關于特殊情況下的石油化工裝置排污管的設置

鄭家才 孫裕強

南京南化建設有限公司 江蘇南京 210048

在石油化工生產中，常常會伴隨出現一些污水及廢水，若不及時排出，不僅會影響產品的純度，還會給生產帶來一定的安全隱患。最常見的排污方式是在管道或裝置上增加排污管，但在特殊情況下無法在管道或設備底部排污時，就要另辟蹊徑，采取特有的排污方式。本文采取在管道頂部開孔安裝排污管的方式進行排污。

1 工程概況

南京南化建設有限公司在苯胺項目上的氫氣壓縮機進口管道施工時，遇到氫氣進口主管為DN800 材質、PSL2 L245 的碳鋼管。該管敷設在混凝土地溝中，管道底部和溝面之間的間隙很小，而工藝要求該管需設有排污管，若按常規在底部增加排污管，難度系數很大。經過與工藝設計協商，提出在管道頂部增加排污口的方案，詳見圖1。

圖1 排污管示意圖

2 排污管的設計及施工流程

2.1 管口補強

根據規范GB/ T20801.3-2006《壓力管道規范工業管道第三部分設計和計算》中6.7.3 項，不需要補強的條件：

（1）符合下列情況之一者不需要進行補強計算，也不需要采取其他措施；

（2）直接焊于主管的螺紋、承插焊管接頭（GB/ T 14626-1993、GB/ T 14383-1993），且符合下列各項要求：（a）支管公稱直徑不大于DN50；（b）Db/ Dh≤1/ 4。

本方案采取DN40 材質為20# 的無縫鋼管，故不需要采取補強措施。

開孔補強不是強制性要求，但在有嚴重性外載荷時仍需考慮補強[1]。

2.2 材料選擇

氫氣是一種可燃性氣體，在管道內流速過大時，與壁管摩擦增強，特別是管道內含有鐵銹雜質時，易形成靜電火花。為避免氫氣泄漏造成燃燒和爆炸事故，氫氣管道的管材應采用無縫鋼管[2]。

在無設計要求的情況下，排污管的管道和管道組成件應與主管材質相同或高于主材材質，規格在DN40—DN50 之間；若有設計要求，則根據設計要求選擇排污管的材質及規格，本方案采取DN40 材質為20# 的無縫鋼管。

2.3 施工工藝流程

該工程施工工藝流程為：施工前準備→管道下料→管道焊接→主管鉆孔、開坡口→管道安裝→管道焊接→無損檢測→系統壓力試驗。

2.3.1 施工前準備

（1）焊接施工前應根據管道材質及相應規范規定，選擇合適的焊接工藝評定、編制焊接工藝卡。

（2）焊接材料的質量必須符合國家及有關標準要求，使用的材料應包含焊接材料的質保單合格證；焊接材料的牌號、標記；焊接材料的批號、規格、數量。

（3）焊條要按要求進行烘烤，并且在使用過程中保持干燥。焊條在使用過程中要存放在焊條筒里。

2.3.2 排污管下料、組對及坡口加工

（1）根據設計圖紙，在需設排污管的主管頂部開一個精確的孔，采用磁力鉆進行開孔，并將開坡口打磨，確保焊接時焊道焊透。

（2）打磨完成后，應及時將管道內因切割而產生的異物清除干凈。

（3）根據施工圖紙、單線圖、現場實測的數據進行下料，將排污管口下口切割成斜45°的坡口，并按施工規范要求將坡口打磨光滑；把排污管從頂部插入，將排污管的下端靠近主管底部。

（4) 焊口組對時，須檢查其幾何尺寸與角度；焊件組對時，對口間隙應符合焊接工藝卡的要求，既要保證根部焊透又無熔穿性焊瘤；

（5）坡口加工及清理：焊接坡口型式和尺寸按施工規范及焊接工藝卡的要求執行。

2.3.3 焊接

（1）所有的焊接包括承插焊，都應至少為兩道焊道。一般情況下可只在管外焊接，在特殊情況下也可以進行內外雙焊[3]。

（2）所用焊接方法，焊接電源，極性，焊接材料的牌號、規格及生產廠家，以及預熱溫度、層間溫度均應按相應的焊接工藝指導書進行。

（3）所有對接接頭、承插連接應完全焊透。

（4）在焊接下一焊道前， 應清除每層焊道的焊接飛濺和焊渣。

（5）在焊接過程中應采取措施防止咬邊、內部凹陷及引弧缺陷等的產生；應避免由于正常重新引弧產生的弧坑缺陷或不連續等缺陷的產生；焊縫接頭的焊縫金屬應保持均勻并且焊透；焊縫接頭上的多余焊縫金屬應打磨掉。

（6）一旦開始進行焊接，在焊縫焊完之前，應采取措施防止移位、沖擊、振動或可能影響焊縫質量的應力。

（7）嚴禁在坡口之外的母材表面引弧和試驗電流，并防止電弧擦傷母材。焊接時應保證起弧和收弧處的質量，收弧時應將弧坑填滿。多層焊的層間接頭應錯開。

（8）打底焊縫完成以后， 應打磨掉任何可見的缺陷，以及任何可能對下一道焊縫有危害的不連續因素。手工電弧焊應仔細清除焊渣。

（9）對于承插焊接頭的裝配，應使用一張2mm 厚的紙片，或特殊設計的伸縮環（例如Gap-a-Let 環）放在接縫的底部，保證焊后有1.0mm 的空隙。焊后的最大間隙為3.0mm。

（10）焊接完成后應做好相應的標識。

2.3.4 無損檢測

除設計文件另有規定外，現場焊接的管道和管道組成件的承插焊焊縫、支管連接焊縫(對接式支管連接除外)和補強圈焊縫、密封焊縫、支吊架與管道的連接焊縫，以及管道上的其他角焊縫，表面均應進行磁粉檢測或滲透檢測。對發現的不合格焊縫，經返修后，返修部位應采用原規定的檢驗方法重新進行檢驗。焊縫質量合格標準不應低于現行行業標準《承壓設備無損檢測第4 部分磁粉檢測》JB/ T4730.4 和《承壓設備無損檢測第5 部分滲透檢測》JB/ T4730.5 規定的Ⅰ級。檢驗數量應符合設計文件和表1 的規定。

表1 焊縫檢查等級與無損檢測比例對著表

3 閥門及末端軟管設置

（1）閥門選擇時，可選擇球閥或截止閥。若主管內介質為有毒有害性較大的氣體時，可設置雙閥，以確保生產能夠安全、連續、穩定的運行。本工程主管介質為氫氣，易燃易爆，無毒無害，故選擇單球閥連接。

（2）閥門安裝前，應按設計文件核對型號，并應按介質流向確定安裝方向（主要針對截止閥）。有固定流向的閥門安裝方向應與介質流向一致，安裝和搬運時不得以手輪作為起吊點，且不得隨意開關閥門。

（3）閥門安裝前必須按閥門試壓方案的要求進行試驗，試驗合格后方可使用。

（4）閥門的安裝位置和手柄朝向、介質流向必須按圖施工。

（5）在排污管排污時，為防止排污液濺出，減少對環境的影響，應在排污管末端增加一組軟管，對排污液進行導流，以便對排污液進行有效的處理。若排污液是腐蝕性較強的介質時，建議在軟管接頭前增加一組不銹鋼法蘭，軟管也應采用不銹鋼軟管。安裝簡圖如圖2所示。

圖2 安裝簡圖

4 安全事宜

石油化工是國民經濟的支柱產業，在我國現代化建設中有著舉足輕重的地位。隨著石油化工的快速發展，大量的石化廢水排放對環境造成了很大的威脅，廢水處理越來越受到關注[4]。在進行排污時應做到以下幾點來減少對環境的污染：

（1）采用在管道頂部增加排污口的方案時，必須保證主管內的氣態壓力為正壓，而且要保證氣體壓力能夠將底部的液體通過排污管壓出管外。

（2）施工完成后應及時回收余料、廢料，嚴禁亂堆亂放，保持現場清潔，無焊條頭和垃圾，做到工完料凈場地清。

（3）若主管內是易燃易爆及有毒有害氣體時，在排污時，要做好防火、防爆措施，施工人員要帶好防毒面具并配備消防器材。

（4）在打開閥門進行排污操作時，操作人員應備好廢水容器，排污完畢應確定關嚴排污閥門之后，才能離開。

（5）在廢水處理完成后，操作人員應及時將廢水帶離現場，對無回用價值的廢水采用經濟高效的處理技術進行有效處理。

（6）在打開排污閥時，要緩慢開啟閥門，且開啟不要過大，防止主管氣體過多的排入到大氣中，污染環境。

5 結語

如今化工行業越來越趨近精密化、復雜化，在設計施工中經常會出現一些特殊情況。工程實踐表明，此種在管道頂部增加排污口的方案，排污效果良好，具有設計結構簡單、現場安裝便捷、節約工程成本，以及能夠在特殊情況下經行有效排污的特點。在特殊情況下，可考慮應用于今后的實際生產中。