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废弃管道清洗技术研究及应用

2019-10-21 09:54:48浏览:13 来源:清洗联盟   

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废弃管道清洗技术研究及应用

油气管道的废弃是管道全生命周期管理的重要环节,管道使用年限达到上限或者继续输送油气的效益远低于输送成本且管道没有其他用途,或者管道自身条件老化严重、安全运行风险大,废弃是不可避免的选择。废弃管道弃置前,管道清洗是必要的步骤。目前,对新建管道、在役管道的清洗,技术较成熟。但是,废弃阶段的管道本身难以检测,损坏、变形等状况较复杂,残留物积累时间长、厚度大,成分复杂,与在役管道相比,清洗的目的也不同,废弃管道清洗的指标要求高,尤其是就地处置的管道。国内废弃油气管道清洗案例较少。

本文对废弃管道的清洗技术和清洗施工工艺进行了详细的理论研究,结合实际工程,对清洗技术研究成果进行了应用,取得了良好的效果。

废弃管道清洗技术研究

清洗理论研究

废弃管道残留物一般划分为无机物和有机物,无机物主要是油气中含有的各种盐类、泥沙、硫化物,常 见的垢盐有碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶(注水管线)等。有机物主要是油垢,如石蜡、凝油、胶质、沥 青质。对管道的清洗,目前国内外普遍采用物理清洗法、化学清洗法、物理 -化学结合法以及蒸汽清洗法。

物理清洗法

物理清洗法包括高压水射流清洗、机械法清洗、 PIG(清管器)清洗、喷砂清洗、电子跟踪式清洗、爆炸法清洗等。物理清洗法的主要工作原理是对管壁污 垢施加外部力,通过物理破除的方法进行污垢清除。

化学清洗法

化学清洗法是在管道中加入相应的化学清洗剂,待清洗剂与污垢充分混合一段时间,然后用水或蒸汽进行吹扫、清洗,期间发生的化学反应主要有:化学溶解、皂化反应、中和反应、氧化还原反应等。从成本上考虑,一般主要包括碱洗和酸洗。清洗原理如下:

碱洗:碱液与油垢主要发生皂化反应、化学溶解、氧化还原反应等。油垢由大分子长链有机物组成,碱 液具有很强的化学活性,可以将大分子有机物水解成具有亲水性的低分子。同时对管壁腐蚀性较小。建议碱液加热到70 ~80 ℃使用,此温度下碱液化学活性大,分解油垢速率高。

酸洗:去除无机盐垢层。通常用稀硫酸、稀盐酸清除厚氧化皮和铁锈(一般管道除锈使用),用盐酸除 去硅酸盐、钙盐等。

助剂:表面活性剂等,具有润湿、乳化、增溶作用,能够增强清洗介质与残留物的接触,提高反应速率。

物理-化学结合法

输油(气)管道污垢成分很复杂,单独使用某一种方法进行清洗,不能达到很好的清洗效果。如单纯用化学法清洗,反应时间长、清洗不彻底,容易造成现场 污染,间接提高清洗成本。同样,单独用清管器清管也很难达到较理想的效果。多种方法的联合清洗是 今后清洗发展的趋势。现已开发出多种实用的复合清洗技术,如:清管器清洗+化学清洗、高压水射流清洗+化学清洗、机械清洗 +化学清洗、清管器清洗 + 化学清洗+蒸汽清洗等。

蒸汽清洗法

利用高温高压作用下的饱和蒸汽,对管道表面的结蜡、油垢进行溶解,使其黏度降低,流动性更好。同 时,过饱和蒸汽可以有效切入任何细小的孔洞和裂缝,将结蜡、油垢从管壁剥离。该方法简单直接,与残留物反应较快,通用性强。该方法都能使残留物液化和脱落,特别适合管径较小的管道清洗。对于长输管道的清洗,该方法还得需要清管球的配合,施工工艺还需进一步研究。

清洗准备

通过对废弃管道清洗技术的调研和对管道残留物的分析,废弃管道(天然气、成品油、原油)中,原油管道清洗难度最大。以废弃原油管道为例,对清洗工艺进行研究。

具体情况根据实际工程和清洗要求进行组合。针对不同清洗方法一次清洗距离不同,还需要带压封 堵和机械切割分段。根据管线技术规格书、输送介质参数、操作参数、腐蚀状态、最大允许操作压力以及清洗最终目标,选择不同的清洗方法和清洗工艺。

机械清洗工艺

机械清洗前先进行氮气吹扫,或在氮气吹扫的同时进行部分机械清除,所以,氮气吹扫和机械清洗的施工工艺研究和配套工装研究类似。此工艺主要解决管壁剩余的“ 顽固”残留物,残留 物以无机垢盐为主,且质地较坚硬。

清洗工艺

最理想的施工工艺是,一次发送多组清管球,组成清管列车,每组清管球由密封清管球和钢丝刷清管球组成。通过钢丝刷对垢层的机械摩擦、刮削作用,逐步将垢层破除,然后通过水等溶剂,溶解后带出。 为避免推球阻力过大和一次清除残留物过多,第一个钢丝球与垢层的摩擦力要小,然后按序依次增大摩擦力。

结论

管道在不同的生命周期(投产前、运行中、废弃阶管内的残留物情况、清洗目的、清洗质量指标、安全要求、环保要求等是不同的,废弃管道的清洗难度最大。通过对各种清洗方法原理的研究,针对废弃管道,制定了清洗施工工艺。依托实际工程,综合考虑现场条件和施工资源等因素,采用“ 机械清洗 +蒸汽清洗”组合清洗法进行了现场试验,效果良好,可为国内废弃管道的清洗提供借鉴。

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