『SY T4114-2008』天然气输送管道干燥施工技术规范

中华人民共和国石油天然气行业标准

天然气输送管道干燥施工技术规范

Technical specification for drying construction of gas transmission pipeline
SY/T 4114-2008
发布部门：国家发展和改革委员会
发布日期：2008年06月16日
实施日期：2008年12月01日

前 言

本标准附录A为规范性附录，附录B为资料性附录。
本标准由石油工程建设专业标准化委员会提出并归口。
本标准起草单位：中国石油天然气管道局第四工程分公司、第二工程分公司。
本标准主要起草人：郭泽浩、于德军、王炜、王岩、田黎、葛新东。

1 范围

本标准规定了天然气输送管道干燥的施工技术要求。
本标准适用于新建、改扩建的天然气输送管道干燥的施工技术。其他介质管道干燥可参照执行。
本标准中干空气干燥法、真空干燥法宜用于管道、站场干燥；氮气干燥法宜用于站场工艺管道干燥；干燥剂干燥法宜用于管道干燥。

2 术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。
2.1
水露点 water dew point
使空气里原来所含的未饱和水蒸气变成饱和水蒸气时的温度。
2.2
真空 vacuum
指在给定的空间内，压强低于一个标准大气压的气体状态。
2.3
干空气 drying air
在一定压力和温度条件下露点低于－40℃无油的空气。
2.4
汽化器 carburetor
用于加热低温液体或液化气体，使之汽化为设计温度下的气体的一种加热器。
2.5
干空气干燥法 drying air drying
通过持续地向管道内注入干空气进行吹扫，使残留在管道内的水分蒸发，并将蒸发后的湿空气置换出管道外，达到管道干燥目的的施工方法。
2.6
真空干燥法 vacuum drying
水的沸点随压力的降低而降低，在压力很低的情况下，水可以在很低的温度下沸腾汽化。利用这一原理，在控制条件下用真空泵不断地抽取管道内的气体，降低管道中的压力直至达到管壁温度下水的饱和蒸汽压，此时残留在管道内壁上的水沸腾而迅速汽化，汽化后的水蒸气随后被真空泵抽出的施工方法。
2.7
氮气干燥法 nitrogen drying
液氮经汽化器汽化。加热器加热后以不低于50℃的温度进入管道进行低压间断性吹扫，管道内的水分与干燥氮气混合后被带出管道，从而达到管道干燥目的的施工方法。
2.8
干燥剂干燥法 drying agent drying
使用甲醇或三甘醇等化学干燥剂对管道进行干燥的施工方法。

2.9
收、发球筒 pig receiver and pig launcher
用于发送和接收清管器、测径器等的装置。

3 一般规定

3.1 施工单位在干燥施工前，应具备下列条件：
——编写、报批施工组织设计及健康、安全、环保措施。
——进行技术交底工作，且应有交底记录。
——配备符合工程需要的人员和机具设备。
——设置禁区，设备应停放在距收、发球筒25m范围以外，且不应停放在收、发球筒轴线处。
——施工机具设备应在使用前进行现场安装、调试和维护。露点仪、真空计、压力表等计量仪器应在检定有效期内。
3.2 主要施工材料应具有满足工程需要的质量证明文件。
3.3 管道干燥应在管道清管测径、试压、通球扫水等工序完成后进行，线路截断阀应处于全开状态。站场工艺管网干燥应在试压扫水后进行。
3.4 线路段宜按清管站间距分段，站场干燥可采用分区干燥也可采用整体干燥。
3.5 干燥前，应进行试压后扫水检验。
3.5.1 管道扫水检验：使用机械清管器进行检验，应以末端没有明水为合格。使用泡沫清管器进行检验，合格标准为连续两个泡沫清管器含水量不大于（1.5DN/1000）kg。清管器的过盈量可取管道内径的3％～8％。
3.5.2 站场内管网系统扫水检验应以站场最低点排污口没有明水排出为合格。

4 干空气干燥

4.1 基本规定
4.1.1 干空气干燥施工工序主要分为：
——施工准备。
——扫水。
——干空气干燥施工。
——密闭试验。
——干燥验收。
——干空气（或氮气）填充。
4.1.2 管道干空气干燥施工中干空气推动清管器的速度应控制在3.6km/h～7.0km/h，压力应控制在200kPa～800kPa。对无内涂层的管道，清管器的速度不宜超过5km/h；对有内涂层的管道，清管器的速度不宜超过7km/h。
4.1.3 站场干燥中，应向管道内注入压力为200kPa～400kPa的干空气进行连续吹扫，直至露点达到－20℃。
4.1.4 干燥施工前应先通知业主（或监理）；干燥施工中应做好记录；干燥合格后应经业主（或监理）签字确认。
4.2 施工准备
4.2.1 对于没有收、发球装置的管道应安装临时的收、发球筒，收、发球筒在使用前应按1.5MPa的压力进行试压，稳压5min无渗漏为合格。临时收、发球筒与管道连接的焊口应按常规管道焊接工艺进行焊接并进行外观检查。
4.2.2 干燥施工前应安装设备与发球筒的临时连接管线。临时连接管线在使用前应按1.5MPa的压力进行试压。
4.2.3 末端收球筒应打开放空口和排污口。
4.3 扫水
在对管道干燥施工中，应使用压缩空气推动机械清管器或泡沫清管器对管道内残留的水进行清扫。
4.4 干燥施工
a）采用干空气连续发送泡沫清管器，直到管道末端出口空气的露点达到0℃。每次发送的清管器不宜超过三个，每两个清管器间隔不宜小于2km。
b）应用露点仪检测管道末端出口空气的露点，露点达到0℃后，应使用干空气对管道进行吹扫。
c）进入管道的干空气温度不宜超过50℃。
d）管道干燥末期，当管道出口处的空气露点达到－20℃后，继续用露点低于－40℃的干空气对管段进行低压吹扫，直到管段后半部分被较低露点的干空气完全置换，即可进行密闭实验。
4.5 密闭试验
当管道末端出口处的空气露点达到－20℃时，将管段置于微正压（50kPa～70kPa）的环境下密闭4h后检测管道露点。
4.6 干燥验收
4.6.1 密闭试验后露点升高不超过3℃，且不高于－20℃的空气露点为合格。
4.6.2 管道干空气干燥施工验收记录见表A.1。
4.6.3 站场工艺管网干空气干燥施工验收记录见表A.2。
4.7 干空气或氮气填充
在干燥验收合格后，应向管道内注入露点不低于－40℃、压力为50kPa～70kPa的干空气或氮气，保持管道密闭，并应对管道进行密封和标识。

5 真空干燥

5.1 基本规定
5.1.1 管道真空干燥施工应在管道密封条件下进行作业。
5.1.2 管道真空干燥施工工序主要分为：
——施工准备。
——扫水。
——管道抽真空。
——气体压力变化试验。
——干燥验收。
——干空气（或氮气）填充。
5.1.3 真空干燥过程中，应记录管内的负压值和温度值。
5.1.4 站场工艺管线真空干燥时，应采用与抽气量相当的真空泵；应每隔2h检测一次管道温度，管道温度不应低于5℃。
5.1.5 干燥施工前应先通知业主（或监理）；干燥施工中应做好记录；干燥合格后应经业主（或监理）签字确认。
5.2 施工准备
5.2.1 在真空干燥前应将管道两端封闭，与外界空气隔绝。
5.2.2 真空干燥施工前应安装设备与发球筒的临时连接管线。临时连接管线在使用前应按1.5MPa的压力进行试压。
5.3 扫水
在管道真空干燥前应用压缩空气推动机械清管器或泡沫清管器对管道内残留的水进行清扫。
5.4 管道抽真空
启动真空泵降低管内压力，每15min应记录一次管道压力值，当管内压力降低到8kPa时，开始进行渗漏试验。
5.5 气体压力变化试验
当管内压力降低到8kPa时，应关闭真空泵组，密闭4h，观察管道内压力的变化。如压力的变化值小于0.1kPa，可进行下一步作业；否则，应修补渗漏点后继续对管道抽真空。
5.6 干燥验收
5.6.1 当管内压力降到0.1kPa（管内气体对应的露点为－20℃）时，应关闭真空泵组，密闭24h，观察管道内压力的变化，如压力的变化值小于0.6kPa，即为合格；否则，应继续进行抽真空操作，直至合格。
5.6.2 管道真空干燥施工验收记录见表A.3。
5.6.3 站场工艺管网真空干燥施工验收记录见表A.4。
5.7 干空气（或氮气）填充
干燥合格后应用－40℃以下的干空气或氮气对管道进行充填，使管内处于微正压状态（50kPa～70kPa），并应对管道进行密封和标识。

6 氮气干燥

6.1 基本规定
6.1.1 氮气干燥施工工序主要分为：
——施工准备。
——设备选择。
——管道连接。
——管道干燥。
——干燥检查。
——系统封堵。
6.1.2 干燥施工前应先通知业主（或监理）；干燥施工中应做好记录，干燥合格后应经业主（或监理）签字确认。
6.2 施工准备
6.2.1 应连通全部待干燥段管道，并应将待干燥管道与其他的管道、设备等用盲板隔离。
6.2.2 应固定干燥工艺管道，并设置安全警戒区。
6.3 设备选择
6.3.1 液氮汽化器的流量值应根据工艺管道与设备的容积进行选择，每分钟的流量值不宜低于一次干燥分路管道总容量值的0.5倍；对于大型场站的工艺管道，可根据不同区域分别吹扫。
6.3.2 加热装置宜采用工业用电加热器或水套炉加热。
6.4 管道连接
液氮罐与汽化器的连接管道应使用低温软管法兰连接，汽化器至加热装置的管道连接宜用无缝钢管连接，加热装置与待干燥的管道连接宜采用钢管或软管连接。
6.5 管道干燥及干燥检查
6.5.1 干燥设备连接完成后，应缓慢开启液氮罐出口阀门，液氮经汽化器汽化后进入加热装置中加热，加热装置出口处氮气的温度宜控制在50℃～60℃之间。
6.5.2 开启待干燥管道的进气阀门，应对管道进行反复间断性吹扫，进气压力易为0.3MPa～0.5MPa。
6.5.3 应用露点仪检测管道出口处气体的露点，露点温度达到－20℃时，密闭管道4h后，管道内露点升高不超过3℃，且不高于－20℃露点为合格，并保持管道密封。
6.6 系统封堵
6.6.1 关闭液氮罐出口阀门，管道达到微正压时应对干燥合格的管道进行密封和标识。
6.6.2 管道注氮施工验收记录见表A.5。
6.6.3 站场工艺管网注氮施工验收记录见表A.6。

7 干燥剂干燥

7.1 施工工序
——施工准备。
——设备就位。
——管道连接。
——管道清管器组设置。
——干燥检查。
——系统封堵。
7.2 施工准备
7.2.1 干燥剂应用泵充入，干燥剂注入泵的排量、扬程应符合干燥施工要求。
7.2.2 应选择合适的干燥剂，干燥剂应重复使用。采用甲醇干燥剂时，多个清管器组成的清管器组的前后500m的管道内宜注入氮气；当采用丙醇或甘醇干燥剂时，清管器组前后可不进行注氮。
7.3 设备就位
干燥剂注入泵和干燥剂回收装置宜设置在距收、发球筒25m范围以外，且不应停放在收、发球筒轴线处。
7.4 管道连接
干燥剂注入泵与连接管线之间、连接管线与被干燥管道之间宜采用法兰连接。
7.5 管道清管器组设置
7.5.1 管道宜采用三个～四个清管器组成清管器组进行管道干燥。
7.5.2 清管器组根据投产的要求及干燥剂的种类，可采用氮气等惰性气体驱动，也可用干空气驱动，干燥剂宜选用三甘醇或甲醇。
7.5.3 清管器组的运行速度宜控制在5km/h～7km/h，运行压力宜控制在0.3MPa～0.5MPa之间。
7.5.4 当清管器组到达干燥末端时，应进行干燥剂含量的测试；若管段内含水量质量分数大于或等于20％，可再注入一组清管器组进行干燥直至合格。
7.6 干燥检查
7.6.1 管道干燥后留在管壁上的干燥剂残液不应除去，以便对管道内壁水合物形成抑制作用，防止冰堵。
7.6.2 干燥后管道末端排出的混合液中，干燥剂含水量的质量分数应小于20％为合格。
7.6.3 干燥剂的残液宜选用桶罐回收，可进行二次利用。
7.7 系统封堵
干燥施工完成后应及时将管道封堵，防止水汽再次进入管道内，影响干燥效果和管道后续运行安全。

8 健康、安全与环境

8.1 液氮罐及汽化器应放置在安全的地方，并应设置安全隔离带。
8.2 施工人员应位于注氮管道连头的上风口，应对连头作业处的环境进行强制通风并在管道中加入隔离球。
8.3 回收的干燥液应设置临时管线，回收的干燥液应密封返回原料厂，且不应将液体撒落在地上。
8.4 使用干燥剂干燥时，应有经相关部门批准的HSE措施及劳保护具。

9 交工验收

9.1 当干燥施工结束后，承包商应向业主、监理申请交工验收。
9.2 业主、监理确认承包商已完成合同内容后，应组织有关单位对工程进行验收。
9.3 验收合格后，承包商应办理交工手续。
9.4 承包商应提交下列资料（见附录A）：
——管道干燥施工验收记录。
——站场工艺管网干燥施工验收记录。
——管道注氮施工验收记录。

附 录 A
（规范性附录）
管道干燥施工验收记录

管道干燥施工验收记录见表A.1～表A.6。

表A.1 管道干空气干燥施工验收记录

表A.2 站场工艺管网干空气干燥施工验收记录

表A.3 管道真空干燥施工验收记录

表A.4 站场工艺管网真空干燥施工验收记录

表A.5 管道注氮施工验收记录

表A.6 站场工艺管网注氮施工验收记录

附 录 B
（资料性附录）
条文说明

1 本章规定了本标准的使用范围，其他介质的管道干燥施工可参照执行。
2 术语和定义是依照本标准的特定内容定义的。
3.1 本条是依据我国现行的健康、安全、环保的要求提出的。通球扫线具有一定的危险性，由于压缩空气振动造成快开盲板开启或管道焊口断裂引发了很多安全事故，故本标准对施工技术设备提出了相应的要求，旨在保证施工安全的同时保证施工质量和进度。
3.2 材料是保证施工质量的关键，为此对施工材料提出了要求。
3.3 本条提出了管道干燥施工的前提条件，试压、通球、扫水、测径等工序没有结束，干燥就无意义。线路截断阀不处于全开状态，干燥球不能通过。
3.4 本条提出了管道线路干燥的基本分段，利用清管站进行分段，少连头，少临时发球筒的安装拆卸能保证干燥效果。站场由于设备、容器、阀门、管件多，分区干燥较难实现，一般选择整体干燥以减少因施工而增加不必要的连头。推荐：对于有内涂层的管道，干燥分段间距宜小于120km；对于无内涂层的管道，干燥分段间距宜小于80km；山区段有内涂层的管道，干燥分段间距宜小于60km，无内涂层的管道，干燥分段间距宜小于40km，具体值由施工单位确定。
3.5 扫水效果是影响干燥效率的关键，尤其在试压与干燥是两个分包商作业时，试压后扫水必须彻底，以达到扫水目的。
3.5.1 提出了管道干燥前扫水检验的指标和清管器的过盈量指标的范围（经验值）。
3.5.2 站场内扫水彻底比较难，尤其是阀门、容器、管件、管道的埋地段，故根据经验值提出了扫水指标。如果站场允许空气进行强度试压就解决了难题。
4.1.1 依据国内干燥施工的习惯作法，总结出了施工准备、扫水、干燥施工、密闭试验、干燥验收、干空气（或氮气）填充六个工序步骤。
4.1.2 根据施工经验提出了清管器控制速度和推动清管器的干空气压力，以延长清管器的使用距离，保护内涂层和保证干燥效率。
4.1.4 对干燥过程进行记录以便可逆溯，及时认可以便竣工资料及时整理。
4.2.1 本条对干燥施工的准备做了比较具体的规定。过去对临时管线的焊接没有要求，这次依据干燥工作的压力提出了1.5MPa工作压力和稳压5min的规定，以保证干燥施工的安全。审查会上专家们对此比较赞同。推球速度，对于有内涂层的管道，一般为6km/h左右；对于无内涂层的管道，一般为4km/h左右。
4.2.3 本条为了保证排污口处的安全和环保而提出的。
4.3 规定了扫水的动力、清管器形式。
4.4 规定了干燥施工的具体步骤及过程的检测方式和干空气的温度。
4.5 规定了被干燥管段干燥过程中停止干燥进行密闭试验的时刻和时间。密闭试验是为了检测是否有未蒸发的水分，如果有，露点会升高。
4.6.1 规定了干燥结果数值，其误差考虑温度变化等因素。标准气压下管道内水蒸气相对水露点见表B.1。
4.7 干空气干燥管道合格后应向管内注入压力为50kPa～70kPa、露点不低于－40℃的干空气或氮气作为填充，且对管道应密闭，与外界气体隔绝以保持干燥效果。充入氮气等惰性气体比填充干空气对管道防腐蚀更有利，一般当业主有要求时才使用。
5.1.2 依据国内真空干燥施工的习惯作法，总结出了施工准备、扫水、管道抽真空、气体压力变化试验、干燥验收、干空气（或氮气）填充六个工序步骤。

表B.1 标准气压下管道内水蒸气相对水露点

5.1.3 真空干燥时，由于管道内压力迅速降低易使管内水分结冰而不汽化，随着时间推移，管道吸收外界热量，冰溶化进而转化为水分。因此要记录负压值和管道温度值，目的是控制管内负压值的下降速度来达到保持管内水分不结冰而汽化被抽出；否则结冰不溶化，水分抽不出会造成投产的冰堵。
5.1.4 站场内真空干燥时，由于水试压，阀体、容器、管件、埋地管段存留少量水，如果压力下降速度过快易造成结冰。因此，真空泵的抽气量一定要适中，站场规模大采用大抽量真空泵；站场规模小采用小抽量真空泵，或采用大抽量泵间歇抽气，以保持管道温度高于结冰温度5℃。对于站场干燥，真空干燥方法和干空气干燥方法结合使用效果较好。
5.3 规定了扫水的动力、清管器形式。
5.4 当真空泵开启后，管内压力下降迅速，故每15min记录一次压力值，当压力降到8kPa时，便可进行渗漏试验。
5.5 根据经验，在管道真空干燥时，每4h渗漏进管道的气体体积不能超过管道容积的0.1％，渗漏进管道的气体体积则可按下式计算：

V_S＝（p₂－p₁）V/100

式中：
V_S——渗漏进管道内气体的体积，单位为立方米（m³）；
p₂——密闭后管道内的压力，单位为千帕（kPa）；
p₁——密闭前管道内的压力，单位为千帕（kPa）；
V——管道的总容积，单位为立方米（m³）。
通过计算可知4h渗漏进管道气体引起的压力变化值为0.1kPa。
在管内压力为8kPa条件下进行4h渗漏试验时，由空气渗漏进管道内引起的允许压力变化值为0.1kPa；在管道压力达到0.1kPa进行24h密闭时，按照两次渗漏速度相同可得，可允许的压力变化值为0.6kPa，此时的压力变化并不是因为管道内的水分蒸发为水蒸气而引起的，而是由于外部空气渗漏进管道内所引起的。
6.1.1 依据液氮汽化后干燥管道的二级工法，归纳了施工准备、设备选择、管道连接、管道干燥、干燥检查、系统封堵六个工序步骤。
6.2.2 采用液氮汽化后干燥管道方法时，由于液氮温度很低且氮气密度与空气相差很小，为防止人发生冻伤和人在氮气多的地方工作造成缺氧，故本条规定了设置警戒区。
6.3.1 本条对液氮汽化器流量提出了要求，目的是保证干燥管道时，汽化器能提供足量的干燥用氮气。
6.3.2 本条对加热装置提出了要求。
6.4 液氮温度很低，使用低温软管法兰连接比使用刚性管焊接安全、牢固。常温管道采用刚性和柔性均可。
6.5.1 氮气温度控制在50℃～60℃之间，保证不使管道涂层受热而破坏，也不至于温度过低而产生冰状水化物堵塞管道。
6.5.2 氮气压力0.3MPa～0.5MPa间断性吹扫，在混合流的状态下，使水汽化充分，与干燥氮气混合而被氮气带出，达到干燥管道的目的。
7.1 依据干燥剂干燥的习惯作法总结出六个工序步骤，但是由于大部分干燥剂都是易燃的危险品，施工时难免污染环境，或对人产生伤害等危险，一般不推荐使用。
7.2.1 当干燥剂进入管道后，出入管道的干燥剂都要使用排量、扬程合格的泵才能保证干燥剂在管内的循环。从而把管内水带出。
7.2.2 当干燥剂为甲醇时，为避免危险，故使用隔离氮气。
7.5.1 由3个～4个清管器组成清管器组，是为了节省干燥剂及通球次数。
7.5.3 当有内涂层时。球速控制在7km/h以内；无内涂层时，球速控制在5km/h以内。推球压力控制在0.3MPa～0.5MPa之间。
7.5.4 干燥剂含水量质量分数小于20％时，干燥合格，干燥工作结束。当含水量大于或等于20％时，干燥不合格，重新干燥。
8.2 由于氮气与空气密度相近，在连头作业坑中不易散开形成缺氧区，影响操作人员身体健康，因此要在管内加入隔离球和作业坑强制通风。
8.3 干燥剂不仅影响人的身体健康而且污染环境，因此使用或回收干燥剂时，要保持管道和容器密闭，防止撒落与挥发。
8.4 使用干燥剂干燥时，应有经批准的HSE措施和劳保，确保人的安全和不污染环境。
9.1 干燥施工结束后，承包商应先向业主和监理申请交工验收。
9.2 申请交工验收并经业主监理确认完成合同内容后，业主、监理应组织有关单位对工程进行验收。
9.4 为了对管道干燥的过程进行掌握及竣工资料的整理，承包商应根据干燥管道的类型及采用的干燥方法填写记录。