常用管线清洁方式应用分析

何小超 沈召斌 赵庆增 何波波 宋叔阳

(海洋石油工程(青岛)有限公司，山东 青岛 266500)

1 管线清洁目的

管线清洁主要是为了清除施工过程中管线内部的积水、油脂、化学品等腐蚀性物质和固体杂质，以降低对管道内壁的腐蚀损伤机械损伤。管道内部越清洁，不仅生产效率越高，内部腐蚀也越少，生产过程中的维护费用就越少，同时管线的安全系数也就越高，对安全生产也有着重要意义。

2 常用清洁方式

2.1 空气吹扫

利用高压气源在管线中产生的高速气流，清除管线内的杂质以达到清洁要求。观察出口空气颜色以及是否含有杂质碎屑来判断是否完成清洁。通常根据阀门放置位置的不同可分为两种，对管线的前半段进行吹扫时通常采用前置阀门吹扫方案，这种方案适用于现场的储气装置能够满足吹扫要求的情况；对管线的后半段采用阀门后置的吹扫，当现场储气装置无法满足体积要求或者最终清洁无法满足标准时，通常采用两种方式搭配进行吹扫，先采用前置阀门方式进行预吹扫，后置阀门方式对残留杂物进行补充吹扫[1]。

适用管径：DN≤300mm

施工难度：应用较多施工难度小

技术缺陷：空气吹扫仅适用于尺寸较小、或气体介质系统管线，并且清洁质量较低。

2.2 水冲洗

通过水冲洗确保清除在预制、安装和建造过程中累计的垃圾和碎片。通过机械设备带动射流装置前进、旋转，使用高压水对管内杂质碎屑进行重刷以完成清洁。预制完成的管线在总装之前应对内部杂物进行清理，必要时应采用水冲洗的方式保证管线内部的清洁。管线安装后清洁难度将大大增加，高压水射流装置收其结构影响射流喷头喷头通常只能穿过3个弯头，对于模块上一些较为复杂的管线射流喷头无法穿过时则需要进行分段清洗[2]。

适用管径：300mm＜DN＜750mm

施工难度：需控制机械射流装置，较之空气吹扫相对复杂

技术缺陷：由于仪表气系统、氮气系统以及操作温度低于0℃的冷介质系统管线的烘干和预防生锈的工作难度较大，因此这类管线通常不采用水冲洗的方式进行清洁。

2.3 人工清洁

对于大直径管线或容器，由施工人员进入管线或容器内部，使用刷子、刮板或气动工具对内部污垢、焊渣等杂质进行清理[3]。

适用管径：DN≥750mm

技术缺陷：由于此项工作是在受限空间完成的，因此在施工作业时需要有严密的预防措施保证人员和设备的安全。同时受限空间需要有安全通道和出口，所有的工作都要在有安全许可的条件下进行。

2.4 清管器清洁

清管器是由气体、液体或管道输送介质推动，用来清理管道内部杂质的专用工具。任何清管器都要求具有可靠的通过性能(通过弯头、三通和管道变形的能力)，足够的机械强度和良好的清管效果。常用清管器主要有清管球、皮碗清管器、直板清管器、泡沫清管器几种类型[4]。

3 清管球在P70项目中的应用

巴西FPSO项目管线多为集成式，各模块各系统管线连接复杂，整体管线走势复杂、长度也很长。根据上述实际状态及业主要求，最终选择采用以泡沫清管球清洁为主、水冲洗及空气吹扫为辅的清洁方式对所有管线进行清洁施工。相比其他清洁方式，泡沫清管球更适合长距离管线的清洁，清洁效果更加显著，特别是可以最大化清除管内的固体杂物。

项目最终选用的清管球由含聚酯纤维泡沫制造，有低密度和中密度两种，具有非常好的弹性变形，可以根据不同大小的管径选择合适尺寸的清管球。中密度清管球最大尺寸可缩减到原尺寸的50%，适合小于2吋的管线。大于2吋的管线则选取中密度清管球。由于管线的管径尺寸很多，对应 清管球的尺寸也有很多，因此用于发射和接收清管球的工装也需要对应的不同尺寸才能保证清洁施工安全有效的进行。针对上述问题，结合公司场地现有材料和加工能力，满足业主的质量和安全要求前提下，公司自主设计制造了不同尺寸的清管球发射和接收装置。

图1 泡沫清管球

进出口工装均使用场地现有材料按照行业标准进行加工制作，大大提高了管线通球过程中施工人员的可操作性，降低了施工成本，提高了材料的重复利用率。

清管球到达出口后先停泵再移除出口工装，取出清管球和管内杂物，将杂物清理干净。由业主检查确认清洁结果是否可以接受，检查清洁合格后即可开始进行后续管线干燥和恢复施工。

这套工装虽然降低了投入成本但仍存在一个很大的技术缺陷就是清洁之后的水回收非常困难，由于没有收球筒，废液只能先收集到水槽中再通过抽水泵抽走，流程上相对繁琐。

4 清洁方式综合比较

4.1 投资成本

人工清洁的主要投资即为人力成本，清洁工具都是些较为常见的工具因此是几种清洁方式中投资最低的一种。采用气体吹扫的管线清洁方式，吹扫介质比较容易获取且价格相对便宜，主要投资产生在增压设备与人力成本，投资相对较少。水冲洗清洁方式除了需要吹扫介质的增压设备外，还需要有射流设备以及带动其沿管线运动的机械设备和控制装置，清管器清洁则需要有清管球收、发球设施，工艺的复杂使得成本也大大提升。

4.2 清洁效果与施工安全

人工清洁可对管线内的各类杂物进行较为彻底的清理，但属于受限空间作业因此存在一定的危险，作业人员需要取得相关作业许可并有现场监护人员。空气吹扫、水清洗与清管器清洁都是利用外力将杂物推出管线，其中清管器与管线的过盈配合使其在运动时可对内部杂质产生较大的推力，因此清洁效果最好；水冲洗与空气吹扫采用流体介质，拖曳力的大小很大程度上取决于流体介质的流速大小，即增压设备所能提供的压力，压力越高流速越大则吹扫效果越好，但压力升高的同时作业的危险系数也在增大。

4.3 清洁方式综合比较

各清管方案优缺点综合对比见表1。

表1 各清管方案优缺点综合对比

空气吹扫虽投资较少，受制于清洁管线尺寸的限制且清洁质量较低。水冲洗仅适用于非气体介质系统管线，清洁质量较空气吹扫要好但清洁用水的排放和回收是难点且成本较高。人工清洁投资少但同样用管径尺寸的要求，并且清洁过程属于首先空间作业，安全系数相对较低。清管器清洁虽成本高施工复杂，但清洁效果最好。因此在制定方案时，需要综合考虑现场实际情况进行确定。