论沙特Wasea Bluk Plant项目工艺管道安装

2019-07-31

石油化工建设 2019年3期

中石化第十建设有限公司山东青岛 266555

沙特Wasea项目是中石化第十建设有限公司（以下简称十建公司）在沙特承建的第二个项目，项目全称Wasea Bulk Plant，为沙特3#罐区项目，主要为沙特利雅得地区的加油站提供汽油和柴油，业主是沙特阿美石油公司。项目于2010年2月16日签署合同并立即生效，主要工作是Wasea 3#泵站油库罐区的设计、采购、施工试运行等工作，交付物主要包含4台30000m3柴油储罐和4台30000m3汽油储罐在内的15座储罐群及相应的附属设施，其他还包括16套多用途的装车撬、柴油汽油供给管线、厂区居住宿舍、新建及扩建入场管道、电气系统及API分离器，以及控制系统、消防系统、基础设施、其他建筑物围墙等，原定机械竣工日期为2011年11月30日。十建公司主要承担柴汽油罐的管道、设备、结构、地管、电气系统等的安装工作。

1 工艺管道焊接前的准备工作

1.1 项目难点

对于工艺管道的安装，十建公司并不陌生，但是因为沙特Wasea项目是公司与沙特阿美的第一个合作项目，缺乏彼此的合作经验和不熟悉沙特阿美施工规范成为本项目的最大难点，特别是沙特阿美对施工中的各种要求，对本项目我方人员的施工带来了很大挑战。

1.2 焊接资料的准备

首先要熟悉项目合同上的要求及工作范围，通过合同的学习，了解各种规范和要求，尤其是沙特阿美的各种规范要求。

沙特阿美的施工是根据各个专业而特定的各种代码，此代码贯穿于项目的各个部门、各个专业、各项施工和各种资料，其部分内容如表1所示。

上述专业代码在各个专业的规范中都会涉及到，如 SAES、SAEP、SATIP、SAIC 和 SATR 等，项目人员须提前熟悉。在此基础上，项目开始之前尤其要熟悉各个专业的相关规范。因为我方与沙特阿美合作的施工经验少，对规范了解少，在安装过程中处于被动状态，熟悉相关规范的工作至关重要。针对该项目工艺管道施工中应用较多的规范见参考文献[1-12]。

表1 沙特阿美施工专业代码一览表

1.3 人员资质的准备

按照合同要求，工艺管道施工前需配备足够的焊接质检员和机械质检员。质检员的配备在SCHEDULE Q中有明确规定，要求每25个工人配备1个管道质检员。质检员要具备5年以上的施工经验，同时熟悉 ASME B31.3： Process Piping，ASME B31.4 Liquid Petroleum Transportation Piping Systems和沙特阿美的关于L的各种规范。质检员要提交相应的简历，经过层层审核，最终由业主质量总管面试通过。

1.4 工艺管道方案及焊评WPS的选择

沙特Wasea 工程项目涉及的管道材料种类不多，主要为普通的碳钢管道，还有316L不锈钢、CU-Ni合金钢。项目开始之前应查看SCHEDULE Q以及阿美的各种相关规范，以确定项目上所需要准备的各种方案。

项目的焊评规范主要包括：

（1） WPS-008：规范为ASME SEC IX/SAES-W-011，主要针对厂区Process piping现场的工艺管道 ASMEB31.3，焊接包括 GTAW：GAS TUNGSTEN ARC WELDING和SMAW：Shielded Metal Arc Welding。一般为GTAW一遍打底，SMAW填充和盖面。

（2） WPS-007：规范为API1104/SAES-W-012，主要针对厂区中的pipeline。

（3） WPS-006：规范为ASME SEC IX/SAES-W-011，主要应用于不锈钢316L /SA312。针对大管径的不锈钢管道焊接包含GTAW和SMAW两种，但本项目由于只涉及2英寸的小管径管道，因此项目关于不锈钢的部分只是应用WPS-005：GTAW，同时还有CU-NI合金的焊评，WPS-004关于2英寸碳钢管道只适用于GATW；选择焊评的过程中还需要考虑现场焊接管道的壁厚，实际焊接壁厚范围为焊评试件壁厚的2倍。

项目开始一般由焊接工程师根据项目中所用管道的材料、壁厚等来进行焊评；由施工单位的焊工做焊接工艺评定报告（PQR）的试件来证明焊评的可行性；焊接焊评试件的焊工，若焊评通过，此焊工则自动通过此焊评的相关焊接范围。

焊接中所雇佣的焊接质检员需要持有AWSCWI（American Welding Society Certified Welding Inspector）或 CSWIP 英国证书。

2 工艺管道的焊接

2.1 焊条选择

本项目应用的焊条为E7018，焊丝型号为ER70S-2。E7018中的70为抗拉强度KSI，1表示适应所有焊接位置（F/H/OH/）；8表示低氢，因而此焊条需要烘烤。

选择的焊条的抗拉强度必须大于或接近现场材料的抗拉强度。

2.2 焊条烘烤、保存

焊条使用前，需在温度为260～430℃的烘干箱内至少烘烤2h。如果焊条的包装箱上有明显标识，表明提供的电焊条是干燥以后并处于密封完整或者真空包装的，可以在开箱第一次使用时省去烘烤的这一步骤。电焊条只能重复烘烤一次。

电焊条烘烤以后，需要放置在温度至少120℃左右的恒温箱内。焊条一旦移出烘烤箱、恒温箱或者密封完好的包装箱后，暴露于大气下不得超过4h；如果放置在65℃以上的焊条桶内，可以使用8h。超过暴露时间的焊条在二次保温后可重复使用，但变湿或变潮的焊条不能继续使用，应当作为垃圾处理。

现场焊接中所用的焊机、烘烤箱都需要校验，周期为6个月。

2.3 管道的焊接

（1）现场焊接中需要检查管道的坡口在35±5°，组对的间隙应该为2～3mm。焊接要先打底，打底后需尽快进行填充和盖面，以免温度下降。如打底之后需要暂停，则必须填充一遍，但下一次焊接前需预热。

（2）根据沙特阿美规范的要求，大于16英寸的管道需要使用对口器（内对口器或者外对口器）；若使用外对口器，需要增加探伤比例。

（3）对口的时候，点焊的长度一般在 12.5～25.4mm，一般点焊3处位置以上。若焊接过程中未打磨点焊部分，则点焊时需要遵循焊评及相关焊接规范的要求，如采用挡风棚等；若此点焊部分不包含在正常焊缝中，建议直接采用搭桥点焊，以便于打磨去除。

（4）焊接过程中，按照 SAES-W-012 中规定，管道需要固定焊接，焊接过程中不能滚动，并且需要给焊工足够的焊接间隙，距离地面不小于900mm。

（5）按照SAES-W-012的规定，当管径大于16英寸时，需要两个焊工同时并且对称焊接。

（6）两个相邻的环焊缝的最小距离不小于20mm或者 3倍管道厚度（取这两个值当中的最大值）。

（7）因沙特风沙较多，焊接过程中必须有挡风棚，以保证焊接的合格率，。

（8）若冬天焊接，焊口的温度低于10℃或者外界湿气过大时，需要预热。

（9）焊接之前需要把管道的管道号（PN）和管件的炉批号（HN）写在焊口的一侧作为记录，同时图纸号和管线号也必不可少。焊口标识见表2。

表2 焊口标识

（10）焊工需要随身携带JCC焊工证，因为在开始焊接之前沙特阿美质检员需要检查焊工证。

（11）当修改焊口的时候，切割后的管件部分需要做着色探伤，防止出现裂纹。

2.4 焊接口的探伤

（1）项目开始时由设计人员根据业主规范及相关国际规范确定探伤比，每条管线根据材料的不同有不同的探伤比。项目由于遵循阿美规范SAES-W-012，当涉及过路时，埋地周围60m范围中都要求100%探伤。

（2）探伤比率按照SAES-W-011计算，若探伤比率为10%，当出现一个不合格的焊口时，要求扩探2个。

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3 工艺管道的安装

3.1 工艺管道材料的标识

按照规定，当项目涉及多种材料时，需要对材料进行颜色标识，以免出现混乱。同时还需要编写关于材料标识的方案。由于此项目的材料种类偏少，十建公司和沙特阿美协商后决定不进行材料标识。

3.2 工艺管道安装程序的报验

（1）在阿美项目上，开展每一项工作需要相关质检员提前24h对此项工作提交报验检查申请（RFI，request for inspection）。此项工作主要是和业主质量检查部门（PID）沟通，需要在每一天的早上进行报验，然后向PID 说明。

（2）项目中应用的主要是 SATIP-L-350-01：On-Plot Metallic Piping Installation；报验项目内容见表3，其中类似于3.11的号码为序列号（Active No），每一项活动对应一个相应的阿美质量检查表（SAIC）或者阿美质量检查报告（SATR）。

（3）若一整条管道复位完成，则报验此RFI（需要包含到试压包当中），当某一条线全部完工时候便通知业主质检部门进行报验。

（4） SATIP中已规定了对应的工作质检员检查的严格程度，如表4所示。

表3 报验内容及构成

表4 SATIP中检查严格程度的规定

3.3 工艺管道安装中的注意事项

（1）管道安装之前一般首先要确认管道是否有损坏，确保有缝钢管两根管道的缝需要错开至少100mm，并且焊缝不能落在基础上。

（2）管凸台安装之前需要对管道进行开孔，一般一寸左右的倒淋和放空需要机械开孔，在规范中不允许采用热切割；一般开孔大小需要小于管凸台的内径，管凸台焊接也是由氩弧焊打底，手工电弧焊盖面，具体依据标准图纸。

（3）垫片的安装应注意，垫片要按照项目开始时候的方案，在发放之前进行色标，如表5所示。

表5 垫片色标方案

（5）在项目开始之前需要对图纸上的每个法兰标记好法兰号，便于报验螺栓把紧。螺栓把紧一般与螺栓的材质、粗细，以及摩擦系数有关。

（6）项目中很多地方需要用到丝接的管道和管件。丝接管道安装参照SAES-L-110规范进行，该规范对各个寸径的丝接丝扣数有明确规定，如表6所示。

表6 NPS

丝接的管道或者管件用到的缩略词包括：TOE ：THREAD ONE END，一端丝接；TBE：THREAD BOTH END，两端丝接；POE：PLAIN ON END，一端无坡口；PBE：PLAIN BOTH END，两端无坡口。

公制螺纹用螺距表示，美英制螺纹用每英寸内的螺纹牙数来表示，这是他们的最大区别。公制螺纹是60o等边牙型，英制螺纹是等腰55o牙型，美制螺纹是60o。

（7）现场导向固定的安装应注意：与管道的间隙为3mm。焊接时候注意为内外侧都焊接；同时，假腿支架焊接时候注意泪孔。

（8）关于埋地的工艺管道，采用 FBE（Fusion Bonded Epoxy，熔结环氧粉末防腐）外防，同时应用阴极保护；与地上管道连接部分采用绝缘垫片。

（9）关于管道安装，管道与管道之间必须保持有50mm的间距（见SAES-L-310）。

（10）管道安装后管道的倒淋放空与固定的障碍物之间必须有610mm的间距（见SAES-L-310）。管道与地坪之间必须有至少300mm的间距。

3.4 阀门试压

（1）关于此项目上的阀门安装，首先应确认好阀门的试压。

（2）根据SCHEDULE B合同中规范，我方需要依据04-SAMSS-048和API-598进行高压密封性试压；其中04-SAMSS-048主要是针对厂家的要求，我方试压应根据API598和SAES-L-108来确定需要进行试压的阀门主要为起隔断作用的阀门，主要包含闸阀、截止阀、球阀、蝶阀和针型阀。

（3）首先从总包方得到厂家阀门试压的压力值（日后可能涉及到罐口MOV/ZV的密封性试压），然后校验安全阀和压力表。通知现场队长和钳工相关的试压，再通知机械质检员相关的阀门试压；阀门试压完毕需要用吹风机吹干水分并且在密封面上涂抹黄油，然后密封。现场若再有阀门试压便依次报验。

（4）现场出现争议的主要是现场的MOV、ZV是否要试压。根据 SAES-J-601中定义 MOV：Motor Operated Valve，MOV是用电机控制的蝶阀，理论上需要试压；但根据API-598Table1-A，针对蝶阀的High-pressure closure test 为 Optional，不需要100%试压；同时根据SAES-J-700 4.1.10的规定，control valve不需要试压。但是MOV、ZV是否为Control valve还存在争议。

（5）阀门试压时要注意：阀门上标注TN和SN，其中TN 为从项目开始阀门试压到现在第几个阀门；SN号为阀门自带的号，为阀门的序列号。TN/SN要列在SATR-A-2001V中，各类阀门的SATR已经准备好，只需选择合适的SATR，并修改里面的压力表和安全阀的相关信息即可。

（6）关于项目上所用的阀门描述：以“CL150 RF A216 WCB BODY 13Cr BALL PTFE SEAT BB-F-TE API608”为例，其中：CL150是压力等级150（150LB 为2.0MPa、300LB 为 5.0MPa、600LB 为11MPa、900LB 为 15.0MPa、1500LB 为 26.0MPa）；

WCB是美国ASTM A216-WCB 标准材料牌号，属于碳钢铸件。例如，美国材料牌号A216-WCB，其中A216代表碳钢大类，旗下常用的牌号有A216-WCA/B/C、 A216-WC9、A216-WC6、A216 WCC等；W的含义为焊接WELD，代表此钢材有很好的焊接性能；C的含义为碳钢，基本牌号有A、B、C 3种，其中A最差，C最好，B中等且最常用。WCB为普通铸钢碳钢，最高使用温度为425℃；WC6/WC9的最高使用温度为550℃；WCC为低温铸钢碳钢，最低使用温度为-50℃）。Body为阀体，STL 密封面司太立； RF是凸面法兰；A216是铸材；13Cr表示阀体材质，13%Cr，是马氏体不锈钢；BALL是球阀；PTFE是聚四氟乙烯；BB-F-TE （BOLTED BONNET， FULL PORT，TOP ENTRY）是球阀的结构描述，指栓联阀盖—全通径—顶装式；API608是对焊和法兰端金属球阀。