定。

    經(jīng)初步計(jì)算300 米干線需要配制66.7 噸酸液。支線KL205 井管線300米管線需配制26.35 噸酸液。

    采用運(yùn)酸車進(jìn)行原始酸液的運(yùn)輸，使用40m3 配酸罐進(jìn)行配液。配好后的酸用20m3 立式酸罐進(jìn)行儲(chǔ)存，并運(yùn)到管線注酸的入口處。

    4、酸洗鈍化：

    將第一個(gè)清管器放在管道中，第二個(gè)涂敷器放在發(fā)射裝置入口處， 按50 米長(zhǎng)度管道通過加料口用轉(zhuǎn)酸泵把水加到清管器與涂敷器之間，用清管器自帶的電子定位接收機(jī)確定其在管線中的位置。待水加到要求的長(zhǎng)度后，再放入自帶電子定位接收機(jī)的清管球，進(jìn)行酸液的加注，按300 米的管道長(zhǎng)加注酸液。待酸洗液加到要求的長(zhǎng)度后關(guān)閉進(jìn)料閥門。

    5、加酸液的管段進(jìn)行浸泡酸洗鈍化，當(dāng)鈍化時(shí)間達(dá)到要求時(shí)間后啟動(dòng)壓裂車，向管線里注水推動(dòng)涂敷器、酸洗液柱和清管器均勻通過這段管道后進(jìn)入下段管道。并在此段管停留足夠的酸洗鈍化時(shí)間后，再進(jìn)水推動(dòng)涂敷器進(jìn)入下段酸洗段。以此類推，完成整段管線的清洗，在酸洗過程中，可用清管器通過指示器檢測(cè)運(yùn)行情況，掌握運(yùn)行速度及行走的位置。

    使用的清水含Cl- 必須小于25ppm（25×10-6）。

    6、清管器、涂敷器及酸洗液的接收：當(dāng)清管器運(yùn)行到達(dá)末端時(shí)，在接收裝置的排污口接收酸洗液，直到涂敷器通過排污口。酸液的接收用1 臺(tái)轉(zhuǎn)酸泵泵入3 臺(tái)立式20m3 酸罐進(jìn)行接收儲(chǔ)存，并使用背罐車進(jìn)行運(yùn)輸。

    7、酸洗鈍化后管道的清洗：酸洗鈍化后應(yīng)將殘余酸洗液清除干凈， 并再次采用清水進(jìn)行沖洗。如檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行下道吹掃干燥程序。如檢驗(yàn)不合格仍繼續(xù)進(jìn)行清洗，直至達(dá)到合格。

    8、清洗廢液經(jīng)處理后可排放。

    采用加堿中和的辦法對(duì)廢液進(jìn)行處理后直接排放到指定地點(diǎn)。

    支線與三通處的酸洗處理方法

    1、干線與支線連接處的三通

    通球酸洗法是在整條管線焊好后進(jìn)行的，因此在管線三通處就存在酸洗液流串不易控制的問題，我們采用如下方案進(jìn)行解決（ 見圖3）：

    如圖3 所示，在三通一端焊上臨時(shí)法蘭，裝上耐酸橡膠墊。在盲板端頭焊上一個(gè)排液閥。在管線進(jìn)行整體酸洗之后，此接口作為檢查口進(jìn)行酸洗效果的檢驗(yàn)。

    1 待酸洗鋼管 2 三通 3 臨時(shí)法蘭4 法蘭盲板 5 排液閥 6 放液接管 7 緊固螺母

圖3 三通酸洗鈍化處理示意圖

    2、支線從三通處至閥井段的酸洗鈍化處理

    1 干線 2 軟體封擋 3 噴頭 4 閥井

圖4 三通至閥井20m管段酸洗鈍化示意圖

    Φ323.9mm 支線管線從三通至閥井約20 米，對(duì)該20 米管線采用以下方法進(jìn)行處理，其余支線部分采用整體通球酸洗法進(jìn)行酸洗鈍化。

    用耐酸噴涂機(jī)對(duì)從三通到閥井的20 米管線采用倒退噴涂法進(jìn)行酸洗鈍化及清洗處理，如圖4 示：

    圖中，3 為耐酸噴涂機(jī)噴頭，2 為軟體封擋，2 與3 連為一體，它的作用是防止液體倒串至主干線，這樣可以一邊噴涂，一邊倒退，直至完成20m 的酸洗鈍化清洗。

    管線機(jī)械清理及酸洗鈍化的質(zhì)量檢驗(yàn)

    管線進(jìn)行酸洗鈍化處理后的質(zhì)量檢驗(yàn)從以下二個(gè)方面來考慮：

    殘液檢查

    1、試紙檢驗(yàn)

    用酚酞試紙檢查表面上殘液的沖凈程度，pH值中性為合格。

    2、藍(lán)點(diǎn)試驗(yàn)

    酸洗鈍化處理質(zhì)量，根據(jù)需要還可采用藍(lán)點(diǎn)試驗(yàn)法來檢驗(yàn)： 用1 克鐵氰化鉀K3[Fe（CN6）]+3 毫升（65%—85%） 硝酸HNO3+100 毫升水配制成溶液（ 宜現(xiàn)用現(xiàn)配）。然后用濾紙浸漬溶液后，貼附于待測(cè)表面或直接將溶液涂在待測(cè)表面，30 秒內(nèi)觀察表面顯現(xiàn)藍(lán)點(diǎn)情況，有藍(lán)點(diǎn)為不合格。需注意的是該試驗(yàn)需待酸洗鈍化表面基本干燥后進(jìn)行，試驗(yàn)后對(duì)試驗(yàn)液也應(yīng)沖洗干凈。

    鈍化膜質(zhì)量檢查

    1、外觀檢驗(yàn)酸洗鈍化表面應(yīng)呈均勻的銀白色。不得有明顯的腐蝕痕跡，焊縫及熱影響區(qū)表面不得有氧化色，不得有顏色不均勻的斑痕。

    2、活動(dòng)試件抽檢法在干線和支線的三通處加裝活動(dòng)試件，管道酸洗完成后把活動(dòng)試件取出，進(jìn)行質(zhì)量檢查，如達(dá)不到要求可重復(fù)酸洗程序，直至酸洗鈍化質(zhì)量達(dá)到要求為止。

    管線酸洗后的干燥

    管線酸洗后用水沖洗干凈，之后必須進(jìn)行干燥處理，以防止Cl-、Br-、F- 等鹵素離子對(duì)鈍化膜的破壞。

    方案：干空氣吹掃干燥法

    干空氣吹掃干燥法一般需空壓機(jī)和空氣干燥機(jī)配合應(yīng)用。在吹掃過程中，還可以加發(fā)泡沫清管器來增大擾動(dòng)，使水膜進(jìn)一步攤開，能有效提高干燥速率，縮短干燥時(shí)間。

    干空氣吹掃干燥過程分為擦試除水、干空氣吹掃、密閉穩(wěn)定觀察和驗(yàn)收四個(gè)階段，其工藝流程見圖5。

    圖5 干燥工藝流程圖

    酸洗過程中的安全技術(shù)措施

    1、嚴(yán)格按照化學(xué)物品管理的要求，在清洗現(xiàn)場(chǎng)必須穿戴口罩和面罩，確保呼吸道不受到化學(xué)物品的傷害。

    2、嚴(yán)格勞動(dòng)保護(hù)用品使用的管理，及時(shí)采取預(yù)防措施，特別是安全帽及面罩使用的管理。

    3、化學(xué)物品的搬運(yùn)、儲(chǔ)存保管嚴(yán)格執(zhí)行化學(xué)用品的管理規(guī)定；在搬運(yùn)和使用的過程中，嚴(yán)格按照要求配戴勞動(dòng)保護(hù)用品，嚴(yán)格執(zhí)行清洗施工的操作規(guī)程。

    4、按照化學(xué)清洗的要求配備勞動(dòng)用品，并保證其使用的功能及穩(wěn)定性。

    5、施工人員在槽上投加藥劑時(shí)，應(yīng)該在槽上安裝跳板和護(hù)欄，以防止跌入槽內(nèi)。

    6、加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)化學(xué)用品保管的管理，對(duì)于儲(chǔ)存的化學(xué)用品要下鋪上蓋，并建立專門的庫房，保證其通風(fēng)良好，必要時(shí)采取措施進(jìn)行低溫保管。

    7、使用的設(shè)備、設(shè)施及連接用的管子必須進(jìn)行密封試驗(yàn)合格后才能進(jìn)行清洗作業(yè)的施工。

    8、廢水處理嚴(yán)格按照要求進(jìn)行處理，檢查時(shí)必須由業(yè)主方、監(jiān)理方和施工方的HSE 監(jiān)督員檢查合格后，方可按照指定的地點(diǎn)進(jìn)行排放。

    9、在清洗操作時(shí)，要在操作的場(chǎng)所鋪墊隔離布，避免使化學(xué)物品滴落在場(chǎng)地上。

    10、按照HSE 例卷的要求，設(shè)置便所。

    克拉2 中央氣田Cr22 雙相不銹鋼高壓集氣管道酸洗技術(shù)方案，在新疆塔指組織的方案競(jìng)標(biāo)中，經(jīng)與會(huì)專家論證獲得通過，實(shí)施后取得良好效果。

作者簡(jiǎn)介

    樊三新，高級(jí)工程師，1983年畢業(yè)于吉林工業(yè)大學(xué)，在大慶油田工程建設(shè)有限公司工程設(shè)計(jì)研究院從事施工技術(shù)研究工作，發(fā)表過多篇論文。