冷管鞋的安装和质量控制

马志杰 杨清 郭伟

1．中国石油天然气第六建设公司，广西桂林541004;

2．重庆建峰工业集团有限公司，重庆408601;

3．中国石油管道局工程有限公司天津分公司，天津300457

冷管鞋的安装和质量控制

马志杰1杨清2郭伟3

1．中国石油天然气第六建设公司，广西桂林541004;

2．重庆建峰工业集团有限公司，重庆408601;

3．中国石油管道局工程有限公司天津分公司，天津300457

ICHTHYS模块属于陆地液化天然气项目，深冷介质管线总长7 500 m，管线保冷对LNG系统运行的安全性和经济性有着重要意义。为此，该模块多采用高密度聚氨脂泡沫成品冷管鞋来改善管线保冷工艺并提升保冷综合性能。冷管鞋是ICHTHYS模块管线保冷的关键支撑，结合ICHTHYS模块中的施工实践，从冷管鞋的吊装控制、预装检查控制和组装控制三方面进行阐释，主要涉及在技术管理和质量控制上的标准、要求、规范和应用。实践结果发现，与传统管线保冷工艺相比，冷管鞋不仅具备支撑导向作用，而且可以防止管线在深冷状态下运行时积冰，从而提高管线稳定性，减少冷量损失，保证LNG系统高效运行。

冷管鞋;聚氨酯;二次安装;质量控制

0 前言

液化天然气(LNG)是一种广受关注的清洁能源，LNG工程中所涉及的低温输送管道较多，因此保冷材料的选择、保冷结构设计和保冷层厚度显得十分重要［1－3］。保冷主要分为真空与非真空两大类，其中，真空保冷具备冷损失小、保冷效果好和管道所占空间小等优点，但是价格高、运输及现场施工要求高、维修困难、更换周期长;而非真空保冷的适用温度范围更为广泛，其堆积结构简单、造价低，在绝热要求不高的情况下普遍采用［4］。常见的保冷绝热材料有聚氨酯泡沫、聚氨酯氰尿酸酯泡沫(PIR)、酚醛泡沫、聚乙烯泡沫、泡沫玻璃和膨胀珍珠岩等［5－7］。选择材料时需要综合考虑保冷材料特性和深冷保温要求。结合工程投资因素，可同时选用硬质与柔性两种保冷材料，例如支撑作用的附件保冷采用成品硬质PIR，而其余部分可采用柔性保冷材料［8］。目前，已有文献报道了低温输送管道保冷材料的选择［4－5，9］、保冷结构设计和保冷层厚度计算［1，10－11］，但未见关于成品冷管鞋安装的报道，现将围绕成品冷管鞋的安装和质量控制而展开讨论。

1 冷管鞋简述

冷管鞋呈内外两层结构见图1，内层是保冷性能的关键，由一层或多层PIR预制而成，其层数由管线的保温等级确定［12］;外层为金属钢盖、金属皮和Mylar蒸汽层，可有效避免机械损伤和水汽渗入，兼具支撑导向功能。内层与管线相接触，而外层金属钢盖上的螺栓和弹簧垫片可将内层锁紧抱夹在管线上。冷管鞋内外层均分为上下部分，下半部分呈固定状态，其PIR层、Mylar蒸汽层和金属皮按顺序预装固定在金属钢盖上;上半部分呈活动状态，调节其PIR层以确保PIR层与管线紧密接触［13－15］，从而有效防止PIR层与管线发生相对滑动。

2 安装和过程质量控制

2.1 吊装

1)冷管鞋的吊装要求培训过的工人进行操作。

图1 冷管鞋外观

2)吊绳和导链不能直接挂在PIR上，吊装时的吊点只能在金属钢盖上。若冷管鞋在吊装过程中受损，应退回到仓库，由专业工程师检查。

3)部分冷管鞋底板按要求焊接特殊不锈钢板以加强滑动作用。其在吊装时，应避免因导链缠住底板而使不锈钢板遭到损坏。若底板的不锈钢板出现损坏，则应由专业工程师检查和评估。

2.2 预装检查

1)检查冷管鞋来货时是否由黑色塑料所包裹，若外包装严重受损或移除，则需检查PIR是否受到紫外线(UV)损坏。正常条件下，PIR表面光滑，160 kg/m3时呈黄色，320 kg/m3时呈浅绿色;受紫外线损坏的PIR呈红褐色且表面出现明显的小泡，此时应将受损PIR进行标记并送回仓库检查，用专业胶对受损部分进行修复［16］。

2)移除螺栓前，检查螺栓垫片整体高度是否符合图纸要求。已卸螺栓垫片应装袋以防止污染或生锈。将拆卸的螺母和垫片组套，减少丢失和损坏。

3)拆除上金属钢盖，检查PIR外表面是否被金属钢盖损伤。若出现小范围损坏，则按照修复程序，采用粘胶修复受损部分。

4)检查Mylar蒸汽层是否出现撕坏和孔洞，若出现小范围损坏，采用最小直径50 mm补丁进行修复。

5)在干燥条件下存放拆卸的上金属钢盖和金属皮，直至再安装。若当天安装工作未完成，则将其整体覆盖以防止紫外线的伤害。

6)在得到建造管理允许安装的认同后可进行冷管鞋安装，在安装之前，还需检查管线喷涂情况，管线的喷涂认同或修复应按照建造方的指令进行。

7)检查管道尺寸、保温厚度和冷管鞋长度是否符合图纸，检查金属钢盖的镀锌表面是否受损，若出现小范围损坏，不用修复。

8)管线直径≥650 mm时，需对冷管鞋底板配装特殊不锈钢板，见图2，而直径＜650 mm时，则不需要配装。不锈钢板的光滑面采用特殊纸保护。冷管鞋底板焊接不锈钢板时需避免其自身重量直接作用在PIR上，此外，冷管鞋侧面放置也可能造成损坏。

图2 管鞋底部不锈钢板

2.3 组装

1)安装前需进行JSA现场分析。冷管鞋组装完成前应确保其内部干燥，此外，采用粘胶修复时，应尽量避开雨天和潮湿环境，在潮湿环境安装时则需要一定的保护措施以防止湿气进入。

2)安装操作工人需具备一定资质，经培训达标后再进行安装任务。冷管鞋底部所有PIR层按合适角度放置，要求管线和PIR间至少有90°范围内相互接触，特别是管线底部，因为这是主要受力区域，否则应咨询建造方进行现场指导或重装达到要求。在一定条件下，可采用手动打磨沙盘或木工工具修整PIR，修整部分需迅速使用Foster 60－90进行涂覆保护，从而使PIR与管线的接触范围达标，并用玻璃纤维棉对间隙进行填充。

3)安装上半部分的多层PIR时，小心拿起并应从一端滑到另一端，用间隙尺检查各PIR层的纵缝间隙，确保间隙在允许误差范围，当两端间隙相异，则进行刨平来调节，且要求刨平表面光滑平整，并用Maktia 1805 N粘胶涂覆［16］。

图3 硅胶胶带

4)焊缝在PIR内部，推荐管线和PIR接触面积至少为60%。若由于管子本身的椭圆度或局部扭曲而不能实现紧密接触，则使用Textrafine 9000弹性玻璃纤维毯将间隙填充，填充厚度为间隙厚度的2倍。

5)保证Mylar蒸汽层的重叠厚度≥50 mm以便维修和重组装，重叠层使用硅胶带粘牢。调整上部金属皮，保持与下部两侧金属皮相同的重叠，小心不要损坏Mylar蒸汽层。冷管鞋长度大于600 mm，多个金属皮并排紧密挨在一起但不能有重叠。间隙的最大允许误差为1 mm。金属皮组合缝用硅胶粘贴［17－18］，见图3。

6)调整上金属钢盖，保证上下金属钢盖两侧的螺杆预留空间一样。安装不锈钢螺栓前，检查螺杆是否清洁干燥和螺母是否可以轻松沿着螺杆螺纹上下移动，若不行则需清洁或更换。

7)确保弹簧垫的外形没有损坏，螺栓上下都装弹簧垫，厚度符合图纸要求，螺杆头朝上，用手拧紧螺栓，若弹簧垫漏装或损坏则重装螺栓。检查螺杆的剩余长度并记录冷管鞋的安装信息。在每个冷管鞋里的其中一条螺栓悬挂完成标识牌。

表12016 －03－07核查表(标牌编号:AIPA－551－MR014－6SBO－001，安装区域:AIPA)

8)参考图纸决定合适的力矩，使用力矩扳手对所有的螺栓先紧50%，然后100%，拧紧方式为对角紧。完成螺栓力矩后，使用游标卡尺检查堆叠高度和剩余螺杆长度，允许完成后偏差+0/－0.5 mm，若未达到要求，则增加螺栓扭矩10%，重新上紧螺栓组再检查。若螺栓扭矩超过了图纸标注的20%，则更换并重新组装。紧上螺栓后，上下PIR层与管道间至少保证有80%的接触面，与此同时需用游标卡尺或塞尺检查PIR各层之间的间隙是否达标。若未达要求值，则调查原因后重新安装。

9)安装完成释放后，每个冷管鞋支架都贴一个标签，颜色显著且表明安装信息。

10)端头PIR的黑胶封堵是一个停点，在确保安装记录表完成并提交给监督方检查后方可继续［19］，见表1。检查期间须覆盖黑色塑料并缠绕严密避免PIR遭到紫外线破坏和昆虫的进入。检查完成并签署后，端头PIR涂上黑胶保护层，优先使用Foster 90－66低温涂料或等同材料，且保护涂层应延长至管表面50 mm和冷管鞋外层PIR最外缘［20］，见图4。

图4 端头封堵

2.4 过程质量控制

冷管鞋过程质量控制分为事前、事中、事后三个阶段。事前控制主要包括人员资质的培训、施工方案的编写、关键工序的交底、机具的检定和辅助材料的准备;事中控制主要包括严格按照方案施工，执行“三检”制，即安装人员的自检、技术人员的互检和质量人员的专检，每道工序检定合格后方可进行下道工序;事后控制主要是组织业主建造、业主QC和设计人员进行共同验收、签字确认和提出优化措施。

3 结论和建议

传统管线保冷支撑存在保冷层与木托粘接不严密、保冷材料粘接不严密和外观形式不统一、不美观等质量通病，而采用成品冷管鞋技术进行保冷，除保证承重导向功能外，还可有效防止冷量损失，提升管线的稳定性，促进LNG系统高效运行。成品冷管鞋的保冷效果等级关键在于二次组装，通过介绍深冷管鞋安装工艺，明确重要安装步骤的要求，为安装提供技术依据。建议安装过程中全面分析可能出现的问题，以预防风险，提高效率。建立过程质量信息反馈流程，对质量问题改进过程实施监督和检查，明确各工序的质量标准，树立全程质量管理的意识。

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10.3969/j．issn．1006－5539.2016.06.017

2016－03－02

马志杰(1987－)，男，四川成都人，工程师，学士，主要从事压力管道的施工安装工作。