LNG 模块换热器充氮和压力检测一体化装置
2020-09-02杨德福陆司司
杨德福 陆司司
（1.中海福陆重工有限公司； 2.珠海润都制药股份有限公司）
LNG 模块建造期间，常使用充氮的方法对设备进行内部保护［1］。 充氮可以使设备内形成一定的正压力，从而阻止氧气、水蒸气等进入，达到防止设备内腐蚀的目的［2］。 然而对已经安装在模块上，且和配套管线、仪表相连的设备充氮，氮气充入和压力检测以及氮气隔断的复杂程度较高，极易存在隔断不合理、无合适充氮口和检测口等问题。 为此，笔者以加拿大某LNG 模块项目为例，分析充氮、压力检测和隔断方法，总结充氮流程，从而提出一套典型的设备充氮方案，为今后类似的设备充氮保护提供技术支持。
1 换热设备概况
图1 为加拿大某LNG 模块项目中的换热器结构示意图，分为管侧和壳侧两部分，其中管侧布有管嘴A1 和A2，壳侧布有管嘴B1～B4，各管嘴的具体状况见表1。该换热器已经安装完毕，并和相邻的管线相连，为了防止模块运输期间设备发生内腐蚀，采用充氮作业对换热器进行保护。
图1 换热器结构示意图
表1 换热器管嘴状况
常规的充氮口或压力检测口，都是通过法兰外接阀门、氮气瓶或压力表来实现，且要求安装位置的管口无连接管线［3］。由表1 可知，该换热器只有壳侧的B1 管嘴无连接管线，符合要求，而其他管嘴无法按照常规方法安装充氮装置或压力检测装置。 由于换热器的管侧和壳侧不相通，所以两侧需分别设置充氮口和压力检测口，该换热器壳侧除了B1 外还需设置一个新的充氮口或压力检测口，而管侧则无合适的管嘴。
2 充氮和压力检测一体化装置
对于缺少充氮口和压力检测口的换热器，可以采用充氮和压力检测一体化装置（图2）。 该装置中对接法兰和设备管嘴相连，并通过螺纹短管和等径三通连接，三通的另外两端均通过螺纹短管和球阀相连，球阀和压力表相连用来检测设备内的氮气压力， 另一个球阀和充氮部分连接，充氮部分由软管、调压阀和氮气瓶组成。 实际操作时，可由球阀2、等径三通、螺纹短管和对接法兰形成的管路对设备充氮，可由压力表、球阀1、等径三通、螺纹短管和对接法兰形成的管路对设备进行氮气压力检测。
图2 充氮和压力检测一体化装置
对于换热器壳侧， 在B1 管嘴上安装充氮和压力检测一体化装置就可以满足充氮和压力检测的目的。 而换热器管侧无合适的安装口，笔者考虑将一体化装置侧装在管嘴A1 处， 管嘴和管线法兰之间安装对接盲板，并在对接盲板上开走气通道，在盲板外沿面进气口处安装充氮和压力检测一体化装置（图3），从而有效解决管侧无合适充氮口和压力检测口的问题。
图3 装置侧装示意图
3 隔断处理
除了在管嘴A1 和管嘴B1 处安装充氮和压力检测一体化装置外，其他管口必须进行隔断处理，防止氮气泄漏，具体隔断方法应根据管嘴处配件情况实施。
管嘴A2 的配件为八字盲板， 图1 中的八字盲板为打开状态，应将八字盲板的通板端和盲板端调换，改成关闭状态，法兰连接处的垫片可采用临时垫片，避免永久垫片的浪费，安装后通板端需进行保护，防止腐蚀。
管嘴B2 处的配件为通板， 插入对应的盲板即可对该管口进行隔断。
管嘴B3 处无配件，需制作插板隔断，插板材料为Q235B，颜色为粉红色，方便后续识别。 插板厚度t 的计算式为：
式中 C——腐蚀裕度，C=0.04mm；
dg——垫片内径，取值可参考ASMEB16.21；
E——质量影响系数，E=1；
p——保护要求的充氮压力，MPa；
S——材料应力值，S=133MPa；
W——焊缝强度换算系数，W=1。
管嘴B4 处的配件为阀门，应将阀门关闭，若后续在阀门处发现氮气泄漏， 则可将阀门拆除，加临时盲板进行封堵， 拆除的阀门应做标记，且打包固定在原阀门安装处附近。
4 作业过程
充氮作业时， 需先按照图4 进行管嘴隔断，然后再安装充氮和压力检测一体化装置。
图4 换热器各管嘴的工艺设置
按照图2 连接充氮部分，并关闭球阀1 打开球阀2， 调整调压阀的出口压力， 然后对设备充氮。
用泡沫水检查各隔断处是否漏气，如果出现气泡，则立即停止充氮，并检查该处的隔断情况，必要时需重新隔断。
隔一段时间关闭球阀2 打开球阀1， 检测设备氮气压力，如果压力值符合要求，则拆除充氮部分；如果压力值未达到要求值，则继续重复上述操作，直到满足氮气压力为止。
充氮结束后，应在设备明显处贴设备已充氮标识，并在所有隔断处挂提醒标牌，防止其他人员误操作。
5 结束语
以加拿大某LNG 模块项目中换热器充氮为例，分析了充氮的关键工艺和充氮流程。 对于缺少充氮口或压力检测口的设备，可通过使用充氮和压力检测一体化装置，合并充氮和压力检测功能来解决，若无合适安装管嘴，则可以侧装充氮和压力检测一体化装置。 对于不同类型的管嘴隔断，针对管嘴处的配件不同，隔断方法不同，有插板隔断、阀门隔断和八字盲板隔断。 最后总结分析了换热器的充氮注意事项。
