浅谈管网类项目冲洗钝化施工方案Word格式文档下载.docx

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2.1程序文件的制定和报批·

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2.2清洗施工区的准备·

2.3人员和材料的准备·

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2.4设备的连接·

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3冲洗过程中的管理·

103.1供水量和泵油料的监控·

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3.2开放式水箱的清理·

3.3化学药剂冲洗的流程及水质监测·

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3.4过滤器撬块的清理·

3.5管线的放空及排污·

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4结论·

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参考文献·

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摘要

管道在制造、储运及安装过程中会形成铁锈、焊渣以及尘土、砂子、保温材料等杂质，这些杂质如果不及时从管道内清除，就会在管线运营过程中随介质的流动而不断地对管道内壁发生碰撞、滑擦，进而破坏管道内防腐而导致内部腐蚀的出现；

同时管线内各种杂质经过长时间的累积会严重影响管道内介质的质量和运输效率，因此必须对新建的管道进行有效的清洗，在最大限度的清除杂质的同时，使管道内表面形成一层致密的化学钝化膜，从而可以有效的防止污垢的再次产生，使设备不受腐蚀或者其他化学作用破坏，最终有助于延长设备的安全使用寿命。

目前管道清理的方式主要可分为两类：

一是化学药剂清洗，二是物理清洗。

其中物理冲洗主要包括：

（1）高压空气吹扫；

（2）高压水射流清洗；

（3）清管球清洗。

不同的方法有不同的优缺点。

本文主要结合在沙特冷水管网项目冲洗钝化施工过程中的实际经验，浅析管线高压水冲洗、化学药剂冲洗及钝化处理的实际应用情况，从而有助于提高今后管网类项目在冲洗钝化施工方案上的选择性，以便以最优化的方式完成项目的冲洗工作。

关键词：

铁锈、杂质、清洗、吹扫、市政和工艺管网

1前言

1.1选题意义

对城镇供水管道进行清洗是一项十分必要的工作，它不仅可以提高管道的输送效率，降低能耗，而且可清除管道污垢，解除二次污染，提高水质质量，保障人民身心健康。

而要保证管线内部得以有效的清洗并达到业主的要求，施工方就必须结合项目的实际情况和各种清洗方案的适应性及优缺点，选择最佳的冲洗方法，并制定有效地施工方案。

沙特冷水管网项目为双管同沟敷设的市政管网类项目，位于沙特阿美公司行政区内部，建成后将用于为该区域内的建筑物供冷。

管道直径从10”到30”不等,全长15KM线路上有多达400处的拐点且分支众多，同时分布着几十个大小阀室。

大阀室内三通、大小头和蝶阀的使用，导致无法采用通球的方式进行管线的清扫。

冷水项目按照合同要求进行了以下三个阶段的冲洗:

（1）使用饮用水进行预冲洗;

（2）化学药剂冲洗；

（3）使用钝化药品进行钝化处理，整个冲洗过程中管线内水流速必须大于1.5m/s，最终要求水质达到饮用水标准。

由于缺乏对如此高要求的大型市政管网类项目进行冲洗钝化施工的经验，导致项目部对该工作从投标报价到整个施工过程都缺乏准确性和及时有效的组织安排。

为了使类似项目在今后冲洗钝化工作中最大程度的减少因管理失误而造成的损失，本文结合沙特冷水管网项目在冲洗钝化过程中的现场实际操作情况，并总结全过程的成功经验，从而为高效的完成该项工作提供一定的技术和理论依据。

1.2管线内部清理施工方法现状

一、化学清洗

化学清洗是采用化学药剂和一定的工艺手段对工业设备、管道容器等进行除油、除锈除垢、除焦碳等清洗过程。

主要有油田注水管网的化学清洗、精馏塔除焦炭清洗、长输管线油改气化学清洗、工业管道使用前清洗等多种化学管道清洗。

清洗前要针对不同的设备选择清洗剂，高压清洗管道时要制定相应的技术施工方案，安全施工，达到最好的清洗效果。

该技术具有灵活性强，对管道形状无要求，速度快，清洗彻底等特点。

二、物理清洗

1.高压水流清洗管道属于物理清洗。

高压水流清洗是利用经设备增压系统加压的水由喷头射出形成高速水射流，这种水射流有很高的冲击和刨削能力，可将管壁上的结垢、金属氧化物和其他附着物清除，清洗质量很好。

高压水流清洗技术有如下优点：

应用范围广，不但可以对管道进行清洗，还可以用于工业设备（如换热器、锅炉、塔、储罐等）的清洗;

对管道设备无腐蚀，不污染环境，产生的污水易于处理。

2.PIG物理管道清洗：

PIG管道清洗系统主要由PIG、PIG发射器、PIG接收器、相关的检测系统、动力源及推动介质组成。

通过发射器将PIG送入管道内利用流动的介质推动PIG及佩带的刮具设施清除管道中的垢质。

在运行过程中通过PIG间隙产生双隙射流和刮具同时对管道进行机械刮消从而达到除垢的目的。

PIG清洗只需要一个入口和一个出口，施工简便，无论90°

弯道、蛇形管都可以顺利通过，并且工作时间短，可不停产清洗;

适用于各种工业和生活用水、污水管线、城市煤气管道、工厂用各种工艺管道、油田输油与输气管线等。

2.管线的清洗前准备工作

管线的冲洗工作通常一旦开始，需要保持设备和人员不间断施工直到冲洗完成，因而保证冲洗所需材料的足量供应，以及合理的设备及人员的调配显得尤其重要；

同时管道冲洗通常是在高压情况下进行，其危险性要求所有参与人员在开始之前进行必要的技术交底和安全教育，确保其熟悉其所承担工作的风险和性质。

下面结合双管同沟敷设的冷水管网项目（如图1）的前期准备工作情况，对冲洗施工准备阶段注意事项进行简单总结：

图1.冷水管网项目总平面图

2.1程序文件的制定和报批：

由于冲洗工作不但存在高压和化学药剂使用等安全风险，而且通常情况下每道工序造价很高（要求使用饮用水进行冲洗），因而应保证各项工序依据规范进行，杜绝一切不必要的返工现象，这就要求施工方在开始之前制定详细合理的施工程序文件和质检报验文件，要明确划分各项工作的施工流程、合格标准，并制定与业主方、化学药剂供应方及水质检验方的责任矩阵，严格遵守各种化学药剂的添加剂量、时间、顺序等重要参数。

另外管网类项目由于线路复杂，冲洗工作需要分成多个冲洗包进行，这就涉及到冲洗设备区的选择及设备的倒运，因而需要在方案中确定最优化的分段冲洗方案和设备安置倒运计划，最后将程序文件报送业主批准。

沙特冷水管线的冲洗程序文件经过4个月的各参与方的协商讨论才最终得以批准，耗费了大量时间和精力，因而为了避免因该施工方案的编制报批耽误项目的施工进度，项目部应尽可能早的安排专人进行现场的勘察，并依据现场地理及设施情况编制方案并及早报批。

2.2清洗施工区的准备：

清洗施工区主要分为以下几个区域（如下图2为冷水管线现场布局图）：

（1）主要设备连接区域，

（2）材料堆放区，主要分为油料区、储水区、管件等备料区；

（3）休息区；

（4）施工便道区；

（5）临时集污区。

图2冷水管网项目冲洗区布局图

清洗设备的数量及规格参数需要按照合同中规定的冲洗技术参数来制定，如冲洗过程中管线内水流速、压力等，从而可以大致的确定所需的场地尺寸。

由于大功率泵在工作时会产生大量的震动，因而要求对该区域进行必要的平整和压实；

另外在冷水项目整个不间断冲洗过程中发现，离心泵等主要设备经常出现故障，所以需要外运至厂家维修或更换，这就要求施工便道要保持通畅，并方便吊车等大型起重设备的进出；

同时清洗过程中会使用到大量水，尽量选择离水源地近的地带安放设备；

清洗过程中会不时有大量废水排出，因而清洗设备区应选择在离地下污水管线较近的地方，方便及时的排放冲洗废水。

2.3人员和材料的准备：

2.3.1材料方面：

由于冲洗工作一旦开始，就要尽量避免停工现象的出现，因为即使短暂的停工，也会造成管线内杂质的沉淀，甚至可能导致管线内部生锈等腐蚀现象的出现，因而必须保证全过程所需材料储备充足。

主要的材料供应包括：

①水的供应：

冷水项目需要7800m³

水来充满整个管线，由于整个管网分为三段进行冲洗，加上冲洗过程中需要经常排放污水，因而最终完成冲洗的实际用水量约为50000m³

。

如此巨大的用水量就要求在现场安置较大的储水罐（冷水冲洗设备区正好存在一个16000m³

储水罐），并通过容量32m³

的水罐车不间断向罐内加水，时刻保持水罐满水状态；

②化学药剂的储备：

化学药剂的初步供应量需要根据整个管线的冲水量以及药剂本身的添加剂量要求来计算（通常规定为：

每m³

水中添加药剂的公斤数），由于冲洗过程中需要不定时的排放污水导致实际药剂使用量比该数据要大10%左右；

③油料的供应：

冷水项目使用的3台流量1200m³

/h的大型离心泵每台全负荷运转时，额定消耗柴油量为120L/h/台，因而每天的柴油消耗总量为8.64m³

，为了保证油料供应，现场安放一台6m³

的油罐车待命。

另外每台泵的油箱容量约为1m³

，因而每隔8小时需要检查油料余量以便及时加油，避免设备停转；

④备件及机具的准备：

冲洗设备运转后，整个冲洗管线存在一定程度的震动，因而要对架空的冲洗管线使用脚手架等牢固固定。

冷水冲洗前期，由于固定力度不足导致法兰间多次出现漏水现象，从而导致停工更换垫片。

另外各种用于冲洗的临时阀门、管件以及过滤袋等备件应准备充足。

2.3.2设备方面：

在冷水管线2个多月连续冲洗过程中，3台流量1200m³

/h的大型离心泵在工作过程中都出现过故障，得益于1台同型号的离心泵处于待命状态，才保证了整个过程没有因泵的问题停工。

为了方便泵及管件的更换，现场需有吊车等起重设备随时待命。

同时还应准备一台空气压缩机，用于计量加药泵的加药。

2.4设备的连接：

在管线水压试验全部结束后，便可着手在平整压实过的场地内进行冲洗设备的连接。

如图3冷水项目冲洗设备工艺流程图。

设备连接应尽量从管线接入点开始连起，连接前先将接入点出管线内水排净，然后用预制的汇管分别与冷水两条管线相连，汇管上应开有足够数量的外接管端，方便与后续多个过滤器及泵的连接。

冷水项目供、回水汇管有分别5个外接管端，其中回水汇管上的四个端口分别与四个过滤器撬块相连，另一个与开放式过滤水箱相连，以便于清理出管线中较大的杂物，以避免大型杂物进入过滤器撬块而造成破坏。

为了防止水的回流并起到紧急关断的作用，回水汇管上每个接管端口应先连接阀门（蝶阀因可以迅速开关，因而可为首选），为了便于调整高差，采用橡胶软管与汇管出口端阀门连接，然后分别连接过滤器撬块和开放式过滤网水箱（如图4），连接完必要的阀门及管件后，再与离心泵的进水端相连。

离心泵的出水口应连接有止回阀，防止回水对泵体造成破坏；

同时连接流量计，方便对出口管线内部水流量和流速进行监控；

最后与进水汇管的4个出口端进行连接，最终完成整个冲洗线路的连接。

另外需要考虑的是冲洗区供水管线的连接，这应当充分的利用现场的资源来制定适合的方案。

冷水项目主要通过一个已有储水罐向开放水箱内加水，然后通过离心泵泵将开放水箱中的饮用水注入管线，因而从储水罐到开放水箱间连接了一条12”输水管线，同时在管线的进口段设置闸阀，以控制水的供给量。

由于冲洗过程中离心泵等设备产生的震动较大，因而设备连接完毕后要对其底部支撑牢固程度进行检查，必要时采用脚手架进行有效的固定。

同时在启动泵之前，最好对所有的法兰连接进行紧固性检查，防止法兰连接处出现渗水的情况。

图3冷水项目冲洗设备工艺流程图

图4过滤器撬块及开放式水箱

3.冲洗过程中的管理：

冲洗设备连接检查没问题后，应先向开放水箱中加满水，然后启动与其相连接的泵1以最小的水流速试运行，开始水循环。

在泵1正常循环几小时后，再逐步开启泵2和泵3，并逐步加大泵的流量，直至流量计读数达到程序文件中规定的各分段的最小流速，管线的水冲洗正式开始。

冲洗过程中的管理工作主要包括以下几方面：

3.1供水量和泵油料的监控：

由于管线内存在空气以及泵的供水速率的偏差，导致开放式水箱中的水位线很难保持稳定，而一旦水箱内缺水，泵就会因缺水而空转，进而导致对泵体的损害，因而应有专人负责在在开放水箱顶部定期巡视，监控水位的变化；

泵的油料需要每隔6个小时检查一次，及时加油保证所有泵24小时运转。

3.2开放式水箱的清理：

开放式水箱的清理主要发生在水冲洗阶段，在泵1运转过程中，应该视水箱中过滤网的杂质情况进行清理（过滤网为50mcro的钢丝网），保证所有的大颗粒杂质都留在水箱中，避免其进入过滤器撬块。

过滤网在初期可能出现破损的情况，因而现场应准备几扇备用的过滤网，同时安排人员及时对破损的过滤网进行更换，更换过滤网需要起重设备的配合。

3.3化学药剂冲洗的流程及水质监测：

冷水项目在水冲洗循环达到程序文件的要求的时间节点后，便进入药剂冲洗阶段，本项目共加入四种药剂：

①除锈剂Hydrex-5811，循环48小时后检测，直至达到要求的PH值、铁离子含量值以及悬浮物含量；

②达到参数要求后加入钝化剂Hydrex-5914，用于在管道内部形成钝化膜，循环48小时后检测，直至达到要求的PH值、铁离子含量以及悬浮物含量；

③水质符合要求后加入钝化强化剂Hydrex-3912，持续循环直至达到要求的饮用水标准离子含量：

铁离子＜1ppm、悬浮物＜5ppm；

④钝化完成后加入消毒杀菌剂Hydrex-2510S，循环24小时候完成整个冲洗工作。

由于清洗过程中不可避免的发生药剂的损耗，因而药剂的加入量通常需要比程序文件计算量稍大。

同时为了尽可能的缩短各加药节点的时间，可以适当增加水质化验的第三方的现场检测次数，水质结果一旦达到各节点的参数要求，立刻报批业主签字并转入下一冲洗阶段。

水样需要从线路上最低点的排污口处获取，尽量多取点且所取点要能覆盖冲洗段的所有线路。

水质结果一般可以在水样提交第三方后半小时内获得。

3.4过滤器撬块的清理：

由于冷水项目最终要达到饮用水的标准，因而选用过滤效果好的、最小可过滤1mco杂质的过滤袋式过滤器，如图5所示。

由于过滤袋使用量较大且价格较高，为了避免浪费，冷水项目只在加入除锈剂Hydrex-5811且水质到达加钝

图5：

袋式过滤器撬块

化剂Hydrex-5914时，才开始在过滤器撬块中安放过滤袋，因为此时在经过一定时间的运行后水中大颗粒杂质含量已经较低，不会造成过滤袋的破损。

同时操作中发现用过的过滤袋可以经过清洗后而被二次使用，从而在很大程度上减少了过滤袋使用的数量。

项目中使用了四种规格的过滤袋，包括50mcro、25mcro、10mcro和1mcro，每个过滤器撬块中可以安放8个过滤袋。

过滤袋的更换需要根据过滤器撬块上的压力表以及相连接的离心泵的流量来确定，一般在压力及水流量分别降到25%左右时，开始逐个隔离过滤器撬块并更换过滤袋。

用过的过滤袋内侧会有大量的污泥、焊渣，清洗较为麻烦，且前期袋子更换频率较高，所以需要安排3人及高压水枪配合。

随着水质的逐渐变好，更换袋子的频率由十几分钟到十几小时逐渐延长，根据经验，一般当一种规格的袋子可以持续运行24小时且水流量变化不大时，可以考虑更换下一种更小尺寸的过滤袋。

3.5管线的放空及排污：

管线的冲洗过程中在管线的最高点处通常会聚集越来越多的气体，这不但会导致水流动过程中产生振动，而且会使该部分管线长时间与空气接触而产色锈蚀，从而不容易达到有效的冲洗效果。

为避免管线内大量气体的聚集，冷水管网项目在管线的每个最高点安置了自动放空阀，其形式如下图6所示，全线路的15处放空阀室分布在主管线的15个高点处，保证了进入管线的空气得以全部排空。

由于为自动放空阀，所以不必安排专人看守。

但是由于自动放空阀的进出气速率很低，如果需要对已充满水的管线进行完全排空操作时，为了避免管线内部形成真空状态，需要将自动放空阀卸除，以增加管线内部的进气速率。

同时在管线的最低点通常会有较大颗粒杂质的沉积，从而造成冲洗迟迟达不到应有的效果，另外在冲洗过程中为了达到随时排出污水及杂质的目的，就需要在管网的最低点处设置排污阀室，冷水项目的自动排污阀室工艺图如图7所示，当四寸的球阀处于开放状态时，可以将2寸半的管子插入内部方便对管线底部杂质的吸除清理。

由于排污阀室处于管线的最低点，因而管线内部的压力可以将内部脏水压出管线，所以在只需要排出污水的情况下，仅需要在四寸阀门的出口端接上水龙带，并连接到最近的排污水点。

图6自动放空阀工艺图

图7排污阀室工艺图

4结论

（1）本文主要是针对管线路由较为复杂的管网类和站内工艺管道项目的冲洗及钝化施工，结合沙特冷水管网项目的在冲洗钝化施工中的经验，对冲洗要求较高的工艺管网类项目提供一定的技术支持；

（2）本文阐述了国内管线内部清理施工方法的现状，主要分为化学清洗和物理清洗两大类。

其中化学清理主要是使用化学药剂使管线内部产生一层钝化膜，以起到防止锈蚀保护管线的目的；

物理清洗常用的方法主要包括高压水流清洗和PIG物理管道清洗两种。

冲洗方法的选择需要考虑工程项目的实际情况，以便以最少的资源最大程度上完成项目的冲洗施工。

（3）在沙特冷水管网项目的冲洗施工过程中，由于缺乏对较为复杂的、要求较高的管网类项目冲洗钝化施工方面的经验，导致在施工过程中出现了不必要的失误和重复施工，本文通过对一些可避免的失误操作进行了简单的总结，以便为后续类似项目的冲洗钝化工作提供理论依据；

（4）结合冷水项目化学冲洗过程中四种化学药剂的使用，展示了各种化学药剂的化学作用及添加顺序，明确了各种化学药剂在实际操作中的添加时机的掌握。

在最佳时间段内添加正确的化学药剂，可以使化学药剂在最大程度上发挥应有作用的同时，极大的缩短不必要的冲洗时间，从而得到最佳的冲洗水质结果；

（5）要保证冲洗工作的高效性及有效性，需要在管线的最高点和最低点，分别设置一定数量的放空和排污阀室，以保证管线内部气体、污水和沉淀的杂质等得以有效的排出的同时，防止管线局部因气体的存在而产生的二次腐蚀，加快冲洗进度。

参考文献

1.GB50369-2006油气长输管道工程施工及验收规范,中国计划出版社，2006

2.GB50235-97化工金属管道工程施工及验收规范,中华人民共和国建设部，1997

3.API1104Weldingofpipelinesandrelatedfacilities，AmericanPetroleumInstitute，2005.11

4.API_SPEC_5L_（42ed_2000_168p）_Specification_for_Line_Pipe，AmericanPetroleumInstitute，2000.7.1

5.ASMEB31.4-2006PipelineTransportationSystemsforLiquidHydrocarbonsandOtherLiquids