石油化工管道气体吹扫工艺

摘 要：石油化工管道施工质量验收规范规定,管道压力试验后要进行吹洗操作,以便将管道内杂物清理干净,空气吹扫是最常用的一种清理方法.本文对管道吹扫的准备工作、吹扫工艺进行了分析和探讨.

关 键 词：石油化工管道气体吹扫

石油化工管道安装完毕,经过压力试验或泄漏性试验后要进行吹扫或清洗.吹扫或清洗的目的是将施工时遗留在管道内的各种杂物（如铁锈、焊渣、泥砂、积水等）清理干净,防止运行过程中管道、仪表、设备等受到这些杂物堵塞或损坏影响.采用液体介质进行处理一般称为清洗,采用气体或蒸汽进行处理称为吹扫.还有一种常用的管道清扫方法——清管球法,是采用清管球清理管道,但只适合等径、长输管道.本文主要探讨空气吹扫工艺的特点、方法及注意事项.

一、吹扫前的准备

1.吹扫方案选择

在管道吹扫前应编制吹扫工艺方案,并根据管道工作介质、使用要求、系统回路、现场条件以及管道脏污情况选择适合的吹扫方法.按照GB50235-2010《工业金属管道工程施工规范》9.1.2规定：DN≥600mm的管道宜采用人工清理；DN<600mm的液体管道宜采用水冲洗；DN<600mm的气体管道宜采用压缩空气吹扫；蒸汽管道应采用蒸汽吹扫,而非热力管道不能使用蒸汽吹扫；特殊要求管道,则需要按照设计要求选用吹扫与清洗的方法；必要时可采用高压水冲洗、空气爆破吹扫或其他方法处理.气体吹扫一般采用空气或蒸汽介质,如果管道内运行过某种工作介质,则针对介质性质还可选用惰性气体作为吹扫介质.

有关吹扫、试压、气密性试验的次序,相关标准、规范之间确有不同的要求,文献[1]对此进行了讨论,本文建议根据施工管道的类型,按最贴近专业的规范执行,如一般石化管道应按GB50517-2010《石油化工金属管道工程施工质量验收规范》的顺序是压力试验、气密性试验、吹扫；而有毒、可燃介质的石化管道应按SH3501-2011《石油化工有毒、可燃介质钢介质钢制管道工程施工及验收规范》的顺序为压力试验、吹扫、气密性试验.

除非有专门要求,吹扫应当按主管、支管、疏排管的顺序依次进行.串联管线分段吹扫时,应将当前管段吹扫完毕,再连接下一管段继续吹扫.并联管线应分别吹扫,再轮流切换,避免遗留下未吹死角.

2.禁吹管道、设备的隔离

对禁吹的设备、仪表和管道应采取隔离措施,不需吹扫的管道应与吹扫系统隔离.可以拆除的阀门、仪表、法兰等应拆除,并以临时短管连通.安全阀应加盲板隔断,止逆阀、过滤器必须抽芯,换热器、泵等设备入口处加盲板隔开.所有仪表测量元件均应隔离,但引压管应打开吹扫.调节阀应采取保护或隔离措施,并且不应作为吹扫控制阀使用.

3.放空口区域的防护措施

在吹扫放空口必须划定禁入区域,设置警示标识,并布置防护措施.采用空气爆破吹扫或蒸汽吹扫时,放空口均应安设施.

二、空气吹扫工艺

1.常规吹扫工艺

先将压缩空气源管接至被吹扫管道上,一般采用由高至低的方向吹扫,所以接入点应选在系统较高的位置上.吹扫时,空气流速应≥20m/s,但有衬里的管道为避免损伤衬里,应采用较低流速.吹扫压力≯系统容器与管道设计压力（GB50235-2010之9.3.1）.吹扫忌油管道时,吹扫空气必须先除油处理.

在吹扫管道的同时,除了非金属管道、有色金属管道以外,均应用锤（不锈钢管应用木锤）敲击管壁,焊缝、死角及管底部尤应重点敲击,但敲击的力度应控制在不损伤管壁为宜.

吹扫一般应连续进行,管径较大时也可采用间断的方法多次吹扫.吹扫过程中若发现管道内压力突然升高至超过吹扫压力时,应立即停止吹扫,查明原因（如管道局部堵塞等原因）.同时,还应检查管道系统托架、吊卡等是否松动,排除所有故障后再继续进行吹扫.

目测排气已无烟尘后,在排气口用贴有白布或刷白漆的木制靶板进行检验,吹扫5min靶板上没有铁锈、水分、尘土和其他杂物时,吹扫合格.

2.爆破吹扫工艺

当管道直径较大或支管、弯管多及脏物粘附较牢固时,采用常规吹扫法就很难达到预期的清理效果,这时可采用爆破吹扫法,其原理[2]是在管道一端装设爆破片,而在另一端通入压缩空气；当管道内压力超过爆破片所能承受的极限时,爆破片就会突然破裂,管道内的空气迅速膨胀并冲出爆破口,管道内的焊渣、杂物等受到震动及高速气流的冲击而排出管外.爆破吹扫法[3]有末端爆破法和始端爆破法之分,前者被吹扫管道同时作为储气容器；后者分储气管道、被吹扫管道和引爆室,相邻室间安设爆破片,共有2道爆破片,分别被引爆后,储气管内的气流,冲入被冲扫管道内,使被吹扫管道达到清理目的.两种爆破吹扫法的原理如图1所示.

图1末端爆破法和始端爆破法工艺原理图

爆破吹扫法动能较大,出口气流速度远大于20m/s,所以吹扫效果一般好于常规吹扫法,但施工安全要求更高一些.管道中不参与吹扫的各种仪表、计量装置、阀门等均应取下,以临时短管替代.禁吹设备隔离.检查托架、吊卡是否牢固,必要时可增加临时固定点.爆破口预置足够的空间,一般要求10m内为禁入区,人员等不得进入.爆破口尽量选在最低位置,其方向应水平偏下,前方树立足够宽和高的挡板,挡板往爆破口方向一定距离罩上帆布,避免杂物飞出伤人.如果爆破口在地下,前方至少应挖出1m深的土坑.按照GB50235-2010之9.3.4条规定：爆破吹扫系统气体压力不得超过0.5MPa.

爆破片可选择橡胶石棉板、多层牛皮纸等.采用始端爆破法时,为避免碎屑留在管道内,可选用铝板、薄铁皮做爆破片,并在上面刻划十字.爆破片可安装在两个空心环状法兰之间.爆破前应通过模拟试验确定爆破片的材料、层数.

采用末端爆破法时,打开“工艺阀门”和阀门V1,启动空压机逐渐加压至爆破片爆破,气流携带杂物飞出.然后重新安装爆破片,重复操作.一般3次后杂物很少了,此时可在挡板前放置贴有白布或刷白漆的木制靶板,再次爆破操作检验清理效果.末端爆破法操作简单,但爆破时管道内的气流速度由爆破口到进气口方向是递减的,也就是进气口一侧管道气流速度较小,不易吹扫干净,所以有条件时可调转方向反吹.

始端爆破法的操作方法是：如图1（b）所示,先打开阀门V1与V3,关闭阀门V2与V4.启动空压机逐渐升压,控制引爆室压力比爆破片1的压力小0.05MPa时,关闭阀门V3.继续加压至储气管道压力达到比引爆室与爆破片2的压力之和小0.05MPa左右.然后关闭阀门V1,打开阀门V2,继续加压引爆室,很快爆破片1爆破,引爆室压力迅速下降,爆破片2也被引爆.通常操作3次后,同前述末端爆破法,换上靶板检验清理效果.始端爆破法由于利用了储气管道气流的冲击作用,可避免末端爆破法进气端吹扫效果不佳的弊病,能保证被吹扫管道整段的清理效果.

三、结语

本文介绍了空气吹扫的两种方法,常规吹扫方法一般需要施工现场具备大型空压机或大型储气罐,否则流量难以满足吹扫流速的要求,除非管道容积较小或者分很多段来吹扫,不具备大型设备条件时可考虑采用爆破吹扫法,尤其是始端爆破吹扫法.