长输管道清管技术_严建锋

2013年第3期2013No.3收稿日期：2012－12－28收修改稿日期：2013－01－23长输管道清管技术严建锋，王雯雯，安峰（华东管道设计研究院，江苏徐州221008）摘要：清管作业是长输管道投产前或运行中的一项重要工作，可保证管道的正常运行和输送效率。

对于不同类型的管道，要达到较好的清管目的，必须合理选用清管器和清管技术。

通过对清管器类型、清管方法、清管器进管道之前做的准备工作以及清管过程中可能遇到的故障进行分析，并通过清管技术应用的成功实例，为不同类型的长输管道投运、在线清管提供指导和参考。

关键词：长输管道；清管器；清管工艺；故障中图分类号：TE8文献标识码：A文章编号：1004－9614（2013）03－0048－02Pigging Technology of Long-distance PipelineYAN Jian-feng ，WANG Wen-wen ，AN Feng（East-China Pipeline Design＆Research Institute ，Xuzhou 221008，China ）Abstract ：Pigging operation is an important task for long-distance pipeline before or during normal operation．It can ensure the normal operation of the pipeline and transportation efficiency．To achieve a better pigging effect ，it must select reasonable kinds of pigging and pigging technology for different types of pipelines．It analyses the type of pigging ＆pig cleaning technology for pipeline that should be adopted first in the preparatory work before the pig is moved into the long-distance pipeline ，and analy-zes the possible trouble during the pigging cleaning process systemically through the long-distance pipelines of oil ，gas or two-phase flow．The examples that the pig cleaning technology has been applied successfully will provide methods and strategies and references for operation and pigging online of different types of long-distance pipelines．Key words ：long-distance pipeline ；pig ；pigging process ；trouble1清管器的种类传统的清管器［1］已有100多年的历史，从简单到复杂，目前发展到300多个种类。

清管器主要分为3大类：清管球、机械清管器、用于管道检测的清管器。

常用的有如下几种：清管球、皮碗清管器、直板清管器、测径清管器、泡沫清管器、漏磁检测清管器。

2清管方法及选择清管器必须能顺利地通过全线的阀门、发球筒和最小曲率半径为2．5D 的弯头，以及小于10%管径变形的任何管段［2］。

同时，所选择的清管器总长度必须大于三通管内管的开孔纵向范围。

对于新建管道来说，施工作业遗留物较多，管道打压试验时遗留的水比较多，清管的主要目的是清除管道内的水以及施工遗留物，包括焊条、焊渣、木棍、石块、土、沙子、饭盒、塑料以及毛刺。

新建管道在投产前，用测径清管器对管道椭圆度和管道内表面的凸凹不平进行测量，作为管道完整性管理的原始资料［3］。

在管线清管过程中，要想达到同时对管道进行内检测，可以采用智能检测清管器。

在发射智能清管器前先发射传统清管器，对管道进行清理，然后再发射测径清管器和模拟清管器检查管道的通过能力。

2．1含蜡原油管道含蜡原油管线在运行一定周期后，油蜡会沉积到管壁上。

当结蜡层达到一定厚度时，必须进行清管，以减少管道的运行费用，增加管道的输量［4］。

当对管线进行清蜡清管时，应选择软质清管器和机械清管器（携带跟踪仪）。

清管时，首先投放软质清管器以摸清管内的状况，在确认管线内不存在异常问题后，再投放机械清管器进行清管。

机械清管器不但具有清扫管内杂质异物的能力，而且可利用它的封闭圆周360ʎ的刷子清除管壁结蜡和内壁的腐蚀锈垢。

2．2气体管道天然气中一般含有H 2S 和CO 2等气体，易形成水合物，造成管道和设备的堵塞，对安全造成威胁。

对投产运行的气体管线选用传统清管器进行清管，如皮碗清管器；对于输送湿气的管道，主要任务是第3期严建锋等：长输管道清管技术49清除管线中的水，选用密封较好的直板清管器；对于从气田或地库出来的管道，管道内含有轻烃等凝析液，采用直板清管器清除。

2．3油气混输管道两相流管线运行中突出的问题是管线中积液和内腐蚀，液体聚积在管线低点处，引起管线压降上升，管线过流面积减小，输送效率下降。

两相流管线中清管的效果主要受下列因素影响：管线中的气液比，管线中积聚的液量；气液混合物在管道中允许的压降和流速；管线的纵断面形状；在海上管线系统中，立管底部到液塞捕集器之间的高度；液塞捕集器的大小［5］。

两相流管线中应用较广泛的清管方法是使用普通清管球和清管器，也可使用带旁通清管器清管。

3清管作业3．1收集资料（1）掌握管道的设计参数，包括管道的设计压力、内径、壁厚、公称直径、材质及其力学性能。

（2）了解设计图纸及竣工图纸，明确管道走向、高程差、清管段各阀室的间距、站场流程图。

（3）明确管线输送流体类型，以及流体的成分，含硫管线要预防硫化铁的自燃。

（4）对于运行的管道，要收集近期管道的运行参数和以前清管资料，并对其进行分析。

对输气管线，要制订合理的用气调配计划，提前做好气量调节，保证清管期间球速和用气量的需要。

（5）投产清管要做好实际踏线和勘察工作以及现场资料收集工作。

（6）靠近码头的管线，要考虑到轮船抛锚时对管线造成的意外损伤。

3．2制订清管方案（1）建立健全清管作业组织机构。

（2）做好器材、物料的准备。

包括压缩机、清管器、收发球工具、可燃气体检测仪、防爆防毒面具以及通讯工具、车辆和跟踪仪器。

（3）采取安全措施，准备好防护用品、消防设施、警戒用具以及安全宣传用品。

（4）制订球速控制方案，将其控制在允许范围内。

（5）积液量计算（对气体管线）。

当出液量过大，段塞流捕集器不能提供足够的缓存空间时，为保护下游处理设备，必须关断正常生产流程，走事故流程，事故流程必须保证最大装液容积空间。

（6）清管次数安排和清管器的选择。

对状况比较理想的管道进行3 5次清管即可，具体次数应根据现场清管效果来定。

在多数情况下选择组合发放的形式效果更好。

当管道施工质量较好，管内无砖、石等大块杂质时，可先选用清管球排除积水及污物，而后用机械清管器进一步清除管壁沉积物。

当管道施工质量较差时，必须先用测径式清管器测得最大碓积物的尺寸，而后确定清管器，如果堆积物过多且尺寸较大，无法选用清管器，则应选用封堵器置换该段管道，再进行清管作业。

（7）做好事故预案。

做好卡球、爆管、防毒以及人员疏散预案等。

当出现卡球事故时，要保证卡球位置的上下游都有一定的缓冲能力。

（8）确定清管方向。

运行中的管线一般采取正向清管，对于新建的管线可以采取反向清管，反向清管时，在终端要储备足够的推动介质。

3．3现场准备（1）对清管管段所有站场的工艺设备、自控设备、通讯设备进行检查，确保清管操作期间各类设备运行正常，仪表指示准确无误。

尤其要检查各站的收（发）球筒、排污罐的排污回路以及放空回路，确保收（发）清管器的操作安全。

（2）收球筒的选择，应考虑其长度，使收球筒能容纳一次投放的多个清管器（有时一次要投放2个）及杂物的总量。

（3）发球筒的长度一般为定值，取最长清管器长度（多个清管器取累加长度）的1 2倍。

（4）清管前，切断清管段截断阀的自动关闭功能。

（5）检查有关阀门的开关，清管器通过的阀门应处于全开状态。

（6）检查并维护收发球工具，将组装好的清管器提前运送到站场，必须在发射筒、接收筒、清管器通过的管道上设固定支架，将其牢牢卡住，以防发射清管器时，管道晃动剧烈，甚至发生意外事故。

（7）支管直径小于或等于主管直径的30%时，清管器能顺利通过主管；支管直径大于主管直径的30%时，必须在支管顺其主管流向均匀设置3 6根挡条，以便清管器能顺利通过主管。

（8）调节阀组、流量计等流体通道小于管道内径的元件，应安装在清管器不经过的管段上。

清管器通过的管道，应内部无凸棱、无焊瘤，以防清管器卡阻。

（9）在收球前，应提前将缓冲球放入收球筒，防止清管器对收球筒盲板的冲击。

4卡堵原因分析清管器在管线中卡堵的直接原因就是它受到的阻力大于推力，在实际清管作业中，可（下转第52页）52Pipeline Technique and Equipment May.2013使得使用者有时间对现场进行处理，避免事故发生。

国内外制造商已经研制煅烧炉用波纹管产品多年，在这些产品试制期间，现场试验期间也发生了许多情况。

曾经有用单层壁厚1mm，共3层制造带加强环的波纹管，在某碱厂运行近3个月时间，在波峰处环向突然开裂，过热蒸汽喷出。

这种在没有任何迹象情况下突然开裂极易造成事故，所以之前很多用户选用外压式结构，在波纹管外面加一层套筒结构密封，或在波纹管处加防护罩，这样当波纹管破裂时候，挡住喷出的高温蒸汽，避免人员伤害。

通过波纹管结构及参数的优化设计，目前煅烧炉现场使用的波纹膨胀节运行情况良好，技术参数达到设计、使用要求，为高温、高压、耐腐蚀波纹膨胀节设计积累了经验。

5结束语波纹膨胀节经过多年现场应用，波纹管也出现过多种破坏形式，以疲劳破坏、腐蚀破坏及扭曲破坏为主。

但因疲劳寿命不够而破坏的情况不多见，针对煅烧炉用波纹管设计得出以下经验：（1）波纹管必须选择耐腐蚀能力较强的材料，单层壁厚最好是0.3mm的多层结构，以降低弯曲应力，并提高疲劳寿命。

（2）必须在波纹管两端直壁上加工内层破裂排气孔，孔的直径、深度、位置和数量必须保证泄漏的介质顺畅排出。

（3）保证波纹管层间清洁，不得有切削液和水等介质侵入。