常用管線清潔方式應用分析

何小超 沈召斌 趙慶增 何波波 宋叔陽

(海洋石油工程(青島)有限公司，山東 青島 266500)

1 管線清潔目的

管線清潔主要是為了清除施工過程中管線內部的積水、油脂、化學品等腐蝕性物質和固體雜質，以降低對管道內壁的腐蝕損傷機械損傷。管道內部越清潔，不僅生產效率越高，內部腐蝕也越少，生產過程中的維護費用就越少，同時管線的安全系數也就越高，對安全生產也有著重要意義。

2 常用清潔方式

2.1 空氣吹掃

利用高壓氣源在管線中產生的高速氣流，清除管線內的雜質以達到清潔要求。觀察出口空氣顏色以及是否含有雜質碎屑來判斷是否完成清潔。通常根據閥門放置位置的不同可分為兩種，對管線的前半段進行吹掃時通常采用前置閥門吹掃方案，這種方案適用于現場的儲氣裝置能夠滿足吹掃要求的情況；對管線的后半段采用閥門后置的吹掃，當現場儲氣裝置無法滿足體積要求或者最終清潔無法滿足標準時，通常采用兩種方式搭配進行吹掃，先采用前置閥門方式進行預吹掃，后置閥門方式對殘留雜物進行補充吹掃[1]。

適用管徑：DN≤300mm

施工難度：應用較多施工難度小

技術缺陷：空氣吹掃僅適用于尺寸較小、或氣體介質系統管線，并且清潔質量較低。

2.2 水沖洗

通過水沖洗確保清除在預制、安裝和建造過程中累計的垃圾和碎片。通過機械設備帶動射流裝置前進、旋轉，使用高壓水對管內雜質碎屑進行重刷以完成清潔。預制完成的管線在總裝之前應對內部雜物進行清理，必要時應采用水沖洗的方式保證管線內部的清潔。管線安裝后清潔難度將大大增加，高壓水射流裝置收其結構影響射流噴頭噴頭通常只能穿過3個彎頭，對于模塊上一些較為復雜的管線射流噴頭無法穿過時則需要進行分段清洗[2]。

適用管徑：300mm＜DN＜750mm

施工難度：需控制機械射流裝置，較之空氣吹掃相對復雜

技術缺陷：由于儀表氣系統、氮氣系統以及操作溫度低于0℃的冷介質系統管線的烘干和預防生銹的工作難度較大，因此這類管線通常不采用水沖洗的方式進行清潔。

2.3 人工清潔

對于大直徑管線或容器，由施工人員進入管線或容器內部，使用刷子、刮板或氣動工具對內部污垢、焊渣等雜質進行清理[3]。

適用管徑：DN≥750mm

技術缺陷：由于此項工作是在受限空間完成的，因此在施工作業時需要有嚴密的預防措施保證人員和設備的安全。同時受限空間需要有安全通道和出口，所有的工作都要在有安全許可的條件下進行。

2.4 清管器清潔

清管器是由氣體、液體或管道輸送介質推動，用來清理管道內部雜質的專用工具。任何清管器都要求具有可靠的通過性能(通過彎頭、三通和管道變形的能力)，足夠的機械強度和良好的清管效果。常用清管器主要有清管球、皮碗清管器、直板清管器、泡沫清管器幾種類型[4]。

3 清管球在P70項目中的應用

巴西FPSO項目管線多為集成式，各模塊各系統管線連接復雜，整體管線走勢復雜、長度也很長。根據上述實際狀態及業主要求，最終選擇采用以泡沫清管球清潔為主、水沖洗及空氣吹掃為輔的清潔方式對所有管線進行清潔施工。相比其他清潔方式，泡沫清管球更適合長距離管線的清潔，清潔效果更加顯著，特別是可以最大化清除管內的固體雜物。

項目最終選用的清管球由含聚酯纖維泡沫制造，有低密度和中密度兩種，具有非常好的彈性變形，可以根據不同大小的管徑選擇合適尺寸的清管球。中密度清管球最大尺寸可縮減到原尺寸的50%，適合小于2吋的管線。大于2吋的管線則選取中密度清管球。由于管線的管徑尺寸很多，對應 清管球的尺寸也有很多，因此用于發射和接收清管球的工裝也需要對應的不同尺寸才能保證清潔施工安全有效的進行。針對上述問題，結合公司場地現有材料和加工能力，滿足業主的質量和安全要求前提下，公司自主設計制造了不同尺寸的清管球發射和接收裝置。

圖1 泡沫清管球

進出口工裝均使用場地現有材料按照行業標準進行加工制作，大大提高了管線通球過程中施工人員的可操作性，降低了施工成本，提高了材料的重復利用率。

清管球到達出口后先停泵再移除出口工裝，取出清管球和管內雜物，將雜物清理干凈。由業主檢查確認清潔結果是否可以接受，檢查清潔合格后即可開始進行后續管線干燥和恢復施工。

這套工裝雖然降低了投入成本但仍存在一個很大的技術缺陷就是清潔之后的水回收非常困難，由于沒有收球筒，廢液只能先收集到水槽中再通過抽水泵抽走，流程上相對繁瑣。

4 清潔方式綜合比較

4.1 投資成本

人工清潔的主要投資即為人力成本，清潔工具都是些較為常見的工具因此是幾種清潔方式中投資最低的一種。采用氣體吹掃的管線清潔方式，吹掃介質比較容易獲取且價格相對便宜，主要投資產生在增壓設備與人力成本，投資相對較少。水沖洗清潔方式除了需要吹掃介質的增壓設備外，還需要有射流設備以及帶動其沿管線運動的機械設備和控制裝置，清管器清潔則需要有清管球收、發球設施，工藝的復雜使得成本也大大提升。

4.2 清潔效果與施工安全

人工清潔可對管線內的各類雜物進行較為徹底的清理，但屬于受限空間作業因此存在一定的危險，作業人員需要取得相關作業許可并有現場監護人員。空氣吹掃、水清洗與清管器清潔都是利用外力將雜物推出管線，其中清管器與管線的過盈配合使其在運動時可對內部雜質產生較大的推力，因此清潔效果最好；水沖洗與空氣吹掃采用流體介質，拖曳力的大小很大程度上取決于流體介質的流速大小，即增壓設備所能提供的壓力，壓力越高流速越大則吹掃效果越好，但壓力升高的同時作業的危險系數也在增大。

4.3 清潔方式綜合比較

各清管方案優缺點綜合對比見表1。

表1 各清管方案優缺點綜合對比

空氣吹掃雖投資較少，受制于清潔管線尺寸的限制且清潔質量較低。水沖洗僅適用于非氣體介質系統管線，清潔質量較空氣吹掃要好但清潔用水的排放和回收是難點且成本較高。人工清潔投資少但同樣用管徑尺寸的要求，并且清潔過程屬于首先空間作業，安全系數相對較低。清管器清潔雖成本高施工復雜，但清潔效果最好。因此在制定方案時，需要綜合考慮現場實際情況進行確定。