石化低温液体储存保冷工程的质量控制关键因素探究

期刊: 建筑监督检测与造价 DOI: PDF下载

赵昕

阿乐斯节能环保工程(广州)有限公司,广东 广州 257000

摘要

石化工业里,乙烯,液化天然气(LNG)等低温液体的安全稳定储存对于生产,运输以及应用来说非常关键,保冷系统是低温储存的重要组成部分,它的工程质量直接影响到储罐的运行安全,能源消耗以及经济效益。本文试图全面探究石化低温液体储存保冷工程的质量控制关键要素,文章从保冷工程的前期准备,施工过程控制以及竣工验收与维护这三个主要阶段着手,剖析了各个阶段的主要风险点和质量监控要点。前期准备阶段着重体现了设计方案的严谨性以及保冷材料选取的精确性,施工过程控制阶段细致介绍了基层处理、防潮层施工、保冷层安装以及保护层施工这四个重要环节的工艺要求和质量把控手段,竣工验收与后期保养阶段主要涉及全面的验收准则,无损伤检测技术的应用以及长时间服务条件下的保养策略,研究显示,形成全流程,全方位的质量控制体系,乃是保障低温保冷工程安全,高效,长久运转的关键根基。


关键词

低温液体储存;保冷工程;质量控制;石化;施工工艺

正文


引言:伴随全球能源结构的调整和化工产业的不断拓展,LNG,液氮,液氧以及乙烯等低温液体在石化领域的产生,存储与运输当中占据了越发显著的位置,这些介质往往储存温度特别低(以LNG为例,-162C)这就使得针对低温液体开展储藏时,对所选用储存设备的保冷功能有极高的要求,保冷工程在低温储存体系里是十分关键的技术步骤,其目的就在于尽可能地阻止外界热量进入储存内部,减少介质出现挥发状况所带来的损失,即所谓的BOG,保障储存的安全性,并且能节约能源,然而石化低温保冷工程是一个庞大而且细致的体系工程,牵扯到材料科学,热力学,工程施工等诸多方面,而且施工环境繁杂多变,技术难度较高。实际操作中任何一个环节的质量疏漏。

1.保冷工程前期准备与质量控制措施

1.1设计方案的审核与优化

保冷工程的设计方案是施工的纲领,其质量好坏决定保冷系统的最终效果。质量控制的第一步就是对设计方案进行细致的审核,审核的内容必须包含保冷结构设计是否合理、保冷层厚度计算是否准确、选用的材料体系是否适配等。在设计时要严格按照《石油化工设备和管道绝热工程设计规范》(GB/T50735)等国家和行业标准来执行,不能出现一个参数无据可依的情况。重点要关注防潮层和汽密层的设计,它是保护保冷系统不受水汽侵蚀的第一道防线,也是最坚固的一道防线。低温条件下,如果水汽进入保冷材料孔隙内凝结成冰,会导致保冷材料的导热系数急剧上升,保冷效果会大大降低,甚至造成保冷结构的破坏。在设计审核过程中,一定要注意防潮层的连续性、密封性和抗渗透性设计,对管道支吊架、设备法兰、阀门等异形部位要有详细的节点处理大样图,不能出现结构性“冷桥”。还要考虑到储罐运行过程中因热胀冷缩、振动及外界因素(如紫外线、雨水侵蚀)等对保冷结构的影响,保证保冷结构有足够的机械强度和耐久性。

1.2保冷材料选型与进场检验研究

保冷材料是保冷系统的主要构成部分,其好坏是决定工程质量的内在核心。材料选择必须从介质最低设计温度、防火等级、环保要求及经济性等方面综合考虑。常用的低温保冷材料有硬质聚氨酯泡沫塑料(PUR)、改性聚异氰脲酸酯泡沫(PIR)、泡沫玻璃、膨胀珍珠岩等。选择材料时必须保证其在设计温度下导热系数足够低、抗压强度高、尺寸稳定好。质量控制主要通过建立严格的供应商资质审查和材料进场检验制度来实现。首先对材料供应商的生产能力、质量管理体系、历史业绩进行综合评价,选择信誉好、技术成熟的品牌。材料进场的时候,一定要让供应商拿出齐全的产品合格证,性能检测报告等质量证明材料,监理单位和施工单位要按照设计文件和有关标准,对进场材料的规格,密度,导热系数,抗压强度,吸水率这些重要性能指标开展抽样复验,复验的结果必须要符合设计要求和标准规定,对那些不合格的材料,坚决予以清除,不让任何不合格的材料用到工程实体上,从源头上给保冷工程的整体质量给予有力保证。

2.施工核心环节与质量控制研究

2.1设备与管道基层处理的控制措施

保冷施工的基层,就是储罐或者管道的外表面,它的处理质量会直接影响到保冷层和基层的粘合牢固程度,以及防腐层的使用寿命,质量控制的第一步就是要保证基层表面的干净和干燥,在安装保冷材料之前,必须要把金属外表面彻底清理干净,去掉油渍,铁锈,焊渣之类的杂质,对于碳钢设备来说,一般要进行喷砂除锈,表面处理达到Sa2.5级,尽快涂刷防腐底漆,避免再次生锈,防腐涂层的材料选择,涂刷厚度,施工环境的温度和湿度都要按照产品说明书和设计文件的要求来。对于不锈钢表面,虽然不需要防腐,但是同样需要进行脱脂、清洁,不能有氯离子等腐蚀性物质残留,整个基层处理过程中,监理人员要对除锈等级、表面粗糙度、涂层厚度、附着力等逐项检查并记录,合格后才能进入下一道工序,这是保证保冷结构长期稳定,防止基层低温腐蚀的前提。

2.2防潮层的施工质量控制

防潮层是防止外界水汽进入保冷系统的最后一道屏障,防潮层施工的好坏直接关系到整个保冷工程的成败。防潮层的施工必须保证其完整性、连续性、密封性。施工前必须保证保冷层表面平整、干燥、无浮灰。施工中无论是玛蹄脂还是沥青或其他高分子防水卷材,都必须控制施工工艺。如采用卷材施工时,搭接缝是控制的重点,搭接宽度必须符合规范要求,一般纵向搭接不小于100mm,环向搭接不小于150mm,所有搭接缝必须用配套的密封胶粘剂密封,确保无任何缝隙。在管道和设备的附件、支吊架、法兰等复杂部位,防潮层处理最麻烦,要细致施工,多层包裹,柔性材料填充,密封胶加固等手段,保证这些特殊节点的气密性,施工结束之后,还要做严格目视检查,必要时还要做气密性检测,一旦发现破损,开裂或者密封不严的地方,就立刻修补,隐蔽工程验收记录中一定要具体描述防潮层施工状况,由各方签字认可,这是保冷系统长期“呼吸”顺畅,绝不会内部结冰的生命线。

2.3保冷层安装的精度与密实度控制研究

保冷层的安装质量直接决定了系统的热工性能,低温保冷工程一般采用多层结构,以减少材料收缩应力,避免错缝,防止出现贯通的“冷通道”。质量控制的重点是保证保冷材料与设备表面及各层之间紧密接触,没有空隙。不论是预制的管壳还是板材,在安装时都要采用错缝搭接的方法,同一层的纵向和环向接缝要错开,内外层的接缝也要错开,错开的距离要符合规范要求。材料的切割要准确,接缝要严密。对于硬质保冷材料,接缝处一般要用专用的低温密封胶泥填充,提高气密性和粘结性。安装时,捆扎力度要适中,既要让保冷层贴合设备,又不能太用力挤压材料,造成结构损坏,性能变差,膨胀珍珠岩这类松散填充物,填充和振捣的密实程度是重点,必须通过试验找出恰当的振捣时间与沉降率,保证填充均匀,没有空洞,每层保冷层装完之后,都要做中间验收,查看平整度,接缝处,捆扎状况,没问题才可继续做下一层。

2.4外部保护层施工与外观质量研究

外部保护层是保冷结构的“铠甲”,它主要起着抵抗机械损伤、防雨水、防紫外线照射、美观等作用。常用的有镀锌铁皮、铝合金板、不锈钢板等金属护壳。保护层的施工质量控制主要体现在搭接方式、密封性及美观性上。金属护壳的搭接必须做到“上搭下,内搭外”,便于排水,防止雨水渗入。所有搭接缝、纵缝、环缝均要严密、牢固,必要时用密封胶或铆钉加固。在室外环境下,保护层要设计成有一定坡度的样子,这样才能方便排水,做完之后整个保护层表面应当是平滑的,没有明显的凹凸之处或者刮痕,也没有铁锈之类的痕迹,颜色也要均匀一致才行,在那些人和机器经常打交道的地方,保护层要更加牢固一些,还要能抵抗撞击之类的冲击力,最后呈现出的外观品质好坏不仅仅影响整体工程的形象,也是保冷系统能否长久抵御外界环境侵害,保持良好状态的关键所在。

3.竣工验收及后期维护的质量保证

3.1多维度的竣工验收标准

竣工验收是保冷工程质量的最后检测,必须严格按照国家、行业标准和设计文件的要求进行,验收不能仅仅看外表,而应是全方位的验收。首先要对完整资料进行核查,包括设计文件、材料质量证明和复验报告、施工记录、隐蔽工程验收记录、质量检验评定表等是否齐全、符合要求、真实有效。其次要对实体质量进行全面检查,查看保冷层的材质、厚度、结构是否符合设计要求,查看保护层的搭接方式、密封性、平整度、牢固度等是否符合要求,对于关键部位如设备人孔、法兰、阀门、仪表接口、管道支吊架等处的保冷结构,要作为重点进行抽查和剖切检查。而且无损检测技术的运用是现代验收手段的有益补充。

3.2长期服役条件下的维护检修策略研究

低温保冷系统长期服役期间,会受操作条件变化、环境侵蚀、机械振动等影响,存在性能衰减或局部损坏的风险,所以,创建起一套完备的后期维护及检修策略十分关键,质量把控要延伸到运维阶段,制订定时的巡查计划,巡查内容包含查看保护层有无破损、变形、腐蚀或者开裂状况,查看密封部位是否完好,是否存在密封胶老化、脱落的现象,尤其是雨季和极端天气过后,要着重观察有无渗水情况以及异常的结霜、结冰现象。运用红外热成像技术开展定期的“健康检查”,能够动态追踪保冷系统的性能变动走向,及早察觉潜藏的失效危险点,一旦发现问题就赶紧制订出科学的修补计划,修补工作要依照最初施工时同样的严格质量要求,选用合格的材料并采取正确的工艺,还要做好详尽的维修记载,通过预先的守护保养和及时的专业检修,可以切实推迟保冷系统的老化速度,保证存储系统在全部生命时段里一直处在安全而且经济的运行状况。

3.3全生命周期性能动态评估方法

为了保证保冷系统在整个设计寿命周期内始终符合工艺要求,必须形成一套全寿命周期的性能动态评价机制,这超出了单次竣工验收和日常定性巡检范畴,而是依托实际运行数据展开定量分析,质量控制的重点在于构建关键性能指标(KPI)的监测体系,最为关键的指标是储罐日蒸发率(Boil-offRate,BOR),通过长时间、不间断地监测并记录储罐压力、液位、温度及蒸发气外输量等数据,就能准确算出实际日蒸发率,再同设计值做比较分析。若实际蒸发率出现持续、异常的升高态势,这便显示出保冷体系的整体性能正处在变差的状态,这时就要借助红外热成像扫描,超声波探测等先进手段,针对那些可能存在隐患的部分展开细致检查,找出导致性能下降的真正原因,依靠这些数据实施的动态评价方式,可以做到从“被动修理”迈向“预知性维护”,给制订大修计划,评判体系剩余寿命赋予科学的依照,这是达成细致化,智能化运维管理的关键保障。

3.4维修工程质量控制与验证方法研究

保冷系统的维修工程也是质量控制体系里不可缺失的一部分,它的品质好坏直接影响到系统能否恢复预期的保冷效能并且免遭再次破坏,维修质量控制的第一步就是制定严格的修复计划,这个计划应当包含损伤范围如何划定,原保冷材料怎样拆卸,基层的处理标准,选用哪种新材料以及安装工艺,重点要突出新旧保冷结构的结合面处理技巧,保证搭接处具备防潮和密封能力,在施工期间,一定要按照新建工程同样或者更严苛的标准去执行,从材料检测,施工环境调控,各个步骤的操作都要进行全程监管。维修完毕之后,效果验证就是封闭整个质量控制环路的关键,除了常规的外观查看和资料审查之外,还务必针对被修缮之处展开专门的效果评判,最有效的办法就是在设备重新低温运转起来之后,用红外热成像仪着重对那些被修缮过的点以及周围区域开展测温。

结语:

石化低温液体储存保冷工程的质量控制是一项系统性、综合性的任务,它涵盖设计、选材、施工、验收以及维护的整个生命历程,重点在于打造一个全生命周期的质量保证体系,前期准备工作要严格把控设计方案的合理性以及材料选用的匹配度,施工期间务必细致化管理基层处理、防潮层、保冷层和保护层这些关键部分,保证工艺能够准确无误地执行,竣工验收时应结合传统手段和现代无损检测技术展开全面而科学的评价,而且还要长时间地开展跟踪监测和保养工作,这是保证系统持续高效运转所必需的延续,唯有把质量意识和控制措施渗透到每个细节当中,才能从根本上消除质量方面的隐患,从而保障石化低温储存设施安全、稳定又经济地运行,给企业可持续发展赋予强有力的科技支撑。

参考文献:

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