大型LNG 接收站泄漏性試驗工藝優化

孫文濤 王喜房 李建嶺 王舒心

中國化學工程第十四建設有限公司 江蘇南京 210044

由于LNG 接收站內的管線復雜、管道較長（一般分為八大系統），且介質易燃易爆、氣化比較大，泄漏性試驗要求較高，大部分系統需要摻氦氣進行泄漏性試驗。常規試驗方法是單個系統具備條件即可進入泄漏性試驗環節，試驗介質一般不重復使用，試驗成本較高。中國化學工程第十四建設有限公司（以下簡稱十四化建）依托江蘇濱海LNG 項目開展大型LNG 接收站泄漏性試驗工藝優化研究，通過工藝管道高壓、中壓系統的合理合并，以BOG 系統→高壓系統→低壓系統→燃料氣系統的“串聯”方式依次試驗，實現了泄漏性試驗介質的重復使用，大大降低了試驗成本，縮短試驗時間，取得了顯著的經濟效益。

1 試壓系統合并

大型LNG 接收站工藝管道一般分為八大系統，功能如表1 所示。

表1 工藝管道八大系統功能

接收站各系統工藝管道一般分為4 個壓力等級。以江蘇濱海LNG 項目為例，各系統設計壓力如表2 所示。該項目設計文件要求：高壓工藝管道（設計壓力＞10MPa）的泄漏性試驗需進行敏感性泄漏試驗；中、低壓工藝管道泄漏性試驗可以采用氣密性試驗。由于LNG 接收站管線上的大多數閥門為焊接閥門，管道在試壓、吹掃過程中產生了較多的黃金焊口未參與管道壓力試驗，因此業主在圖紙規定的基礎上提高了對本項目泄漏性試驗的要求：除BOG 系統進行氣密性試驗以外，其余系統均需進行敏感性泄漏試驗。

表2 江蘇濱海LNG項目系統試驗清單

根據各個系統的試驗方法、試驗壓力、敏感性介質含量及各個系統之間的位置關系及容積大小等，合并了設計壓力相同的系統，并從試驗順序方面進行了升級調整。江蘇濱海LNG 項目系統試驗清單如表2 所示。燃料氣系統和中壓系統的試驗順序不分先后，也可同時進行，表2為江蘇濱海LNG 項目所采用的試驗順序，應用于其他項目時可根據實際情況進行調整。敏感性泄漏試驗按NB/ T47013.8- 2012 附錄D 的要求，采用氦質譜儀泄漏檢測- 吸槍技術進行氦檢漏。

整個LNG 接收站的工藝管道在泄漏試驗之前應已完成氮氣置換。泄漏試驗的主要介質仍然為氮氣，試驗之后可直接泄壓、封閉系統，等待試車進料。試驗時重復使用的介質從BOG 系統導入高壓系統，再導入中壓系統和燃料氣系統。介質根據試驗要求補充氦氣或氮氣。試驗流程如圖1 所示。

圖1 江蘇濱海LNG項目泄漏試驗流程

2 泄漏性試驗

2.1 BOG系統氣密性試驗

（1）試驗壓力為設計壓力0.5MPa，試驗介質按照設計要求為干燥氮氣。可使用現場的PSA 制氮系統（PSA制氮系統的出口壓力為0.8MPa）注入氮氣，進行加壓。試驗方法按照《壓力管道規范工業管道第5 部分：檢驗與試驗》（GB/ T20801.5—2020）的規定執行。

（2）試驗前應進行預試驗，預試驗的壓力宜為0.2MPa，通過聲音和目測進行初檢。

（3）試驗時應逐級緩慢增加壓力，當升至試驗壓力的50%時，應進行初始檢查，如未發現異常或泄漏，繼續按試驗壓力的10%逐級升壓，每級應有足夠的保壓時間以平衡管道的應變。標準規定每級保壓3mim，本項目考慮到管線較長，每級保壓時間延長至5min。達到規定的試驗壓力0.5MPa 后，用發泡劑檢查有無泄漏，試驗壓力下的保壓時間應根據查漏工作需要確定。

2.2 高壓系統氦檢漏試驗

2.2.1 將高壓外輸系統、高壓回流系統、BOG 壓縮系統連成1 個高壓系統

首先將ORV、SCV、計量撬的設備進出口與高壓管道連接起來；然后打開工藝區管廊區域高壓回流及高壓外輸系統的閥門將兩個系統連接起來；最后打開BOG 高壓壓縮區域BOG 壓縮系統和高壓外輸系統之間的閥門將兩個系統連接起來，實現高壓系統合并。

2.2.2 將BOG 系統內的試驗介質導入到高壓系統

通過在高壓泵區域加設臨時管線，將高壓回流系統與BOG 系統的安全閥前端的排空閥連接起來，將BOG系統內的氮氣導入到高壓系統中。

2.2.3 氦檢漏工藝流程

氦檢漏工藝流程如圖2 所示。

圖2 高壓系統氦檢漏試驗工藝流程圖

（1）在高壓系統進氣點附件的導淋處和罐區管廊區域高壓系統的末端導淋處分別安裝一塊量程為1.0MPa的壓力表，當壓力升至0.2MPa 時，關閉高壓泵區域的進氣點，檢測人員須時刻關注壓力表讀數。

（2）對高壓系統進行初步檢漏時，應重點檢查閥門填料函、法蘭或螺紋連接處、放空閥、排氣閥和排水閥等部位，用發泡劑檢查有無泄漏。如有泄漏情況應處理后再次檢漏，直至全部合格。

（3）氦氣注入點設置在高壓泵區域注氮口的末端，注入氦氣的過程中應持續觀察壓力表讀數，壓力到達0.25MPa 時停止氦氣注入。

（4）為使氦氣與氮氣混合均勻，氦氣注入后需靜置2h。靜置過程中使用塑料薄膜將檢測點包覆完整，保證無漏氣點。薄膜的選用不宜過厚，否則影響檢測探頭的伸入。

（5）由于高壓系統的氦檢要求壓力為0.5MPa，且設計文件要求氦氣的體積混合比為10%，因此在包覆完成后，繼續對系統進行升壓。由于BOG 系統的試驗壓力也是0.5MPa，在介質注入過程中，高壓系統和BOG 系統會有一個壓力均衡點，達到壓力均衡點后，壓力表讀書將不再變化。在接近壓力均衡點時關閉氮氣注入點的閥門，使用現場的PSA 制氮系統注入氮氣。注氮點設置在ORV的氮氣吹掃口處，將氮氣吹掃口與附近PSA 制氮系統用臨時管線連接，持續注入氮氣至系統壓力達0.5MPa。

（6）升至試驗壓力后，每個裝置隨機拆開1 個導淋的法蘭蓋，使用濃度檢測儀進行氦氣濃度檢測，所有裝置均合格后將法蘭蓋重新安裝并緊固。

（7）使用氦檢儀進行檢測。檢驗設備采用氦質譜檢漏儀，采用嗅吸探頭檢測。檢測前先將氦檢儀進行校準，檢測期間探頭嘴與管口表面之間的距離保持在3.0mm以內，如果無大于1.0×10-6（Pa·m3）/ s 的泄漏率指示，該點檢測合格并記錄；如果發現有大于1.0×10-6（Pa·m3）/ s的泄漏率指示，記錄位號然后用嗅吸探頭逐段掃查檢測漏點位置，發現漏點后用紅色膠帶標注出位置，并通知相關人員進行返修。對于法蘭泄漏的情況，按照螺栓增加力矩擰緊，力矩值不超過規定值時進行返修；若增加力矩仍然泄漏，則需要更換墊片。對于閥門泄漏，采用修復、更換等措施。待返修完成后，按照原檢測工序重新檢測并記錄復檢點。為了保證檢測精度，檢測過程中氦檢儀每間隔2h需重新自動校準一次。

（8）整個系統氦檢完成后，將系統暫時封閉并做好安全警示，等待中壓系統及燃料氣系統具備條件使用該系統的試驗介質進行檢測。

2.3 中壓系統氦檢漏試驗

將卸料系統、低壓外輸系統、低壓回流系統連成1 個中壓系統。首先打開罐區管廊管線卸料系統和低壓回流系統之間的閥門，將低壓回流系統和卸料主管連接起來，然后打開罐區管廊管線低壓外輸系統和卸料系統之間的閥門，將低壓外輸系統和卸料系統連接起來，實現中壓系統合并。

將高壓系統內的試驗介質導入到中壓系統。打開罐區管廊區域高壓系統與中壓系統連接的閥門，將高壓系統內的氮氣和氦氣混合氣體導入到中壓系統中。

由于中壓系統的氦檢要求壓力為0.2MPa，且氦氣的體積混合比為1%，高壓系統內試驗介質的濃度滿足直接進行氦檢漏試驗的要求，且高壓系統容積比中壓系統大，因此無需另外注入氮氣或者氦氣。中壓系統氦檢漏工藝流程如圖3 所示。

圖3 中壓系統氦檢漏試驗流程

（1）通過高壓系統將試驗介質導入到中壓系統中，在卸料碼頭二層平臺的卸料系統末端導淋處安裝一塊量程為0.6MPa 的壓力表，在再冷凝器區域預冷管線氮氣吹掃口的前段排氣閥處也安裝一塊量程為0.6MPa 的壓力表，當壓力升至0.2MPa 時停止進氣。

（2）對所有閥門填料函、法蘭或螺紋連接處、放空閥、排氣閥、排水閥等位置涂刷發泡劑后進行初步檢漏。

（3）初檢合格后，使用塑料薄膜對檢測點進行包覆。

（4）每個裝置隨機拆開1 個導淋的法蘭蓋，使用濃度檢測儀器進行氦氣濃度的檢測，所有裝置均合格后將法蘭蓋重新安裝并緊固。

（5）使用氦檢儀進行檢測，檢測方法與高壓系統相同。

（6）整個系統氦檢完成后，將系統暫時封閉并做好安全警示。

2.4 燃料氣系統氦檢漏試驗

2.4.1 將高壓系統內的試驗介質導入到燃料氣系統

將燃料氣系統管線的導淋與就近的高壓系統的管線末端導淋通過臨時管線連接，將高壓系統內的氮氣和氦氣混合氣體導入到燃料氣系統中。

2.4.2 氦檢漏工藝流程

高壓系統內試驗介質的濃度及氣體量滿足直接進行氦檢漏試驗的要求，因此無需另外注入氮氣或者氦氣。燃料氣系統的氦檢具體流程與中壓系統相同。

將高壓系統剩余介質導入到燃料氣系統中，在火炬區域管線末端導淋處安裝一塊量程為0.6MPa 的壓力表，在燃料氣區域進氣點后端管線末端排氣閥位置安裝一塊量程為0.6MPa 的壓力表，當壓力升至0.2MPa 時停止進氣。后續步驟與中壓系統氦檢漏方法一致。

3 結語

以江蘇濱海LNG 項目為例，該項目試驗成本從前期預算240 余萬元，降低到135 萬元，成本降幅達43.75%；原計劃40d 的試驗期縮短到15d。本工藝根據項目特征科學合理優化了泄漏性試驗流程，試驗介質（氦氣和氮氣）重復使用，試驗效率大幅提升。