克拉2中央氣田在國內首次大面積采用Cr22雙相不銹鋼管，針對在管線施工中發現焊縫及熱影響區有部分氧化現象，必須對此進行處理，為此我們對Cr22鋼管焊接后整體酸洗鈍化技術進行了攻關研究，我們從工程實際出發研究管道內部清理、酸洗液的配比、酸洗液的注入、酸洗液的回收、酸洗后管道干燥、酸洗后的質量檢查以及安全環保等進行了系統的研究，并制定了詳細的實施方案，以保證管線投產后能順利運行。

    工程概況

    克拉2中央氣田地面建設集輸管網工程是克拉2中央氣田地面建設工程一個組成部分，其管線采用的是UNS S32205雙相不銹鋼的材質。在管線進行焊接的過程中，由于條件的限制，管線焊縫處及熱影響區有部分氧化，出現一些發藍的現象，因此使得管線防腐的性能有所下降。為了提高管線的耐腐蝕的能力，特別是焊縫及熱影響區的防腐蝕能力，對其氧化的部位必須進行嚴格的處理。

    管線布置是按照東西兩個方向布置的，并且各井口的管線以支線的形式匯聚到干線上，這樣管線進行酸洗時的難度比較大。同時現場地形有一定的起伏，最大的高差能有15-20 米左右。

    總體施工技術方案

    根據瑞典AVESTA WELDING AB 提供、中國石油天然氣集團公司管材研究所翻譯的焊接手冊我們制定如下酸洗鈍化方案：

    首先進行內焊縫的機械清理，將焊接產生的內表面的氧化雜物及粗糙的表面進行處理；然后，進行酸洗鈍化處理。酸洗方法選用分段式管內浸泡通球循環法進行酸洗鈍化。

    用管道內焊口除銹機進行清理

    管道內焊口除銹機主要用于管道內焊口處表面處理。施工時，將除銹機放入管道內，啟動行走電機，爬行至最遠的焊縫處，利用CCD 定好焊縫位置后關閉行走電機，除銹鋼絲刷開始工作，啟動除銹系統的同時打開除塵系統，可吸收除銹時產生的塵埃，較大顆粒的塵埃吸收不起來時，可在除銹完成時，利用除塵系統的強力吹掃功能，將除下來的塵埃吹掃至焊縫較遠處；關閉除銹系統和除塵系統，用CCD檢查環向焊縫，修復缺陷直至達到質量要求后，啟動行走電機，除銹機后退至下一焊縫處繼續作業。

    該除銹機能連續作業300米，因此可連續焊完幾根鋼管后再進行管線內表面氧化物及雜物的機械清理。除銹機形式如下圖1 所示：

    圖1 管道內焊口清理機

    通球酸洗法（見圖2）

      1 進水管 2 清水推的清管器 3 酸洗液進口管道 4 發射裝置 5 發射裝置處通球閥6 酸洗液推的清管器或涂敷器 7 被酸洗的管道 8 清水推的清管器 9 排泄閥1 進水管 2 清水推的清管器 3 酸洗液進口管道 4 發射裝置 5 發射裝置處通球閥6 酸洗液推的清管器或涂敷器 7 被酸洗的管道 8 清水推的清管器 9 排泄閥

圖2 通球酸洗法示意圖

    對于東、西集氣干線及KL205 井支線，可采用此方法進行酸洗。用連接法蘭將發射裝置、接收裝置和待酸洗管道連接起來，在4 個皮碗式清管器與內涂敷器中間用SS1000 型壓裂車注入酸洗液，形成300 米長度的液柱，并在酸液柱前端加一段50 米長的水柱做密封段。待此液柱位置達到酸洗的時間后，用SS1000 型壓裂車進行注水作為推動力，將此段的酸液推到下段300 米段，停下待達到酸洗時間后，注入清水再進行下一段的酸洗。以此類推，直至把管線酸洗完。在接收裝置處將余下的酸液用運酸車運走。并用罐車把后續的清洗用的廢水通過接收裝置拉走，進行中和處理后在指定地點進行排放。再第二次大量的清水注入， 進行管線的二次清洗，以保證管線無殘余酸液。

    此方案的優點是既可節省大量酸洗液，同時又能保證管道頂部不出現漏洗而形成完整的鈍化膜，并能及時進行清洗。

    對于干線的三通到支線閥門處的管線采用噴淋酸洗法。

    由于距離較短，而且有閥門控制，可拆卸后使用噴淋的方法進行酸洗。

    井口工藝管線、發球裝置區、計量裝置部分的工藝管線采用噴淋和浸泡式酸洗相結合的方法進行酸洗。

    施工工藝及施工技術措施

    管內焊口機械清理工藝及技術措施

    1、管內焊口處的機械清理應在當天焊接完成時，焊口內部的機械清理也應該同時完成，最好是在焊口沒有冷卻時進行。

    2、進行機械清理時，應保證發電系統的正常運行，以確保清理設備的行走及鋼絲刷子的轉動。

    3、所用的機械清理設備應保證其行走及清理部分等與所清理的管壁接觸的設施必須是不銹鋼的，以避免普通碳鋼污染管壁。

    4、使用前必須校核光學定位系統，保證其準確性。

    5、機械清理后管線必須封閉好，避免二次污染。

    酸洗及技術措施

    1、在待酸洗管道的兩端安裝發射和接收裝置。

    2、清管：即用清管器、涂敷器在待酸洗管道中過1-2 遍，以清除管內雜物，保障下一步酸洗鈍化能順利進行。

    3、酸洗液的配比設置：

    酸洗液不得加入硫化物和氯化物，使氯離子含量嚴格控制在25ppm 以下。由于野外作業，不用電能，不加熱，利用常溫，為做到酸洗鈍化一步法，我們選用了HNO3+HF酸洗鈍化液。酸洗液的配比為HNO3 介質為20% 加HF 介質為2% 加緩蝕劑Lan-826 介質為0.25%。

    酸洗鈍化的配比量及時間要經過現場試驗后來確定。

    經初步計算300 米干線需要配制66.7 噸酸液。支線KL205 井管線300米管線需配制26.35 噸酸液。

    采用運酸車進行原始酸液的運輸，使用40m3 配酸罐進行配液。配好后的酸用20m3 立式酸罐進行儲存，并運到管線注酸的入口處。

    4、酸洗鈍化：

    將第一個清管器放在管道中，第二個涂敷器放在發射裝置入口處， 按50 米長度管道通過加料口用轉酸泵把水加到清管器與涂敷器之間，用清管器自帶的電子定位接收機確定其在管線中的位置。待水加到要求的長度后，再放入自帶電子定位接收機的清管球，進行酸液的加注，按300 米的管道長加注酸液。待酸洗液加到要求的長度后關閉進料閥門。

    5、加酸液的管段進行浸泡酸洗鈍化，當鈍化時間達到要求時間后啟動壓裂車，向管線里注水推動涂敷器、酸洗液柱和清管器均勻通過這段管道后進入下段管道。并在此段管停留足夠的酸洗鈍化時間后，再進水推動涂敷器進入下段酸洗段。以此類推，完成整段管線的清洗，在酸洗過程中，可用清管器通過指示器檢測運行情況，掌握運行速度及行走的位置。

    使用的清水含Cl- 必須小于25ppm（25×10-6）。

    6、清管器、涂敷器及酸洗液的接收：當清管器運行到達末端時，在接收裝置的排污口接收酸洗液，直到涂敷器通過排污口。酸液的接收用1 臺轉酸泵泵入3 臺立式20m3 酸罐進行接收儲存，并使用背罐車進行運輸。

    7、酸洗鈍化后管道的清洗：酸洗鈍化后應將殘余酸洗液清除干凈， 并再次采用清水進行沖洗。如檢驗合格后，進行下道吹掃干燥程序。如檢驗不合格仍繼續進行清洗，直至達到合格。

    8、清洗廢液經處理后可排放。

    采用加堿中和的辦法對廢液進行處理后直接排放到指定地點。

    支線與三通處的酸洗處理方法

    1、干線與支線連接處的三通

    通球酸洗法是在整條管線焊好后進行的，因此在管線三通處就存在酸洗液流串不易控制的問題，我們采用如下方案進行解決（ 見圖3）：

    如圖3 所示，在三通一端焊上臨時法蘭，裝上耐酸橡膠墊。在盲板端頭焊上一個排液閥。在管線進行整體酸洗之后，此接口作為檢查口進行酸洗效果的檢驗。

    1 待酸洗鋼管 2 三通 3 臨時法蘭4 法蘭盲板 5 排液閥 6 放液接管 7 緊固螺母

圖3 三通酸洗鈍化處理示意圖

    2、支線從三通處至閥井段的酸洗鈍化處理

    1 干線 2 軟體封擋 3 噴頭 4 閥井

圖4 三通至閥井20m管段酸洗鈍化示意圖

    Φ323.9mm 支線管線從三通至閥井約20 米，對該20 米管線采用以下方法進行處理，其余支線部分采用整體通球酸洗法進行酸洗鈍化。

    用耐酸噴涂機對從三通到閥井的20 米管線采用倒退噴涂法進行酸洗鈍化及清洗處理，如圖4 示：

    圖中，3 為耐酸噴涂機噴頭，2 為軟體封擋，2 與3 連為一體，它的作用是防止液體倒串至主干線，這樣可以一邊噴涂，一邊倒退，直至完成20m 的酸洗鈍化清洗。

    管線機械清理及酸洗鈍化的質量檢驗

    管線進行酸洗鈍化處理后的質量檢驗從以下二個方面來考慮：

    殘液檢查

    1、試紙檢驗

    用酚酞試紙檢查表面上殘液的沖凈程度，pH值中性為合格。

    2、藍點試驗

    酸洗鈍化處理質量，根據需要還可采用藍點試驗法來檢驗： 用1 克鐵氰化鉀K3[Fe（CN6）]+3 毫升（65%—85%） 硝酸HNO3+100 毫升水配制成溶液（ 宜現用現配）。然后用濾紙浸漬溶液后，貼附于待測表面或直接將溶液涂在待測表面，30 秒內觀察表面顯現藍點情況，有藍點為不合格。需注意的是該試驗需待酸洗鈍化表面基本干燥后進行，試驗后對試驗液也應沖洗干凈。

    鈍化膜質量檢查

    1、外觀檢驗酸洗鈍化表面應呈均勻的銀白色。不得有明顯的腐蝕痕跡，焊縫及熱影響區表面不得有氧化色，不得有顏色不均勻的斑痕。

    2、活動試件抽檢法在干線和支線的三通處加裝活動試件，管道酸洗完成后把活動試件取出，進行質量檢查，如達不到要求可重復酸洗程序，直至酸洗鈍化質量達到要求為止。

    管線酸洗后的干燥

    管線酸洗后用水沖洗干凈，之后必須進行干燥處理，以防止Cl-、Br-、F- 等鹵素離子對鈍化膜的破壞。

    方案：干空氣吹掃干燥法

    干空氣吹掃干燥法一般需空壓機和空氣干燥機配合應用。在吹掃過程中，還可以加發泡沫清管器來增大擾動，使水膜進一步攤開，能有效提高干燥速率，縮短干燥時間。

    干空氣吹掃干燥過程分為擦試除水、干空氣吹掃、密閉穩定觀察和驗收四個階段，其工藝流程見圖5。

    圖5 干燥工藝流程圖

    酸洗過程中的安全技術措施

    1、嚴格按照化學物品管理的要求，在清洗現場必須穿戴口罩和面罩，確保呼吸道不受到化學物品的傷害。

    2、嚴格勞動保護用品使用的管理，及時采取預防措施，特別是安全帽及面罩使用的管理。

    3、化學物品的搬運、儲存保管嚴格執行化學用品的管理規定；在搬運和使用的過程中，嚴格按照要求配戴勞動保護用品，嚴格執行清洗施工的操作規程。

    4、按照化學清洗的要求配備勞動用品，并保證其使用的功能及穩定性。

    5、施工人員在槽上投加藥劑時，應該在槽上安裝跳板和護欄，以防止跌入槽內。

    6、加強對現場化學用品保管的管理，對于儲存的化學用品要下鋪上蓋，并建立專門的庫房，保證其通風良好，必要時采取措施進行低溫保管。

    7、使用的設備、設施及連接用的管子必須進行密封試驗合格后才能進行清洗作業的施工。

    8、廢水處理嚴格按照要求進行處理，檢查時必須由業主方、監理方和施工方的HSE 監督員檢查合格后，方可按照指定的地點進行排放。

    9、在清洗操作時，要在操作的場所鋪墊隔離布，避免使化學物品滴落在場地上。

    10、按照HSE 例卷的要求，設置便所。

    克拉2 中央氣田Cr22 雙相不銹鋼高壓集氣管道酸洗技術方案，在新疆塔指組織的方案競標中，經與會專家論證獲得通過，實施后取得良好效果。

作者簡介

    樊三新，高級工程師，1983年畢業于吉林工業大學，在大慶油田工程建設有限公司工程設計研究院從事施工技術研究工作，發表過多篇論文。