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PIG两球夹液法在氧气长输管线脱脂中的应用

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PIG两球夹液法在氧气长输管线脱脂中的应用

发布日期:2020-03-12 作者: 点击:

1、  PIG简介

PIG是清管器的英文名称,它是用聚氨酯发泡体做成的。最早是在1962年由美国的Knapp公司和Girard公司研制开发并用于管道清洗的,1965年开始在日本应用,目前已在世界上许多国家得到广泛应用。

起初,Pig仅用在对未投入使用之前的新管道进行清洗。现在它的应用范围已经大大扩展了如应用在石化企业的输气、输油管道,工业及民用输水管线、工业用浆料及热水管线、锅炉的输气管线等的清理除垢,而且它的应用范围还在不断扩大。不仅用在清洗万面,也应用于对管线的监测及干燥处理等方面。

Pig的特点是:由于它是由聚氨酯发泡体组成所以有很好的弹性。在管道线路中的弯头、T型三通管接头和弯曲管道部分都能很容易通过,并且有很好的耐磨性,所以可在管道中长距离行走。在清洗长达数公里而且形状复杂的管道时采用机械清洗或喷射清洗都有困难时,采用pig清洗往往能较好完成清洗任务.

 1.1Pig的种类及其用途    

Pig可根据不同方法进行分类。

1.1.1根据它的使用目的分为除垢用的清洗pig及用于排液和分离的密封pig,有时把上述具有清洗或分离作用的Pig归类为实用Pig ,而把具有对管道进行检测功能的Pig归为检测 Pig。
1.1.2根据pig的外观形状又可以分为多种现介绍了其中比较典型的四种
1芯棒型Pig(英文名叫Mandrel pig) 它的本体是用钢材做的,多个聚氨酯泡沫体的杯形环固定在其外面形成了杯状驱动环结构。在这类Pig上还可以带有钢刷和刮刀片,在芯棒上设有排出污垢的旁通孔,杯形环的形状分为圆杯形和圆盘形。圆盘形的芯棒Pig可在管道中往复双向行走。

2泡沫塑料型的Pig(英文名为Foam pig) 一般它是用聚氨醋的高密度发泡体制成的炮弹形状又称弹性体Pig 在这种pig的表面涂有强度高.耐磨性好 柔性好、具有优异的耐溶性的聚氨酯发泡体。在这层弹性体表面有时还附有钢丝刷或钢针。把附有钢丝刷的称为钢丝刷Pig;把带有特殊形状钢针的称为钉子Pig,这两种适合用于清除较牢固附着在管壁上的污垢。
如果用低密度的聚氨酯发泡体制成软体Pig 它具有收缩性好的特点。适用于初期的PIG清洗处理,用于检查管道内有无异物;并可利用它吸湿性好的特点,专门用于对新管道中的水分和油污进行清除,也可用于清除管道中的污泥和软性污垢。

    3用高密度聚氨酯发泡体制成的高硬度pig更适合对长距离管道的除锈和清除污泥的作业。而在外面设置有钢针或钢丝刷的Pig可以用于清除硬度很大的钙质水垢 和加热炉内的堵塞性结垢 所以通常用于管道衬里的基础处理。

  4 一体化pig(英文名为Solid-cast pig)这种Pig是用聚氨酯树脂整体成型制成的,因此具有密封性好的特点。它适合在同一种管道内输送几种不同流体时使用做分批分别输送前的清洗。/ I#球形Pig(英文名为Sphere pig)由于它是球形所以它在曲率半径很小的弯管中也能行走自由,因此可以通过任何形状复杂的管道。它在很早以前就曾被用于封堵管道,被制成外表层柔软内芯坚硬的双重结构的球形Pig很适合用于对管道内壁的处理。! F9

2、  沿海某石化公司氧气管线介绍

沿海某石化公司高压氧气管线在施工完成后,在外管廊由空分装置至炼油催化装置界区的长为1800m的Φ273×9.5mm的额定压力位8.9MPa的高压氧气管线由于条件不具备,采用水压进行压力试验,在水压试验过程中由于打压机油泵漏油造成氧气管线进油,为了确保氧气管线在使用过程中的安全,需要对氧气管线进行脱脂干燥。

3、  清洗工艺选择

由于该氧气管线规格为Φ273×9.5mm,长度为1800m,因此清洗总容积为

m3。如果进行化学清洗的话,产生的废液总量约为清洗容积的6~8倍,为540~720m3左右,废液处理的工作量相当大。而且为了保证管线能够在化学清洗时清洗液完全充满,必须将管线高点加装排空、低点安装导淋,整条管线需要加装20个导淋和18个排空,施工工作量非常大;为了减少废液的排放,及降低施工难度,经过综合考虑决定使用PIG对管线进行干燥,再使用两球夹液法对管线进行脱脂,脱脂完毕后再对管线进行一次彻底的干燥。

4、  脱脂剂选择

由于脱脂剂在在移动过程中与管道内表面接触时间较短,还要确保在清洗后管道内无脱脂剂残留,因此需要选用脱脂效果好、挥发性好的溶剂来进行,因此本工程采用了一氟二氯乙烷(141B)来进行脱脂清洗。141B的特性如下:

在常温下为无色透明液体,无毒,低ODP值(消耗臭氧潜能值),具有良好的化学稳定性。由于物化性质与CFC-11、CFC-113相似,可以替代CFC-11作硬质、软质聚氨酯泡沫塑料的发泡剂,或替代CFC-113作金属清洗剂、去焊剂等。HCFC-141b具有以下特性: 1、化学稳定性。在常温下贮存,性能稳定,不发生分解。 2、能溶于大多数有机溶剂、醇和醚,与油脂和润滑油相溶性好,但对大多数塑料、橡胶等高分子化合物,没有明显的影响。

5、PIG清洗脱脂施工

1.   1 干燥脱脂施工

管道干燥脱脂开始前,应完成以下工作:

1临时发球筒的制作及脱脂;如下图所示:

①:临时氮气接入点②:压力表   ③脱脂剂加药口

2临时收球筒的制作及脱脂;如下图所示:

①:压力表    ②:接露点仪   ③:放空     ④:排污口

3仪器仪表的校验;

4气源的确认(包括压力、流量和露点);

5通讯设备的调试。

6 管线两端收发球区域的安全隔离

1)公用工程条件

无油氮气(或无油干燥的压缩空气)流量:1500~3000m3/h;

最大压力:1.0MPa;

露点:-70℃;

温度:常温

2)施工前准备工作

根据管线的管径及管线清洗要求,选用的PIG收缩率约为管线直径的7~15%,管道内径为254mm,此次选用PIG的规格及数量如下:

序号

名称

直径

数量

1

高密度泡沫PIG

DN273

8个

2

高密度泡沫PIG

DN290

8个

3

低密度泡沫PIG

DN273

20个

4

低密度泡沫PIG

DN290

20个

其中高密度PIG用来作为除水干燥使用,低密度泡沫PIG用来进行管线脱脂。

1.   2施工过程

此次施工过程分为除水干燥、两球夹液法脱脂、单个球蘸取脱脂液擦拭3步。

A)管线除水干燥。

首先发射一个探测PIG,使用DN273的高密度泡沫POG作为探测PIG,该探测PIG的目的主要是确定管线内的干净程度,确保后续发射的PIG在管线中能正常行进。探测PIG带有跟踪仪,确保该PIG在管线中被堵后能够正确的定位并取出。为了保证泡沫PIG在通过管线弯头时不会被掰裂,PIG的行进速度不能过快,在发射时要严格监测推动气源的压力。

发射时的起始气源压力为0.1MPa,由于管线试压过程中的水未完全排出,该探测PIG在最大压力为0.6MPa的起源推动下运行了4小时才到达收球端,并有约20m3水排出管线,水中含有少量的泥沙及焊渣的杂质,PIG取出后破碎较为严重。又连续发完3个DN273的高密度PIG后,管内才无明水排出,PIG运行时间及发射端压力读数如下表:

序号

PIG型号

发压力读数射端

运行时间(小时)

备注

1

DN273高密度泡沫PIG

0.1~0.6MPa

4

有明水

2

DN273高密度泡沫PIG

0.1~0.4MPa

1.5

有明水

3

DN273高密度泡沫PIG

0.1~0.4MPa

1

有明水

4

DN273高密度泡沫PIG

0.1~0.4MPa

1

有明水

5

DN273高密度泡沫PIG

0.1~0.4MPa

0.8

无明水,有水汽

6

DN273高密度泡沫PIG

0.1~0.4MPa

0.8

无明水,有水汽

DN273高密度泡沫PIG发射完毕后,继续发射DN290高密度泡沫PIG对管线进一步进行干燥,发射数据如下:

序号

PIG型号

发压力读数射端

运行时间(小时)

备注

1

DN290高密度泡沫PIG

0.1~0.4MPa

0.6

无明水,有水汽

2

DN290高密度泡沫PIG

0.1~0.4MPa

0.6

无水汽

3

DN290高密度泡沫PIG

0.1~0.4MPa

0.4

露点17℃

4

DN290高密度泡沫PIG

0.1~0.4MPa

0.4

露点-5℃

5

DN290高密度泡沫PIG

0.1~0.4MPa

0.4

露点-11℃

6

DN290高密度泡沫PIG

0.1~0.4MPa

0.4

露点-25℃

露点达到露点-25℃后,我方认为可以进行两球夹液法进行管线脱脂工作。

B)两球夹液法脱脂

首先将第一个低密度PIG放进收球筒内1m内,再将第二个低密度PIG放进收球筒内,如下图所示: 

从收球筒顶部排空位置加入脱脂剂141B,加入141B时要确保两个PIG之间没有气阻存在,缓慢打开氮气阀门,加压至PIG开始行走。在加压过程中要控制PIG的行进速度,保证PIG在管线行进的过程中不被损坏。

第一对PIG发射后大约1.5个小时到达收球端,脱脂液剩余约12L。PIG较为完整,没有明显损坏。在整个过程中的PIG发射数据如下:

序号

PIG型号

发压力读数射端

运行时间

141B用量

141B余量

1

DN273低密度泡沫PIG

0.1~0.2MPa

1.5小时

20L

12L

2

DN273低密度泡沫PIG

0.1~0.2MPa

1.5小时

20L

10L

3

DN273低密度泡沫PIG

0.1~0.2MPa

1.5小时

20L

11L

4

DN273低密度泡沫PIG

0.1~0.2MPa

1.5小时

20L

12L

5

DN273低密度泡沫PIG

0.1~0.2MPa

1.5小时

20L

10L

6

DN273低密度泡沫PIG

0.1~0.2MPa

1.5小时

20L

10L

第一、二、三对脱脂PIG,使用黑光灯检测,PIG表面无明显油脂荧光,第四、五、六对PIG无油脂荧光。

为进一步保证效果再次发射6对DN290低密度泡沫PIG来进行脱脂

序号

PIG型号

发压力读数射端

运行时间

141B用量

141B余量

1

DN290低密度泡沫PIG

0.1~0.2MPa

1.5小时

20L

10L

2

DN290低密度泡沫PIG

0.1~0.2MPa

1.5小时

20L

9L

3

DN290低密度泡沫PIG

0.1~0.2MPa

1.5小时

20L

12L

4

DN290低密度泡沫PIG

0.1~0.2MPa

1.5小时

20L

10L

5

DN290低密度泡沫PIG

0.1~0.2MPa

1.5小时

20L

10L

6

DN290低密度泡沫PIG

0.1~0.2MPa

1.5小时

20L

10L

每对PIG经过黑光灯检测均无油脂荧光。

C)单个球蘸取脱脂液擦拭

为了进一步确保管线的脱脂效果,使用单个PIG在141B中浸泡后,进行管线擦拭,反复4次,每个PIG经过黑光灯检测均无油脂荧光。脱脂步骤结束。

1.   3  脱脂验收

使用干净的DN290低密度泡沫PIG进行管线擦拭,并使用黑光灯检测擦拭PIG及氧气管线两端2米范围内壁表面,均无油脂荧光,脱脂合格。

6、与化学清洗脱脂比较

     清洗方法

内容

化学清洗脱脂

PIG两球夹液法脱脂

施工周期

15天左右

5~7天

施工工作量

临时管线安装工作量大

安装收发球筒及临时气源连接管线

废液量

540~720m3

141B挥发残余为0.05%,无废液

施工人员

20人

6~8人

 

7、总结

1)PIG两球夹液法脱脂与其他脱脂方法相比具有成本低,对环境危害小,操作简便快速等优点,对于清洗长输管线具有极佳的经济效益。

2)PIG两球夹液法脱脂对于管线较为复杂,变径较多的管道系统则无法应用,有一定的局限性。

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关键词:管道pig清洗,清管器,氧气管道脱脂

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