/燃氣管道氮氣置換施工工法江蘇天力建設有限公司前言燃氣管道安裝完成以后，應進行強度試驗、嚴密性試驗、清管和干燥。對于沒有立刻投入運行的管道，為防止外界濕氣重新進入管道，以保證管道處于良好的待用狀態，應在管道內注入氮氣，即用高純度的氮氣將管道內的空氣置換掉，并且要求管道內的氮氣壓力為微正壓。氮氣是一種無色無味氣體，常溫下無化學活性，不會和其它物質化合。燃氣管道在投運前用氮氣置換空氣，主要基于兩個因素：1）干脆用自然氣置換空氣緊急性較大；2）管道內充溢氮氣，則管道不易氧化，即起到了愛惜管道的作用。我公司依據多年來多項工程的氮氣置換施工工藝，制訂本施工工法。工法特點2.1確定氮氣→清管球→空氣的置換工藝。2.2確定氮氣置換的工藝參數。（需用氮氣總量；注入氮氣的溫度、壓力；氮氣置換的速度；）2.3確定氮氣置換的合格指標。2.4置換效果好。2.5可操作性強。2.6平安，無環境影響。適用范圍本工法適用于需用氮氣置換的各類壓力管道（GA類、GB類、GC類）和各種材質的管道（金屬類、非金屬類）。置換原理利用帶有壓力的氮氣推動海綿清管球，海綿清管球再推動管內空氣，海綿清管球抵至被置換管道的末端，即置換基本完成。施工工藝流程及操作要點5.1氮氣置換工藝流程圖1氮氣置換工藝流程圖氮氣置換可以有兩種方式：1）氣推氣；2）氣推球，球推氣。我們認為，對于新建較長距離、具有收、發球裝置、經過清管和干燥的燃氣管道，適合接受其次種置換方式，即氣推球，球推氣。其優點是高效、直觀、節能，缺點是需用氮氣壓力較大。5.2氮氣置換的工藝參數注入氮氣的溫度、壓力注入氮氣的溫度注入氮氣的溫度不宜過低。過低的溫度一方面會影響管材的低溫強度（低溫脆性），另一方面易使閥門等設備的密封產生泄漏。因此，進入管道的氮氣溫度不得低于5℃，宜限制在5～20℃。注入氮氣的壓力兼顧推動海綿清管球和管道內應保持微正壓，該壓力值取0.15～0.2MPa（表壓）。需用氮氣總量：1）氮氣的比容（μ）依據克拉伯龍方程式：PM=ρRT即ρ=PM/RT式中：ρ表示密度P表示壓強P=0.15MPaM表示分子量，氮氣的分子量為28.0134R氣體常數=8.314帕·米3/摩爾·kT表示確定溫度=273.15+5=278.15k通常以充氮后的表壓0.15MPa（溫度以5℃）來計算，則此時的氮氣密度為：ρN2=PM/RT=150000×28.0134÷（8.314×278.15）=1.817kg/m3考慮到置換過程的氣體混合、排放、體積誤差等因素，取損耗系數為1.3，則有：1000kg÷（1.817×1.3）kg/m3≈400即：在此工況下的氮氣比容μ=400m2）需用液氮總量Q=V/μ式中：V為被置換管道的總容積；Q為液氮的噸位。例：靖江新建燃氣管道，DN400，L：25km，置換需用氮氣量計算：Q=V/μ=0.22×3.14×25000÷400=7.85（噸液氮）≈8（噸液氮）氮氣置換的速度及限制方法置換速度不宜太快，太快則易導致液氮未完全汽化而使得氮氣的溫度過低，（嚴峻時可使汽化器至輸氮連接管道全部結霜。）通常以汽化器的1/2散熱盤管有結霜層為宜。置換速度同時應和汽化器的功率匹配。一般以1.2～1.5噸液氮/小時為宜。其限制方法：調整V1開度以限制液氮汽化速度，調整V2開度以限制置換速度。氮氣置換的合格指標合格指標：末端排放口含氧量≤2%；檢測儀器：便攜式含氧量測試儀（應在鑒定合格有效期內）；檢測頻次和判別：連續3次、每次間隔5分鐘，均低于2%為合格。管內壓力：為保證微正壓，取P（N2）=0.15MPa5.3操作過程和操作要點（本節需補照片）編制置換施工方案，報請業主和監理審批；按圖1接好置換管道和儀表，將海綿清管球放入發球裝置，被置換管道上的閥門均置于開啟狀態，檢查無誤；檢查液氮槽車狀況；打開槽車泄放閥和閥門V1，視察汽化器的狀況，用點溫計測量汽化器出口及V2兩端的溫度大于5℃；圖紅外線點溫儀檢測溫度打開閥門V2，起先注氮，視察發球裝置溫度計T1，不得小于5℃，以V1和V2的開度調整之；圖向管道內注入氮氣全線巡檢；待到預料置換時間，視察P1和P2具有壓力，打開末端收球裝置的排放口閥門V3，用便攜式含氧量測試儀檢測，直至達標：連續3次、每次間隔5min,含氧量≤2%；保證管內壓力為微正壓：P1、P2為0.15MPa；圖末端氣體含氧量測定關閉收球裝置前主閥門，從收球裝置中取出海綿清管球；清場，拆除置換設施；做好置換記錄；5.4勞動力組織工種人數工作內容作業班組長1現場管理平安員1現場平安質檢員1檢測溫度、壓力、含氧量。幫助工2現場操作、巡檢材料和設備名稱規格型號單位數量備注汽化器臺1液氮汽化槽車(液氮)10T輛1泡沫清管器個2過盈量為鋼管內徑的3～5%鋼管D89米50軟管D50米30便攜式含氧量測試儀個1點溫計個1壓力表Y-150（0-1.0）Mpa個2溫度表個2閥門套10質量限制7.1執行規范和標準1）《輸氣管道工程設計規范》GB50251—20032）《油氣長輸管道工程施工及驗收規范》GB50369—20063）《城鎮燃氣設施運行、維護和搶修平安技術規程》CJJ51—20067.2置換前管道應進行干燥工序，而且達到干燥的質量標準；7.3置換中必需限制注入的氮氣溫度不能小于5℃7.4置換后必需保證合格指標：含氧量不能大于2%；平安措施8.1由于本工序的施工工況相對較平穩，壓力較低（P=0.15MPa），介質氮氣為無毒無害，唯一需當心的是液氮至汽化器的管路為低溫狀態，嚴禁人體皮膚干脆和其接觸，以防凍傷；8.2《液氮槽車—汽化器—氮氣注入管路—發球裝置》作為警戒區，非作業人員不得進入；8.3置換期間加強全線巡檢，如有意外狀況剛好報告；環保措施9.1盡量削減氮氣和空氣的混合；9.2限制排放和檢測的時間，以削減排放量；效益分析10.1社會效益：管道氮氣置換有效地保證了管道在自然氣置換投運過程中的牢靠性和平安性；10.2經濟效益：本工法接受的“氣推球，球推氣”工藝比“氣推氣”工藝，很明顯削減了氮氣和空氣的混合區間，也就是削減了氮氣的消耗量。雖然無法計算出具體的差值，但是可以確定是少用氮氣，既削減了施工成本，也為節能減排做出了貢